將翻轉(zhuǎn)課堂教學模式應用于大學物理教學的實踐研究*

張擁軍

(合肥工業(yè)大學電子科學與應用物理學院安徽 合肥230009;

蚌埠醫(yī)學院公共課程部安徽 蚌埠233000)

林 輝

(合肥工業(yè)大學電子科學與應用物理學院安徽 合肥230009)

呂道文

(蚌埠醫(yī)學院公共課程部安徽 蚌埠233000)

景 佳

(合肥工業(yè)大學電子科學與應用物理學院安徽 合肥230009)

*2014年安徽省高等教育省級振興計劃項目，項目編號：2014zytz014;安徽省教育廳質(zhì)量工程省級教學研究項目，項目編號：2014jyxm027

摘 要：針對大學物理課程教學所面臨的現(xiàn)狀和遇到的一些問題，將近年來在國內(nèi)外頗受關(guān)注的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式應用于大學物理教學，構(gòu)建相應的教學流程與模型并組織教學實踐，通過測試、問卷調(diào)查等形式分析該教學模式對提高大學物理教學效果的作用.

關(guān)鍵詞：大學物理翻轉(zhuǎn)課堂教學模型

收稿日期：(2014-10-20)

作者簡介：張擁軍(1977-)，男，碩士生，講師，主要從事大學物理課程教學與研究工作.

大學物理學是高等學校理工科重要的一門公共基礎(chǔ)課程.打下牢固的物理基礎(chǔ)不但有利于學生專業(yè)知識的學習，也影響到學生未來的發(fā)展.國際純粹物理和應用物理聯(lián)合會第23屆代表大會決議中指出，物理學對人類未來的進步起著關(guān)鍵的作用[1].

隨著高校教學改革的不斷深化，同時社會對培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才的呼聲也越來越高，傳統(tǒng)的大學物理教學已經(jīng)不能夠很好地適應當前新形勢的要求，大學物理課堂教學必須要與時俱進，開拓創(chuàng)新，進行改革.為此，從事大學物理教學與研究的老師們進行了許多有益的嘗試與探索，其中翻轉(zhuǎn)課堂教學模式是近幾年來比較受關(guān)注的熱點之一.

1大學物理課程教學現(xiàn)狀和翻轉(zhuǎn)課堂教學模式

1.1大學物理課程教學現(xiàn)狀

很多學生對大學物理課程“又愛又怕”，“愛”是因為他們在中學階段系統(tǒng)地學習過物理課程，能意識到大學物理課程對專業(yè)學習、未來發(fā)展的重要性；“怕”是因為大學物理知識理論性較強，內(nèi)容比較抽象，需要較深層次的高等數(shù)學知識等[2]，比較難學.故大學物理課程的境遇有點尷尬，其原因主要有：教學內(nèi)容陳舊，不能結(jié)合專業(yè)特點；教學方式相對單一，很難兼顧每個學生的自身特點；教學手段單調(diào)，不能很好地調(diào)動學生的學習興趣；考核方式不合理，應試化學習傾向明顯，忽視對物理思想、物理方法的學習和掌握，限制了學生的想象力和洞察力，很難培養(yǎng)出學生對物理的直覺思維，甚至部分學生通過考前突擊復習也能取得不錯的成績.

1.2翻轉(zhuǎn)課堂教學模式

翻轉(zhuǎn)課堂英文名稱為“FlippedClassroom”，通常也稱為翻轉(zhuǎn)教學、顛倒課堂、翻轉(zhuǎn)學習等.翻轉(zhuǎn)課堂是指學生在課前利用教師制作的數(shù)字材料(多媒體課件、音視頻材料等)自主學習課程，然后在課堂上參與同伴和教師的互動活動(釋疑、解惑、探究等)并完成練習的一種教學形態(tài)[3].

1.2.1什么是翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂最早出現(xiàn)于2007年，美國科羅拉多州(Colorado)“林地公園”高中(WoodlandParkHighSchool)的兩名教師將錄制好的多媒體教學視頻上傳到網(wǎng)絡，讓學生晚上在家看教學視頻，白天在課堂上完成作業(yè)，并對學生在學習中遇到的困難進行講解與討論.因為這種教學模式與傳統(tǒng)的課堂正好相反，所以稱之為“翻轉(zhuǎn)課堂”.翻轉(zhuǎn)課堂這種教學模式自出現(xiàn)后引起人們極大的關(guān)注，來自世界各地的許多教師將這種模式用于小學、初中、高中乃至成人教育，來教授西班牙語、科學、數(shù)學，這種教學模式也受到了學生的廣泛歡迎[4].

