潘小青 侯春菊

(江西理工大學(xué)理學(xué)院，江西 贛州 341000)

翻轉(zhuǎn)課堂和互動教學(xué)在物理基礎(chǔ)課程中的實(shí)踐

潘小青 侯春菊

(江西理工大學(xué)理學(xué)院，江西 贛州 341000)

翻轉(zhuǎn)課堂和互動教學(xué)是互聯(lián)網(wǎng)普及與信息技術(shù)融合下現(xiàn)代教育的熱點(diǎn)。本文探討了翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施條件，介紹了互動教學(xué)的作用。結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，在微課設(shè)計(jì)上將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的原理、方法、應(yīng)用、儀器結(jié)構(gòu)與工作原理、操作示范、數(shù)據(jù)處理等進(jìn)行模塊化處理，編制測試問題，在SPOC平臺實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。而在學(xué)時多的大學(xué)物理課堂教學(xué)中則通過設(shè)計(jì)分段式的課堂測試題，通過互動教學(xué)軟件實(shí)現(xiàn)有效的課堂互動，并借助“雨課堂”混合式教學(xué)工具參與兩門物理基礎(chǔ)課程的課外輔導(dǎo)。最后比較了不同教學(xué)形式下課程考試的結(jié)果。

翻轉(zhuǎn)課堂；互動教學(xué)；物理實(shí)驗(yàn)；大學(xué)物理；雨課堂

互聯(lián)網(wǎng)的普及和信息技術(shù)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，使得教育領(lǐng)域正發(fā)生著一場深刻的變革。隨著MOOC的興起，各種新的教學(xué)模式不斷出現(xiàn)，“翻轉(zhuǎn)課堂”(Flipped Class)、同伴教學(xué)法(Peer instruction)、“可汗學(xué)院”,等等，一時間大量的教育信息如潮水般涌入，使得一些教師迷失了方向，到底應(yīng)該何去何從？墨守成規(guī)顯然無法適應(yīng)時代的要求，跟風(fēng)隨大流又力所難及，如何做到既能保存?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，又能恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢與課程教學(xué)適度融合，使教學(xué)效果最大化才是作為教育工作者應(yīng)該思考和實(shí)踐的課題。

在很多教師投身做微課和采用諸如“翻轉(zhuǎn)課堂”等新的教學(xué)方式的時候，有必要先考察這些新教學(xué)方式的起源、特點(diǎn)和適用條件，再結(jié)合不同課程的特點(diǎn)適度運(yùn)用。教學(xué)過程中應(yīng)該忌諱的是忘卻教學(xué)的初心，盲目為“翻轉(zhuǎn)”而翻轉(zhuǎn)，追求形式的潮流，卻對課程內(nèi)容應(yīng)該傳達(dá)出的學(xué)科思想和方法棄置一旁。鑒于此，本文先探討目前一些新興教學(xué)模式的特點(diǎn)及應(yīng)用環(huán)境，再結(jié)合大學(xué)物理和物理實(shí)驗(yàn)課程各自的特點(diǎn)，分別采用不同的教學(xué)方式，通過一年多的教學(xué)實(shí)踐，初步分析其教學(xué)效果。

1 翻轉(zhuǎn)課堂與互動教學(xué)概述

1.1 翻轉(zhuǎn)課堂概述

翻轉(zhuǎn)課堂的產(chǎn)生背景源于學(xué)生，首先是學(xué)習(xí)的主體即學(xué)生無法根據(jù)各自的特點(diǎn)安排自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度。教學(xué)過程中總是存在學(xué)生課堂上接受能力與教師講課節(jié)奏不合拍的現(xiàn)象。有的學(xué)生很快能理解教師所講內(nèi)容，而另有一些學(xué)生卻總希望教師重復(fù)幾遍才勉強(qiáng)理解；還有的學(xué)生由于各種原因錯過了一些課堂時間。其次是教師沒有足夠的時間在課堂上照顧到全體學(xué)生的學(xué)習(xí)差異。在這種環(huán)境下，教師考慮將課堂教學(xué)的知識點(diǎn)以精練的方式錄制視頻提供給學(xué)生，方便學(xué)生根據(jù)自身需要來查看[1]。于是有了亞倫和喬森納兩位資深教師一年的合作，將所有課程內(nèi)容錄制成視頻轉(zhuǎn)變成課前的家庭作業(yè)，而反過來將以前課后的作業(yè)和問題提前到課堂中，所以從某種意義上并非是課堂翻轉(zhuǎn)，而是課堂的前置。綜觀翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的成功案例，其實(shí)施的條件大致如下：

