張伶莉 王曉鷗 黃喜強(qiáng) 劉志國(guó) 曹永印 張 宇 趙 遠(yuǎn)

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理系 黑龍江 哈爾濱 150001)

1 新的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

大學(xué)物理課程是高等學(xué)校理工科各專業(yè)學(xué)生一門重要的必修基礎(chǔ)課，該課程所傳授的基本概念、基本理論和基本方法是構(gòu)成學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，是一個(gè)科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員所必備的.大學(xué)物理在為學(xué)生系統(tǒng)地打好必要的物理基礎(chǔ)，增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和綜合能力等方面發(fā)揮著重要作用.但傳統(tǒng)的以教師為主體的教學(xué)模式，大半是單向傳輸，學(xué)生接受知識(shí)成為學(xué)習(xí)活動(dòng)的中心，師生互動(dòng)不足，學(xué)生積極性、參與性不高，學(xué)習(xí)效果欠佳.因此，為了適應(yīng)高等教育的要求，探索新的教學(xué)模式勢(shì)在必行.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是把知識(shí)傳授過(guò)程放在教室外，讓學(xué)生選擇最合適自己的方式接受新知識(shí)，而把知識(shí)的內(nèi)化過(guò)程放在教室，通過(guò)學(xué)生間、學(xué)生與老師間的溝通交流促進(jìn)學(xué)生掌握知識(shí).翻轉(zhuǎn)課堂作為實(shí)踐“學(xué)為主體，教為主導(dǎo)”教學(xué)理念最貼切的教學(xué)模式，引發(fā)當(dāng)前教學(xué)改革的一波新浪潮[1～3].翻轉(zhuǎn)課堂不僅改變了傳統(tǒng)的課堂結(jié)構(gòu)，最重要的是顛覆了傳統(tǒng)的以教師為中心的教育理念，是以學(xué)生為主體.它非常有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，改變沉悶的課堂氣氛，促進(jìn)師生互動(dòng)交流，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情.翻轉(zhuǎn)課堂被認(rèn)為是未來(lái)教學(xué)模式改革的有效方案之一.

然而把翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式生搬硬套地應(yīng)用于大學(xué)物理教學(xué)存在一定問(wèn)題.很多教師在實(shí)施大學(xué)物理課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有一個(gè)鮮明的特征就是突出學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，這無(wú)形中忽略了知識(shí)的邏輯性和理論的系統(tǒng)性，會(huì)不自覺(jué)地把教學(xué)內(nèi)容碎片化.這就是翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于大學(xué)物理教學(xué)面臨的巨大挑戰(zhàn).大學(xué)物理課程是理工科高校的核心基礎(chǔ)課，又是一門理論性和系統(tǒng)性非常強(qiáng)的知識(shí)課程.若生搬硬套翻轉(zhuǎn)課堂或者形式上翻轉(zhuǎn)勢(shì)必使物理學(xué)內(nèi)容碎片化，破壞理論系統(tǒng)性，以及知識(shí)間的邏輯關(guān)系，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的物理思維能力和科學(xué)的研究方法極為不利.尋找大學(xué)物理課程與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的切入點(diǎn)，平衡兩者的關(guān)系，對(duì)于有效地進(jìn)行大學(xué)物理課程改革至關(guān)重要.

基于以上思考，我們提出大學(xué)物理圓桌教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究.圓桌教學(xué)的特點(diǎn)是集成理論講授和實(shí)驗(yàn)課,通過(guò)合作性的學(xué)習(xí)小組實(shí)驗(yàn)探索,以及師生間的高度互動(dòng)，幫助學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象發(fā)展出好的直覺(jué)和概念模型.通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂，課前利用網(wǎng)絡(luò)視頻輔助學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的物理理論學(xué)習(xí)，通過(guò)在線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)學(xué)生知識(shí)獲取過(guò)程進(jìn)行督促與輔導(dǎo).課堂中教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)探索實(shí)驗(yàn)主題，通過(guò)“圓桌式”教學(xué)拉近學(xué)生與學(xué)生，教師與學(xué)生的距離，學(xué)生以小組為單位親自動(dòng)手實(shí)踐，并通過(guò)物理過(guò)程探索，將系統(tǒng)的理論知識(shí)內(nèi)化.教學(xué)活動(dòng)中以教師引導(dǎo)，學(xué)生協(xié)作實(shí)驗(yàn)探討理論的模式，完成物理知識(shí)的內(nèi)化.大學(xué)物理圓桌教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂將知識(shí)的傳遞過(guò)程放于課前完成，實(shí)驗(yàn)操作融入課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)，更重要的是讓學(xué)生感受物理，整合理論和實(shí)踐，充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性.