翻轉(zhuǎn)課堂的實質(zhì)就是利用教育技術(shù)和活動學習從根本上影響學生的學習環(huán)境[5].這種教學手段能充分利用教學時間，使師生之間能充分交流.學生需要自己熟悉學習環(huán)境和教學內(nèi)容，不再是完全被動地去學習；教師是教學的參與者與指導者，而不再是知識的權(quán)威與灌輸者.這種變換把翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢完全地體現(xiàn)了出來.首先，學生可以自己掌控學習節(jié)奏，使個性化的學習成為可能.其次，通過在自我學習的過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，可以提高學生的學習成就感.再次，能增加教學中的師生、生生互動.許多實施翻轉(zhuǎn)課堂的教師強調(diào)，翻轉(zhuǎn)課堂最大的好處是改變了教師與學生相處的時間[3]，讓教師更了解學生，同時也顛覆了傳統(tǒng)的課堂管理方式.

1.2.2應用翻轉(zhuǎn)課堂需要具備的基本條件

首先，學生需要有較好的自學能力、自我約束能力.其次，學生愿意嘗試并配合教師進行翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的體驗與嘗試.再次，學生需要具備一定的硬件條件，且能熟練地運用各種網(wǎng)絡教學平臺及使用各種多媒體資源.第四，教師要設(shè)計教學流程及提供良好的學習素材.

1.2.3翻轉(zhuǎn)課堂應用于大學物理教學的可行性

為了調(diào)查將翻轉(zhuǎn)課堂教學模式應用于大學物理課程的可行性，以獲得第一手資料，首先，筆者進行了一次問卷調(diào)查.調(diào)查對象為擬進行翻轉(zhuǎn)課堂教學的2013級制藥工程班56人，調(diào)查內(nèi)容包括是否愿意嘗試新的教學模式、學生多媒體設(shè)備擁有情況、能否有方便的互聯(lián)網(wǎng)絡可供使用、能否熟練使用多媒體設(shè)備及網(wǎng)絡資源等多個方面.調(diào)查結(jié)果顯示，愿意嘗試新的教學模式的學生占89.3%，擁有電腦或智能手機的學生占96.4%，能方便地接入互聯(lián)網(wǎng)或與其他同學共享互聯(lián)網(wǎng)的學生達100%，能熟練地使用多媒體設(shè)備的學生占85.7%，能熟練地使用網(wǎng)絡平臺或網(wǎng)絡資源的學生占32.1%.從以上調(diào)查結(jié)果中可以看出，在學生中已經(jīng)具備了開展翻轉(zhuǎn)課堂的基本條件.其次，從教師的角度來說，由于多媒體教學的普遍開展，教師在多媒體素材的編寫與制作方面已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)，而且校園網(wǎng)絡的使用也非常方便，故能夠勝任常規(guī)教學資源的制作、學習資源的發(fā)布與管理等任務，有部分教師在多媒體素材的制作與網(wǎng)絡資源的利用上已經(jīng)積累了非常豐富的經(jīng)驗.再次，作為新世紀的大學生，部分已經(jīng)具備了一定的自主學習能力和自我約束能力，能夠按照教師的要求去開展自主學習.盡管少數(shù)學生的自主學習能力不強，但在同學、老師的帶動下，能夠勝任對大部分知識內(nèi)容的自主學習[6].

總之，從以上幾個方面可以看出，在大學物理教學中應用翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式是可行的，學生對新的教學模式充滿了興趣并愿意去親身體驗，而教師也期待著能探索出一種新的教學模式，以改變大學物理課程目前的教學現(xiàn)狀.

