“PPBL+翻轉課堂”教學模式在電磁學教學中的探索與實踐

香 蓮，邱 偉，孫 勇

（內蒙古民族大學 物理與電子信息學院，內蒙古通遼 028043）

1 “PPBL+翻轉課堂”教學模式

隨著社會的發(fā)展和科學的進步，時代對人才的需求日益迫切，同時，對人才的要求也更加多元。所以，高校傳統(tǒng)的教學模式、教學法面臨著挑戰(zhàn)。隨著教育觀念的轉變，近幾年我國各高等院校掀起了教學改革的浪潮，出現(xiàn)了幾種教學模式，如LBL 教學法（Lecture Based Learning）、CBL 教學法（Case Based Learning）、TBL教學法（Team Based Learning）和PBL教學法（Problem Based Learning）［1-3］等。所謂翻轉課堂，就是打破傳統(tǒng)的理念，運用以學生為主體的教學方式，進一步加深學生與老師之間的互動［4］。PPBL（Physics Problem Based Learnig）教學模式是以物理問題為基礎、學生為主體、教師為導向的小組討論式的實驗教學模式［5-6］。雖然翻轉課堂的很多模型與文獻理論具有很強的普適性，但由于學科特點有差別，效果上可能會有不同，因此，借助技術手段和教學模式更便于進一步體現(xiàn)出學生的主體地位，最大程度地調動學生的主觀能動性，讓學生從以往的被動接受知識變成主動探求知識。電磁學課程教學中采用“PPBL+翻轉課堂”教學模式，構建電磁學課程模型和設計教學流程，改變教師的教育理念和教育模式，確保翻轉課堂教學方式的科學性與完整性，可以充分調動學生的學習積極性和主動性，培養(yǎng)學生獨立學習的能力及創(chuàng)造力。

2 “PPBL+翻轉課堂”教學模式設計與實施

“電磁學”課程是物理學教育專業(yè)開設的核心課程之一，是四年制高等師范院校物理教育專業(yè)大學二年級上學期開設的必修課程。該課程是電動力學、模擬電路、電路分析和計算物理等課程的先導課，也可為應用電磁學知識解決實際問題打下基礎?！半姶艑W”的基本原理現(xiàn)如今有著非常廣泛的應用，同時也是學習許多后續(xù)課程的基礎?！半姶艑W”的研究方法對提升學生的創(chuàng)新思維具有重要的啟迪作用，其獨特的知識體系對增強學生的科學素養(yǎng)具有重要的參考價值。為改變傳統(tǒng)課堂的灌輸式教學方式，體現(xiàn)自主學習的指導思想，筆者將教師任務與學生任務清楚劃分，突出學生的主體地位；以學生為主體、物理問題為基礎，教師為教學的導向，增強學生的積極性，激發(fā)學生的學習興趣，充分調動學生的主觀能動性，使學生從被動學習變?yōu)橹鲃訉W習，自主進行知識接受與內化。

2.1 課程資源建設及應用情況

首先，課程建設的核心問題是要有一本好教材，筆者選用的是趙凱華等著、高等教育出版社出版的《電磁學》［7］，該教材是一本受到廣泛好評的電磁學經(jīng)典教材，由淺入深、通俗易懂，既能培養(yǎng)學生的自學能力，又能激發(fā)教師的積極主動性。其次，為了能夠動態(tài)反映教學過程，從而提高教學水平，根據(jù)本課程的特點，利用現(xiàn)代教育技術，制作了本課程的多媒體課件。最后，建立了課程網(wǎng)絡資源庫，將教學內容的理論部分與實驗部分的相關資料都納入課程網(wǎng)絡資源庫，如教學大綱、教學進度表、電子教案、課件、各章節(jié)的具體內容、精品教學視頻課程、教學SPOC視頻課程、自制錄制課程、習題集及課后拓展資源以及對各章節(jié)的具體要求，實現(xiàn)教學與管理的網(wǎng)絡化。學生利用網(wǎng)絡的便利性和開放性，既能夠隨時進行練習、測試、討論和反饋，也能快速查閱關于課程的背景知識與物理學史以及相關網(wǎng)絡資源的鏈接。利用課程網(wǎng)絡資源庫，學生能夠及時預習，了解各章的要求、進度、掌握知識的情況，能夠不斷地擴大自己的知識范圍，激發(fā)學習熱情，提升學習效果和學習質量。

“電磁學”課程作為混合式教改課程，線上資源包括優(yōu)慕課和學習通平臺，線下資源為學校現(xiàn)有的智慧教室以及電磁學實驗室。課程主要面向物理學和應用物理學2個專業(yè)的學生開放，應用情況良好。