2 本翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的特點(diǎn)

圓桌教學(xué)模式最早是由美國(guó)倫塞勒工學(xué)院創(chuàng)立的一種集成了理論和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式[4].麻省理工學(xué)院是使用該教學(xué)方法最具影響力的學(xué)校之一，于2002年在物理課程的教學(xué)中采用了這一教學(xué)方法[5].目前,這種物理教學(xué)模式已在美國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)以及一些歐洲國(guó)家的大學(xué)盛行了將近20年的時(shí)間，并取得了較好的教學(xué)成效.自2013年，我校大學(xué)物理教研室開始進(jìn)行圓桌物理教學(xué)模式嘗試.開始是在小班中進(jìn)行試點(diǎn)，受到學(xué)生的喜愛(ài).這兩年逐步擴(kuò)展了多個(gè)試點(diǎn)的班級(jí).在圓桌物理教學(xué)實(shí)踐中，我們授課教師發(fā)現(xiàn)限于目前教學(xué)學(xué)時(shí)的限制，有很多時(shí)候一些實(shí)驗(yàn)都不能特別展開，無(wú)法充分給學(xué)生自己探索的時(shí)間.同時(shí)很多學(xué)生有惰性，課前不預(yù)習(xí)，課上實(shí)驗(yàn)時(shí)就是單純的動(dòng)手，思考較少，嚴(yán)重影響了教學(xué)的效果.還有一部分學(xué)生，預(yù)習(xí)了課程，但對(duì)于課程內(nèi)容的把握還有很大困難.所以每次授課教師課上需要留出一大半的時(shí)間進(jìn)行理論課程的講授，然后才能引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行分析，使得教學(xué)進(jìn)度受影響.

因此，結(jié)合大學(xué)物理圓桌教學(xué)，實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂，既可以借助現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)課程輔助學(xué)生課前預(yù)習(xí)，節(jié)省課堂上的時(shí)間，同時(shí)也有助于學(xué)生真正參與到課堂上的實(shí)驗(yàn)探索與討論中去.課前利用網(wǎng)絡(luò)視頻輔助學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的物理理論學(xué)習(xí)，通過(guò)在線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)學(xué)生知識(shí)獲取過(guò)程進(jìn)行督促與輔導(dǎo).課堂中主講教師總結(jié)本次課的主要內(nèi)容和概念,并解答學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題.然后學(xué)生以小組為單位在教師引導(dǎo)下開始本次課的課堂實(shí)驗(yàn)活動(dòng).要求學(xué)生當(dāng)堂完成實(shí)驗(yàn)操作并進(jìn)行討論分析.課堂實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是本教學(xué)模式的關(guān)鍵部分,課堂活動(dòng)的設(shè)計(jì)是與同課堂內(nèi)容緊密配合的.學(xué)生課堂上可以有目的地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行理性分析，與老師學(xué)生在課堂上進(jìn)行有效的探討.實(shí)驗(yàn)的探索分析過(guò)程將使得學(xué)生的物理知識(shí)系統(tǒng)化，并逐漸形成嚴(yán)密的物理邏輯思維能力.這樣的教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)了真正意義的翻轉(zhuǎn)課堂.

3 本翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)

本教學(xué)模式將教學(xué)活動(dòng)擴(kuò)展為課前理論知識(shí)學(xué)習(xí)、課堂講授與討論、課堂探索實(shí)驗(yàn)活動(dòng)3個(gè)部分.我們的教學(xué)設(shè)計(jì)也是從這3個(gè)部分入手，具體方法如下.