2翻轉(zhuǎn)課堂在大學物理課中應用的教學模型設(shè)計

建構(gòu)主義的學習觀理論指出，學習是一個以學習者已有知識和經(jīng)驗為基礎(chǔ)，通過個體與環(huán)境的相互作用，主動建構(gòu)意義的過程.學習者不是被動地接受知識, 而是積極主動地建構(gòu)知識[7].也就是說，學習不簡單是知識由外到內(nèi)的轉(zhuǎn)移和傳遞，而是學習者主動地建構(gòu)自己的知識經(jīng)驗的過程，即通過新經(jīng)驗與原有生活知識經(jīng)驗的相互作用，來充實、豐富和改造自己的知識經(jīng)驗.為了探索將翻轉(zhuǎn)課堂教學模式應用于大學物理課程教學，筆者選擇了《大學物理學》中3個章節(jié)的教學內(nèi)容，進行了翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的嘗試.選擇我校2013級的兩個班級進行試驗，以A班(56人)作為試驗樣本，另一個平行班級B班(52人)作為對照樣本，以便于比較不同教學模式的教學效果.通過對前測成績的獨立樣本t檢驗可知，兩個班級對測試部分基礎(chǔ)知識的掌握無明顯差異.根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的特點以及建構(gòu)主義學習理論，在參考已有教學模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建出了大學物理教學的翻轉(zhuǎn)課堂教學模型.該模型主要由兩大部分組成.

2.1課前自主學習模塊

2.1.1確定教學目標，編寫導學單，組織課前導讀

教學目標是否明確、具體和規(guī)范，直接影響到教學能否沿著預定的、正確的方向進行[8].而導學單是教學內(nèi)容安排的開始，它不僅僅是教學內(nèi)容的安排流程，更是承載了教師的教學理念.導學單與教案不同，它是以學生為認知主體，按主體的學習規(guī)律來思考和安排學習方式、程序和內(nèi)容，在編寫導學單的過程中轉(zhuǎn)換編者角色很重要[9].因此在學習新的內(nèi)容之前，教師要站在學生的立場上合理編寫導學單，設(shè)置教學內(nèi)容的各導讀環(huán)節(jié).導學單內(nèi)容應包括：明確學習目標、主要學習內(nèi)容以及學習的重難點；設(shè)置導學問題，由淺入深逐步引導學生學習和掌握所學的內(nèi)容，且應盡量將物理思想和思維方法融入到問題之中.這些問題的主要作用是幫助學生掌握所學內(nèi)容的大體脈絡，不一定要求學生能馬上給出答案，而是讓學生能帶著問題去學習；設(shè)置適當?shù)膯栴}以檢測學生自學的效果，該部分問題要求學生在學習完教學內(nèi)容后盡量能夠給出答案；記錄學習中遇到的疑問或是自己的一些想法與收獲，以便在課堂上討論或與老師、同學分享.

2.1.2以多種形式呈現(xiàn)教學內(nèi)容

翻轉(zhuǎn)課堂之所以在國外得到很好的推廣，得益于網(wǎng)絡教學視頻在教學中的廣泛應用.據(jù)調(diào)查[5]，2007年，有15%的觀眾利用在線教育視頻進行學習，2010年增至30%.在線網(wǎng)絡課程不僅涉及歷史等文科領(lǐng)域而且擴展至數(shù)學、物理學和經(jīng)濟學等領(lǐng)域.能否將翻轉(zhuǎn)課堂這一模式很好地應用于大學物理課程，很重要的一個因素是能否制作出高質(zhì)量的學習素材.為適應不同學生的學習風格和習慣，教學素材應以多種形式呈現(xiàn)給學生.例如PowerPoint課件、教學視頻、圖片、網(wǎng)頁、MP3文件、Flash動畫、Authorware課件或動畫等.授課的主要內(nèi)容可在PPT課件中展示，對于一些學生難以理解的知識點，可以適當?shù)剡\用圖片、動畫或是音視頻文件幫助學生去理解.而教師的教學錄像中可以結(jié)合以上這些素材形式，針對教學內(nèi)容的重點和難點有的放矢地進行講解，每一段教學視頻包含的知識點不宜太多，時長一般控制在10～15min之內(nèi).