(1) 有根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)規(guī)律并以學(xué)生為中心進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)且結(jié)構(gòu)良好的微課視頻。這意味著教師必需教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，投入大量精力按照教學(xué)規(guī)律設(shè)計(jì)教學(xué)過程，錄制教學(xué)視頻；

(2) 學(xué)生課前投入時間與課堂時間至少保證1∶1的時間比例。如果學(xué)生不能保證在課前按規(guī)定看完教學(xué)視頻和課程測試，課堂中難于融入課堂討論和完成課堂作業(yè)。

(3) 有科學(xué)合理的課程評估機(jī)制。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)主要還是終結(jié)評價，一考定成績，這給了很多學(xué)生混課的機(jī)會，實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂后應(yīng)該采用過程性評價與終結(jié)性評價結(jié)合的方式評定學(xué)生成績，這樣才能比較完整反映出學(xué)生對課程的理解程度。

1.2 互動教學(xué)反饋簡介

科學(xué)地教學(xué)要達(dá)到的目標(biāo)是學(xué)生積極主動的學(xué)習(xí)，這可以通過以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)、科學(xué)的課堂評估和反饋等來實(shí)現(xiàn)?！耙詫W(xué)習(xí)者為中心” 的課堂評估既有學(xué)習(xí)成績記錄，更關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的生成，形成及時的反饋機(jī)制，通過師生有效的互動和反饋，最終達(dá)到評估促進(jìn)學(xué)習(xí)的目的[2]。教育學(xué)的研究表明學(xué)生在課堂中一般集中精力聽課的時間大約15分鐘，因此課堂教學(xué)需要間斷性的互動，使教與學(xué)達(dá)到應(yīng)有的效果[3]。

為有效獲得學(xué)生練習(xí)情況，需要合適的方式獲取課堂測試的結(jié)果，這就是互動教學(xué)反饋系統(tǒng)。互動教學(xué)反饋系統(tǒng)可分為兩大類：一類是實(shí)時課堂教學(xué)反饋，另一類是基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的互動反饋。通過互動教學(xué)反饋系統(tǒng)能夠即時反饋課堂信息，實(shí)現(xiàn)問題測試、投票、問卷調(diào)查等。教師通過實(shí)時反饋信息調(diào)整教學(xué)策略，學(xué)生通過參與進(jìn)行自我評估和調(diào)整學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)更高水平的認(rèn)知[4,5]。課堂交互反饋系統(tǒng)的使用,又為教學(xué)模式的改革和教育研究提供了新的思路、方法和工具。

2 翻轉(zhuǎn)課堂與互動教學(xué)實(shí)施

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂在物理實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)現(xiàn)

如前所述，要成功實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂需要教師和學(xué)生均投入大量的時間，對于課程內(nèi)容和學(xué)時較多且難度較大的課程，未必合適。而對于像物理實(shí)驗(yàn)這類實(shí)驗(yàn)課程，卻是天然適宜的。原因是：首先物理實(shí)驗(yàn)課程要求預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)并撰寫預(yù)習(xí)報告，其次教師在課堂上講解的時間通常在15～30分鐘，實(shí)驗(yàn)過程全部由學(xué)生完成，課后還需撰寫實(shí)驗(yàn)報告。而實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)中學(xué)生如何能做到對實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)過程有初步的理解是教師在課前希望學(xué)生達(dá)到的。最后，實(shí)驗(yàn)課程的評估長期是以過程性評估為主，終結(jié)性考試為輔。因此我們在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中首先著手翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。