2.2 教學設計思路與實施

教學設計的思路線上線下相互補充、發(fā)揮各自的優(yōu)勢，共同促進學生的全面發(fā)展。

第一步：課前自主學習。以物理問題為導向，選取典型且優(yōu)質的教學資源進行課前知識傳授，使學生對教學內容有一個初步的認知，這個過程在線上進行。

教師發(fā)布的部分物理問題如下：

電容器是什么裝置？儲存能量大小與什么有關系？為什么引入電場能量密度這個概念？它表達什么？電介質是誰發(fā)明的？它有什么功能？位移極化是什么現(xiàn)象？退極化場是什么場？其功能是什么？極化強度的物理意義是什么？獲得高速粒子的方法是什么？回旋加速器的原理？回旋加速器的核心是什么？n型p型半導體用什么方法區(qū)別？為什么隨著溫度的升高，金屬的電導率減小，電阻率增加？在金屬導體里，自由電子在電場力的推動下做定向運動形成電流，在這過程中導體為什么會發(fā)熱？電阻元件中產(chǎn)生焦耳熱的原因是什么？為什么平常都說“電”的傳播速度是非?？斓?？導體有溫度梯度的時候為什么產(chǎn)生電動勢？導體中的電流方向給導體產(chǎn)生什么影響？高溫的時候用什么方法來測量溫度？磁路和電路有什么不同？磁路定理可以解決什么問題？什么是磁路？電磁逆效應是什么……

第二步：課堂教學。教師通過翻轉課堂，引導學生協(xié)作學習，提煉總結知識點，并進一步深化學習的過程，構建起完善的知識框架體系，師生共同參與解決提出的問題，完成翻轉課堂、小組討論、測驗及學生評價整個過程。

第三步：課后鞏固。教師根據(jù)學生的留言、測試題回答情況、作業(yè)、小組作品以及查找資料等情況及時調整教學活動。教學組織實施設計圖見圖1。

圖1 “PPBL+翻轉課堂”教學模式實施流程Fig.1 The implementation flow chart of“PPBL+Flipped classroom”teaching model

3 教學成效

3.1 期末總成績明顯提高

“PPBL+翻轉課堂”教學模式改進了傳統(tǒng)的教學方法，激發(fā)了學生的學習興趣，學生成績有明顯提高，課堂教學效果良好。未采用“PPBL+翻轉課堂”教學模式混合式教學改革的數(shù)理學院2019級物理2班電磁學課程期末總成績分析見圖2，平均分數(shù)66.5分，及格率為84.85%；實施“PPBL+翻轉課堂”教學模式的混合式教學改革的數(shù)理學院2020級物理2班電磁學課程期末總成績分析見圖3，平均分數(shù)73.4分，及格率為96.3%。從圖2和圖3可以看出，實施“PPBL+翻轉課堂”教學模式的混合式教學改革的2020級物理2班期末總成績分布呈正態(tài)分布，而且及格率和班級平均分數(shù)明顯提高。

圖2 2019級物理2班期末總成績分析 Fig.2 The analysis chart of final total score of Physics Class 2 in Grade 2019

圖3 2020級物理2班期末總成績分析Fig.3 The analysis chart of final total score ofPhysics Class 2 in Grade 2020

3.2 提高了教師的教學、科研能力

“PPBL+翻轉課堂”教學模式對教師提出了更高的要求。以物理問題為基礎的自發(fā)性學習，將學生的學習目標轉變?yōu)榻鉀Q問題和科學探索，這要求教師對知識理解得更深入，不斷學習，才能設計問題，引導學生主動思考探究。同時，自身的教學和科研也不斷提高，徹底改變了“黑板+板擦”教學方式。

3.3 提高了學生自主學習能力

“PPBL+翻轉課堂”教學模式增加了學生的課上課下的參與度，增強了學生自主學習的動力，改變了學生完全依賴老師，期末刷題的現(xiàn)象，有利于推動教學的可持續(xù)發(fā)展。

3.4 鍛煉了學生的實踐教學能力

通過問卷調查，對教改課程滿意度為100%。大部分學生認為，“PPBL+翻轉課堂”教學模式以問題為基礎的導向學習、分組討論，翻轉課堂等，對合作學習、探究學習很有幫助，提高了他們的探索能力、思考能力、自學能力、團隊合作能力和講解能力。學生對學習通平臺給予了肯定，課前自主學習資料和課前測試題能預習知識點，隨堂練習能及時驗收學習成果，課堂活動活躍了課堂氛圍，課后可查看課件鞏固知識點，平臺上傳的資料及試題庫的發(fā)布對學習亦有很大的幫助。

4 結束語

在教學改革的浪潮中出現(xiàn)了若干的教學模式?！癙PBL”教學模式和“翻轉課堂”教學模式都有各自的特點和優(yōu)點，“PPBL+翻轉課堂”教學模式是在“電磁學”課堂上引用的新的教學模式，一方面，其創(chuàng)新點和效果顯著，提高了課堂效率，有效地提升了學生的思考、探索、自主學習、團隊合作和表達能力。另一方面，“PPBL+翻轉課堂”教學模式也對老師和學生提出了新的挑戰(zhàn)和更高的要求，要求教師不斷提高自身的知識儲備和科研能力，學生要加強獨立自主學習能力。