2.1.3以自主學習與合作學習相結(jié)合的形式組織課外學習活動

任何人的成功都離不開自主學習，但我們在肯定自主學習的同時，也不能忽視合作學習的作用.因此，嘗試將自主學習與合作學習相結(jié)合不失為一種好的課外學習方式.課外學習過程的流程為“獨立思考—小組討論—匯報交流—產(chǎn)生新的問題……”.首先，學生進行自主學習.根據(jù)教師提供的不同形式的學習資源以及知識導航，自主進行學習，對學習內(nèi)容做一個大概的掌握和理解，對于重點和難點內(nèi)容要側(cè)重學習，力爭能比較明確地理解內(nèi)容.學習過內(nèi)容之后，結(jié)合導學單上提供的檢測問題，檢測自主學習的效果.對于自己一時難以解決的問題或是短時間內(nèi)很難充分理解的內(nèi)容，做好記錄以便在小組交流時與同學一起討論.其次，進行合作學習.讓學生進行小組交流討論，先請一位學生對本次學習的主要內(nèi)容做一個總體匯報，然后每位學生提出自己在學習中遇到的問題，互相交流討論，以期獲知答案.對交流討論后仍然不能解答的問題，記錄匯總后待課堂上提出與老師及全班同學一起交流討論.為了最大程度地發(fā)揮小組交流學習的優(yōu)勢，小組的劃分要按照優(yōu)勢互補、相互促進、有利競爭、方便交流、動態(tài)平衡的原則進行.

2.2課堂學習交流模塊

翻轉(zhuǎn)課堂并非簡單地等同于課前預習，其根本目的是通過學生課前的深度學習，能真正將課堂上的互動交流推向更高層次.傳統(tǒng)的教學過程通常包括知識傳授和知識內(nèi)化兩個階段，教師在課堂上通過講授來完成知識傳授，而學生通過課后作業(yè)、操作或?qū)嵺`來完成知識的內(nèi)化.而翻轉(zhuǎn)課堂正好顛覆了這種教學傳統(tǒng)，知識傳授通過之前的自主探究及小組交流過程來實現(xiàn)，而知識內(nèi)化的過程則在課堂上經(jīng)老師的幫助或在同學的協(xié)助下實現(xiàn).課堂上先讓每個小組推選出的代表對學習內(nèi)容進行簡短的匯報，并提出每個小組討論交流后沒有解決的問題.教師在每個小組匯報結(jié)束之后應對每個小組的學習和匯報情況進行點評.然后對學習的內(nèi)容進行大體上的講解，主要是針對學生匯報當中沒有理解的或是理解不夠透徹的內(nèi)容進行講解，對每個小組提出的問題進行匯總整理后組織學生討論，引導學生得出正確的結(jié)論，對于有爭議性的問題，鼓勵學生多查資料、多爭論，以期在想法上能撞擊出火花.對于課堂討論之后還是被問題所困惑的學生，可以再成立學習輔導小組，由對課程內(nèi)容掌握較好的學生對他們進行課后輔導，必要的時候教師也要參與輔導.

3翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的效果分析與評價

在嘗試翻轉(zhuǎn)課堂教學模式試驗前后，分別就所選擇教學的3章內(nèi)容，對兩個班級的學生進行知識測試.使用SPSSforWindows19.0軟件對測試成績進行統(tǒng)計分析，以掌握翻轉(zhuǎn)課堂教學模式對大學物理教學效果的影響情況.前測內(nèi)容主要是所選章節(jié)的基礎(chǔ)知識，目的是判斷測試組學生和對照組學生在基礎(chǔ)知識的掌握上有無明顯差異，滿分為100分.而后測內(nèi)容則偏重于對所選章節(jié)內(nèi)容的理解與應用，滿分為100分，目的是判斷新的教學模式對提高學生的大學物理成績有無明顯效果，并結(jié)合問卷調(diào)查的形式了解學生對實施翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的意見和想法.對前測成績進行獨立樣本t檢驗獲得的統(tǒng)計結(jié)果如表1和表2所示.

表1　試驗班與對照班前測成績統(tǒng)計表

表2　試驗班與對照班前測成績獨立樣本t檢驗統(tǒng)計表

如表1所示，試驗班前測平均成績?yōu)?2.9分，對照班前測平均成績?yōu)?3.8分，從平均成績來看，兩個班的前測成績差距很小.

如表2所示，F(xiàn)值為0.569，伴隨概率0.452>0.05.可認為試驗班和對照班成績的方差相等.在t檢驗結(jié)果中，選擇方差相等的行數(shù)據(jù)為兩個班級的t檢驗結(jié)果數(shù)據(jù).t值為0.478，概率0.633>0.05.故可認為試驗班和對照班基礎(chǔ)知識測試成績顯著性差異不明顯.

對后測成績進行獨立樣本t檢驗獲得的統(tǒng)計結(jié)果如表3和表4所示.

表3　試驗班與對照班后測成績統(tǒng)計表

表4　試驗班與對照班后測成績獨立樣本t檢驗統(tǒng)計表

如表3所示，試驗班后測平均成績?yōu)?9.3分，對照班后測平均成績?yōu)?5.0分，從平均成績來看，兩班后測成績有了一定的差距.