(1) 前期準(zhǔn)備：信息技術(shù)與課程融合不只是信息技術(shù)在教育中的應(yīng)用，更是信息技術(shù)支持下的教育理念的轉(zhuǎn)變[6]。要在物理實(shí)驗(yàn)課中實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂，首先需要制作適宜學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課堂實(shí)驗(yàn)、課后報告的微課視頻。微課內(nèi)容分實(shí)驗(yàn)簡介、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理五大模塊，其中的實(shí)驗(yàn)儀器和操作部分采用現(xiàn)場儀器操作，將實(shí)驗(yàn)主要過程和出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過錄制的視頻呈現(xiàn)，使學(xué)生在預(yù)習(xí)時對實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)過程有基本的了解。微課制作中雖然主要是將實(shí)驗(yàn)課堂中要講解的內(nèi)容提前，但相對于實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書它的明顯優(yōu)勢是可以通過更多的圖像和聲音詳述實(shí)驗(yàn)的原理、方法、應(yīng)用、動態(tài)顯示實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)和工作原理、實(shí)驗(yàn)操作過程等。為檢驗(yàn)預(yù)習(xí)效果，完成微課制作后，針對每一項(xiàng)目編輯實(shí)驗(yàn)測試題，測試題的形式主要是客觀題，每次測驗(yàn)隨機(jī)抽取5～8道題，學(xué)生可以自測最多3次，自測后可查看答案，讓學(xué)生形成對實(shí)驗(yàn)的正確理解。

(2) 實(shí)施過程： 對實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)班學(xué)生每個實(shí)驗(yàn)的課前預(yù)習(xí)要求通過觀看微課進(jìn)行，老師課堂中不再講解，只針對性提問和強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)。微課最初通過QQ群上傳和下載，后在SPOC課程云平臺上線。2017年開始面向全校開放，但對非試點(diǎn)班學(xué)生不做任何具體要求，可以自主選擇是否觀看教學(xué)視頻及進(jìn)行自測。一學(xué)期結(jié)束后統(tǒng)計(jì)使用情況，發(fā)現(xiàn)上線學(xué)生總數(shù)為246人(本學(xué)期開課學(xué)生數(shù)為1280)，平均每人登錄約20次，在線平均時長約12小時。

2.2 互動教學(xué)在大學(xué)物理中的應(yīng)用

大學(xué)物理課程教學(xué)內(nèi)容目前主要以課堂講授為主，要改變以往以教師為中心的課堂授課模式到以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)課堂學(xué)習(xí)模式，我們在大學(xué)物理教學(xué)中引入基于信息技術(shù)支持的課堂互動反饋系統(tǒng)豐富課堂教學(xué)功能。使用教學(xué)反饋系統(tǒng)需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)課堂測試問題，課堂問題一般是概念測試或理解應(yīng)用類型。課堂測試模式是將一堂課分成若干教學(xué)階段進(jìn)行，問題提出時機(jī)根據(jù)學(xué)生聽課注意力減弱的時間來定，一般每10分鐘左右設(shè)定一道課堂練習(xí)題。系統(tǒng)后臺記錄詳細(xì)的答題數(shù)據(jù)，包括學(xué)生答題時間、答案信息，而課堂上現(xiàn)場顯示答題分布，老師、學(xué)生能實(shí)時看到全班答題情況[5]。

“雨課堂”是MOOC平臺"學(xué)堂在線"推出的基于Power Point和微信的混合式教學(xué)工具[7]。鑒于物理課程需要課外輔導(dǎo)，在全校物理課程教學(xué)中使用“雨課堂”平臺輔助教學(xué)。方法是老師將上課的PPT課件及輔導(dǎo)資料以PPT格式上傳到“雨課堂”平臺，學(xué)生進(jìn)入相應(yīng)班級后可隨時隨地觀看課件，對課件有疑問可以報告教師進(jìn)行個別答疑。

3 實(shí)施效果

3.1 翻轉(zhuǎn)課堂在物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用分析

通過對采用微課和不采用微課進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)生問卷調(diào)查，學(xué)生自評實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)良好率在試點(diǎn)班為100%，普通班為80%。實(shí)驗(yàn)操作過程試點(diǎn)班主要通過觀看微課視頻和兩人小組合作完成，而普通班70%的學(xué)生依賴?yán)蠋熓痉恫僮魍瓿蓪?shí)驗(yàn)。在課外試點(diǎn)班學(xué)生用于實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和報告撰寫的時間平均比普通班的多約30分鐘。試點(diǎn)班學(xué)生參加校級物理實(shí)驗(yàn)競賽獲獎率采用微課教學(xué)前約20%，采用微課教學(xué)后提高到約50%。圖1為本學(xué)期校物理實(shí)驗(yàn)競賽獲獎同學(xué)的競賽成績對比圖。圖中橫坐標(biāo)為實(shí)驗(yàn)操作分(滿分50)，縱坐標(biāo)為實(shí)驗(yàn)理論考試分(滿分100)。其中實(shí)驗(yàn)組為實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)班，對比組為普通班，自選組為普通班又在SPOC平臺觀看視頻的同學(xué)。需要說明的是，實(shí)驗(yàn)操作部分的內(nèi)容對普通班是近考試兩周內(nèi)完成的實(shí)驗(yàn)，而試點(diǎn)班是考試五周前完成的實(shí)驗(yàn)。圖1看出無論是實(shí)驗(yàn)理論還是實(shí)驗(yàn)操作的平均成績都是試點(diǎn)班較普通班高些。而對既觀看微課視頻又在上課時由老師詳細(xì)講解的自選組同學(xué)則單項(xiàng)和總體平均分均高于試點(diǎn)班，大約說明微課與傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果會更佳。