(1)課前理論知識(shí)學(xué)習(xí)

這相當(dāng)于教學(xué)知識(shí)傳遞階段，是學(xué)生在課前進(jìn)行的.教師根據(jù)教學(xué)安排提前給學(xué)生布置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)課程.教師不僅提供視頻，還可以提供在線的輔導(dǎo).通常在線網(wǎng)絡(luò)課程中都是按照教學(xué)內(nèi)容劃分好的一個(gè)個(gè)5～10 min的小視頻，每個(gè)小視頻講授了課程中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，涵蓋了教學(xué)大綱中所要求的教學(xué)內(nèi)容和概念.學(xué)生需要在課前自己完成知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí).教師每次提前布置給學(xué)生具體學(xué)習(xí)的內(nèi)容，留給學(xué)生足夠的自學(xué)時(shí)間.教師也可以借助于在線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)學(xué)生的課前學(xué)習(xí)情況進(jìn)行監(jiān)督與指導(dǎo).

(2)課堂講授與討論

學(xué)生知識(shí)吸收內(nèi)化階段，是在課堂中教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生互動(dòng)中完成.在課堂上，教師做重點(diǎn)和總結(jié)性的講課，一般每次課不超過(guò)30 min.教師講授的內(nèi)容包括知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)與難點(diǎn)分析，解決網(wǎng)絡(luò)課程中學(xué)生學(xué)習(xí)困難的地方，也可以是學(xué)生就自己學(xué)習(xí)中的問(wèn)題進(jìn)行提問(wèn)，大家一起討論解答.這部分教師可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)課程與學(xué)生的互動(dòng)來(lái)設(shè)計(jì)講授內(nèi)容，也可以根據(jù)自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷學(xué)生難以消化的知識(shí)，通過(guò)講授、討論或者課堂練習(xí)等多種教學(xué)手段靈活進(jìn)行.

(3)課堂探索實(shí)驗(yàn)活動(dòng)

學(xué)生知識(shí)鞏固與提高階段.課堂實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是本課程的關(guān)鍵組成部分，課堂實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的設(shè)計(jì)需要與課程內(nèi)容緊密結(jié)合.這個(gè)需要教師提前設(shè)計(jì)好.課堂實(shí)驗(yàn)活動(dòng)一般由兩部分構(gòu)成，第一部分桌上實(shí)驗(yàn)與探索分析，此過(guò)程需要學(xué)生多角度觀察、思考，共同探討解決問(wèn)題的方法；第二部分根據(jù)實(shí)驗(yàn)和課堂內(nèi)容設(shè)計(jì)的練習(xí),目的在于進(jìn)一步讓學(xué)生澄清概念及其應(yīng)用.要求學(xué)生在課內(nèi)通過(guò)小組成員的協(xié)作完成第一部分內(nèi)容.而第二部分學(xué)生可以根據(jù)自己的情況來(lái)完成.課堂上，教師通過(guò)課堂上有的放矢地分析討論以及學(xué)生自己動(dòng)手課堂探索實(shí)驗(yàn)，輔助學(xué)生完成知識(shí)的吸收與能力的培養(yǎng).

這樣的教學(xué)過(guò)程將教學(xué)主體從教師轉(zhuǎn)換為學(xué)生，整個(gè)教學(xué)過(guò)程就是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的全過(guò)程.在課前，學(xué)生自己獲取理論知識(shí)，在課中，自己安排實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化過(guò)程，分析原理直到得出科學(xué)結(jié)論.整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師需要做的就是提前設(shè)計(jì)與教學(xué)內(nèi)容相統(tǒng)一的預(yù)習(xí)理論內(nèi)容，課堂討論，課堂探索實(shí)驗(yàn)，整合理論與實(shí)驗(yàn)，在整個(gè)教學(xué)中輔助并引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí).學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中不僅學(xué)習(xí)知識(shí)，同時(shí)在課堂的小組實(shí)驗(yàn)中也學(xué)會(huì)相互合作.這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)給學(xué)生提供了一個(gè)全面探究物理的機(jī)會(huì)，從理論到實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，親自動(dòng)手，相互切磋，共同提高，真正實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體，研究性的主動(dòng)學(xué)習(xí)，并且使學(xué)生的研究性主動(dòng)學(xué)習(xí)有的放矢.教師在教學(xué)過(guò)程中充當(dāng)引導(dǎo)和輔助的作用，其工作主要放在教學(xué)內(nèi)容的輔助學(xué)習(xí)與課堂實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)上.

通過(guò)大學(xué)物理圓桌教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的研究與改革，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象發(fā)展出好的直覺(jué)和概念模型，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，開發(fā)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，體現(xiàn)出大學(xué)物理課程的專業(yè)知識(shí)教育和素質(zhì)培養(yǎng)雙重責(zé)任.