如表4所示，F(xiàn)=3.386，伴隨概率0.069>0.05,可認為試驗班和對照班的后測成績的方差是相等的.在t 檢驗結(jié)果中，選擇方差相等的行數(shù)據(jù)作為兩個班級的t檢驗結(jié)果數(shù)據(jù).t值為-2.090，伴隨概率為0.039<0.05.故可認為試驗班和對照班在所選擇3章內(nèi)容的后測成績具有一定的顯著性差異.

從以上的分析結(jié)果可以看出，在大學物理教學中進行翻轉(zhuǎn)課堂教學模式試驗對提高教學效果是有一定作用的.另外，通過調(diào)查問卷及平時通過與學生交流反饋得知，開展翻轉(zhuǎn)課堂教學有利于激發(fā)學生的興趣，調(diào)動學生主動學習的積極性，提高學生自主發(fā)現(xiàn)、探究的能力，培養(yǎng)學生對大學物理的直覺思維.課堂上教師與學生雙向互動，氣氛更活躍，學生參與性更高；培養(yǎng)學生合作的精神、激發(fā)思維；促進師生共同進步.

4總結(jié)與思考

大學生的學習既具有自主性又具有探索性[10]，廣大教師需要認真思考如何讓學生在研討式教學、課外學習中得到較好的發(fā)展[11].通過翻轉(zhuǎn)課堂教學在大學物理課程中的試驗研究不難看出，該模式對提高大學物理教學效果有一定的作用.另外，通過近兩個月的翻轉(zhuǎn)課堂教學試驗，學生自主學習能力得到了加強，信息素養(yǎng)也在逐漸提高.當然，這很大程度上依賴于教師的精心準備以及學生的積極配合.但同時我們也應該注意到，還有些主客觀因素在制約著這種新教學模式在大學物理課程中的實施.比如學生和教師是否都能適應翻轉(zhuǎn)課堂教學模式；大班教學中很難應用翻轉(zhuǎn)課堂教學模式；對于少數(shù)不適應這種新教學模式的學生，如何能通過其他教學方式進行彌補；教師需要在課外花更多的時間與學生交流討論等.因此，作為近年來在國內(nèi)外頗受關(guān)注的教學模式——翻轉(zhuǎn)課堂，要想使其“本土化”，并真正改變大學物理課程的教學現(xiàn)狀，還需要廣大教師去充分實踐和總結(jié).

參 考 文 獻

1第23屆國際純粹物理和應用物理聯(lián)合會(IUPAP)代表大會通過決議五 物理學對社會的重要性.大學物理，1999，18(07)：40

2董少光.大學物理教學與理工科學生學習現(xiàn)狀的思考.中國西部科技，2008(07)：73～75

3張渝江.翻轉(zhuǎn)課堂變革.中國信息技術(shù)教育，2012(10)：118～121

4張躍國，張渝江. 透視“翻轉(zhuǎn)課堂”.中小學信息技術(shù)教育，2012(3)：9～10

5http://blogs.kqed.org/mindshift/2011/09/the-flipped-classroom-defined/，2014.10

6馬秀麟，趙國慶，鄔彤.大學信息技術(shù)公共課翻轉(zhuǎn)課堂教學的實證研究.遠程教育雜志，2013(1):79～85

7呂耀中，王新博.論建構(gòu)主義學習觀.青島科技大學學報(社會科學版)，2003(19)：98～100

8董金玲.新課程背景下高中地理教學目標的設(shè)計. 教書育人，2011(29)：75～76

9張曉冰.淺談物理課堂教學——別讓導學單“迷”了眼.物理教師，2013,34(12)：94～95

10暢肇沁.大學生學習特點探究.山西師大學報(社會科學版)，2010(9)：131～133

11葉信治.從美國大學教學特點看我國大學教學盲點.高等教育研究，2011(11)：68～75

Practical Research on Mode of Flipped

Classroom Teaching in University Physics Teaching

Zhang YongjunLin HuiLü DaowenJing Jia

Abstract:According to the current situation of university physics teaching and some of the problems encountered，we apply flipped classroom which is popular at home and abroad in recent years to university physics teaching，and have built related teaching process and mode，in addition，we organize teaching practice through testing，questionnaires and other forms to analyse the effectiveness of the teaching model in improving university physics teaching.

Key word: university physics；Flipped Classroom；teaching model