圖1 物理實(shí)驗(yàn)競賽成績對比

3.2 互動教學(xué)在大學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)用效果

通過在試點(diǎn)班試用互動教學(xué)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)課堂氛圍較以往大為活躍。絕大部分學(xué)生在答題環(huán)節(jié)能認(rèn)真思考、互相討論、踴躍答題，課堂打瞌睡情況明顯減少，而該班大學(xué)物理課程的成績也較往屆有更大的相對優(yōu)勢，具體數(shù)據(jù)分析如下。

表1為互動教學(xué)系統(tǒng)采用之前，14級兩個平行的40人小班大學(xué)物理歷次測驗(yàn)和期末成績。兩個班級為從全校理工科專業(yè)選拔的綜合成績較好的同學(xué)組成的志遠(yuǎn)班，分別由兩位資深教師采用傳統(tǒng)教學(xué)方式教學(xué)，同步進(jìn)行分段的課程測驗(yàn)。

表1 14級大學(xué)物理歷次考試成績對比

表1數(shù)據(jù)顯示試點(diǎn)班與對照班相比基礎(chǔ)略好，歷次測驗(yàn)考試成績都略高一點(diǎn)，但沒有明顯優(yōu)勢，可能說明兩個不同教學(xué)風(fēng)格的教師對“好學(xué)生”的影響不會太大。

表2中15級試點(diǎn)班全程采用了互動教學(xué)系統(tǒng)與課堂練習(xí)結(jié)合進(jìn)行大學(xué)物理教學(xué)，其他教學(xué)方式均不變化，兩個班級的老師與14級相同。

從數(shù)學(xué)成績和第一次單元測驗(yàn)的結(jié)果可大致推測對照班的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和高中物理基礎(chǔ)應(yīng)略優(yōu)于試點(diǎn)班。但對于新的大學(xué)物理內(nèi)容的掌握，則是采用互動教學(xué)模式的試點(diǎn)班學(xué)生學(xué)習(xí)效果明顯優(yōu)于對照班。圖2分別描繪了15級4次大學(xué)物理考試的成績分布，分?jǐn)?shù)按由低到高的次序排列，大致可以看出采用互動教學(xué)的時間越長，課程學(xué)習(xí)效果優(yōu)勢似乎越明顯。其中物理一和電學(xué)的兩次考試難度較大，而實(shí)驗(yàn)班的成績在各分?jǐn)?shù)段均高于對照班。在難度較小的物理二考試中，實(shí)驗(yàn)班的明顯優(yōu)勢在于中、低分?jǐn)?shù)段同學(xué)的分?jǐn)?shù)明顯高于對照班。

3.3 混合式教學(xué)實(shí)施效果

物理實(shí)驗(yàn)SPOC平臺不僅用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也用于省大學(xué)生物理創(chuàng)新競賽中實(shí)驗(yàn)競賽的輔導(dǎo)。參加省賽的學(xué)生可以登錄平臺下載微課，在非實(shí)驗(yàn)環(huán)境下一樣可以回顧實(shí)驗(yàn)原理、方法和過程，從而加深對物理實(shí)驗(yàn)的理解和提高應(yīng)用能力。雨課堂則主要用于省物理創(chuàng)新競賽中的大學(xué)物理輔導(dǎo)。對物理有興趣且有志于參賽的同學(xué)通過雨課堂輔導(dǎo)平臺，可以查看往屆競賽的大學(xué)物理試題和答案，根據(jù)自身特點(diǎn)安排復(fù)習(xí)。

表2 15級數(shù)學(xué)物理歷次成績對比

(a)

(b)

(c)

(d)

通過混合使用多種教學(xué)方式，使本校在省物理創(chuàng)新競賽中的成績逐年提高。我省的物理創(chuàng)新競賽由大學(xué)物理理論考試和物理實(shí)驗(yàn)操作兩部分組成。2014年沒有實(shí)驗(yàn)微課，我校競賽成績名列全省第五。2015年采用微課輔導(dǎo)實(shí)驗(yàn)競賽，使得競賽的實(shí)驗(yàn)成績名列全省第二，總的競賽成績名列全省第三。2016年繼續(xù)采用微課輔導(dǎo)實(shí)驗(yàn)競賽，增加用雨課堂輔導(dǎo)大學(xué)物理，在省物理創(chuàng)新競賽中總成績位列全省第一。

綜上所述，將信息技術(shù)融入大學(xué)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)中，需要將不同的技術(shù)特點(diǎn)與課程的性質(zhì)相結(jié)合，根據(jù)不同的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，才能達(dá)成良好的教學(xué)效果。

[1] 伯格曼,薩姆斯.翻轉(zhuǎn)課堂與慕課教學(xué)：一場正在到來的教育變革[M].北京：中國青年出版社，2014.11.

[2] Jo Handelsman, Miller S, Pfund C. Scientific Teaching[M]. New York： W.H.Freeman and Company, 2007.

[3] 馬祖爾,朱敏.同伴教學(xué)法[M].陳險峰譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.7.

[4] 吳天剛，左娜，張睿，等．基于大學(xué)物理教學(xué)的互動式電子書教材的設(shè)計(jì)[J].物理與工程，2017，27(2)：26-31． Wu Tiangang, Zuo Na, Zhang Rui, et al. The design of interactive electronic textbooks based in the college physics teaching[J]. Physics And Engineering, 2017，27(2)：26-31．(in Chinese)

[5] 駱正新,陸雯綺,王祖源.基于WiFi-SMS的互動反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2015，25(01)：114-119. Luo Zhengxin, Lu Wenqi, Wang Zuyuan. Design and application of interactive feedback system based on WiFi and short message[J]. Modern Education Technology, 2015，25(01)： 114-119. (in Chinese)

[6] 馬寧生,李軍.移動學(xué)習(xí)中的物理實(shí)驗(yàn)微課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].物理實(shí)驗(yàn)，2016，36(11):23-27. Ma Ningsheng, Li Jun. Structural design of physics experiment micro-course for mobile learning[J]. Physics Experimentation, 2016， 36(11): 23-27. (in Chinese)

[7] 臧晶晶,郭麗文.滴水成雨—走進(jìn)雨課堂[J].信息與電腦,2016(8):235-236. Zang Jinjin, Guo Li wen. Dripping rain-come into rain class[J]. China Computer and Communication, 2016(8): 235-236. (in Chinese).

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PRACTICE OF FLIPPED CLASSROOM AND INTERACTIVE TEACHING IN PHYSICS FOUNDATION CURRICULUM

Pan Xiaoqing Hou Chunju

(College of Science, JiangXi University of Science and Technology, Ganzhou Jiangxi 341000)

Flipped classroom and interactive teaching is a fusion of modern education under the popularization of Internet and information technology.The implementation condition of the flipped classroom and the function of interactive teaching are introduced in the paper . Combining the characteristics of the experimental physics course, the classroom was reversed. The principle, method, application, instrument structure and working principle, operation demonstration, test questions and data processing of the experimental project were carried out in the micro-lesson design. In view of more lessons of college physics, effective classroom interaction was played through interactive teaching software by way of the design section of the test problem.“rain class” of blending learning tool is applied in after-school tutoring in both college physics and experimental physics. In the end, test scores were compared in the implementation of different teaching form.

flipped classroom； interactive teaching； experimental physics； college physics； information technology

2017-06-16

江西省重點(diǎn)教改課題(JXJG-16-7-2)。

潘小青，女，教授.主要從事大學(xué)物理和物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)研究，panxqecit@163.com。

潘小青，侯春菊. 翻轉(zhuǎn)課堂和互動教學(xué)在物理基礎(chǔ)課程中的實(shí)踐[J]. 物理與工程，2017，27(5)：77-80,83.