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大學物理翻轉課堂教學模式研究
大學物理翻轉課堂教學模式研究
蔡廷棟1，高光珍1 ，賈天俊2
（1.江蘇師范大學物理與電子工程學院，江蘇徐州221116；2.濱州學院光電工程系，山東濱州256603）
摘要：翻轉課堂是一種新型的教學組織形式，是將課內與課外的學習活動顛倒的教學模式，其實質是顛倒了知識傳授與知識內化的順序。本文介紹了翻轉課堂教學模式的特點以及在大學物理課堂中實施翻轉課堂的環節，包括課前、課中、課后各環節的教學活動。這種教學模式改革必將對提高大學物理教學水平、培養高素質創新型人才起到重要作用。
關鍵詞：大學物理；翻轉課堂；教學模式
*基金項目：江蘇師范大學博士學位教師科研支持項目（14XLR027）；徐州市科技計劃項目（XZZD1062）；濱州學院教學研究項目（BYJYYB201227）；校級精品課程（BZXYJPKC201104）
作者簡介：蔡廷棟（1982-），男，山東平邑人，江蘇師范大學物理與電子工程學院副教授，博士，主要從事高等教育、課程與教學論等方面的研究；高光珍（1980-），女，山東濟南人，江蘇師范大學物理與電子工程學院講師，博士，主要從事物理課程與教學研究。
大學物理課程是高等學校理工科專業的一門重要的必修基礎課程。大學物理在為學生系統地打好必要的物理基礎，增強學生分析問題和解決問題的能力，培養學生的科學素質和綜合能力等方面發揮著重要作用。但傳統的以教師為主體的教學模式，大半是單向傳輸，學生接受知識成為學習活動的中心，師生互動較為不足，學生積極性、參與性不高，學習效果欠佳。因此為了適應高等教育的要求，結合我校的人才培養目標，探索新的教學模式勢在必行。筆者作為大學物理任課教師，在大學物理教學中，進行了翻轉課堂教學模式的探索與研究，取得了顯著的教學效果。
一、翻轉課堂教學模式概述
翻轉課堂（Flipped Classroom）起源于美國科羅拉多州落基山林地公園高中的Jon Bergmann和AaronSam這兩位化學老師，他們將帶有實時講解的視頻傳到網絡上引起眾人關注[1]。兩位教師以學生在家看視頻、聽講解為基礎，課上時間用來為完成作業或實驗過程中有困難的學生提供幫助。國內外眾多學者對翻轉課堂進行了研究和定義。鐘曉流認為[2]，翻轉課堂是在課堂信息化環境中，教師提供以教學視頻為主要形式的學習資源，學生在上課前完成對教學視頻等學習資源的觀看和學習，師生在課堂上一起完成作業答疑、協作探究和互動交流等互動的一種新型的教學模式。
翻轉課堂的特點主要表現在以下幾個方面：（1 ）在教學目標方面，翻轉課堂教學目標是提高學生的全面素質，不但注重知識的傳授更注重知識的建構和內化。課外通過學生觀看視頻預習、學習，培養學生的自主學習能力、協作學習能力；課內通過課堂討論、小組交流、教師答疑等方式提升學生的語言表達能力、創新思維、交流與合作能力等。（2）在課堂時間分配方面，在傳統課堂里，課堂時間由教師掌控，并且大部分用來進行知識講解，滿堂灌，學生沒有時間思考、內化知識。在翻轉課堂里，學習不再受時間限制，課前學生按自己的節奏學習，直至掌握所安排的內容。課內大部分時間用來進行師生、生生互動探究。（3）學習流程方面，傳統課堂中“知識傳授”階段是通過教師和學生之間的互動來實現的；“知識內化”階段往往由學生課后通過作業、復習等活動自己來完成。由于缺少教師的指導和同伴的幫助，“知識內化”階段常常效果不佳。“翻轉課堂”打破了原有的學習流程，對學習過程進行了重構。“知識傳授”是學生在課前通過觀看視頻、PPT，進行測試等活動完成；“知識內化”是在課堂上通過師生、生生互動來完成。教師能夠在課堂上給予學生有效的指導，同學之間的相互交流有助于學生知識內化和吸收。
二、翻轉課堂教學實踐
美國富蘭克林學院的Robert Talbert經過多年翻轉課堂教學模式的實踐，總結了翻轉課堂實施的結構模型[3]，如圖1所示。翻轉課堂不管是學生在家觀看教學視頻，還是在課堂上師生面對面地互動交流，都是圍繞著“學生為中心”展開[4]。依據Robert Talbert的翻轉課堂的結構，我們在2013級通信工程專業1、2班進行了翻轉課堂教學模式實踐。
1.設計、制作教學視頻。課前教師為學生準備豐富的學習資源，包括課堂教學視頻、授課教案（PPT）、趣味實驗視頻等，資源上線供學生課前自學。制作教學視頻時，應明確學生必須掌握的目標，考慮教師和班級的差異[5]，還要兼顧不同學生的學習方法和習慣。筆者結合大學物理精品課程制作了“質點運動學”、“動量”、“簡諧運動”、“剛體角動量守恒定律”、“高斯定理”等30多集教學錄像。教師要給出自學提綱，提出一些在學習過程中可以討論的問題，包括自學過程的自測題、可以相互討論的問題以及能力拓展的問題等。
2.針對性的課前練習。在翻轉課堂教學模式中，教師課堂講得少，學生在課堂上討論和練習多，這樣的模式使得學生必須進行課前預習。教師要制定課前針對性聯系，合理設計練習題的數量和難度，讓學生帶著問題有目的地進行課前預習[5]。為了幫助學生預習掌握，在視頻后面設計三四個小問題，幫助學生及時進行檢測，并對自己的學習情況做出判斷。如果發現幾個問題回答得不好，學生可以反復觀看視頻，仔細思考找出問題答案。如：在剛體角動量守恒定律一節中提出問題“運動員的身體變化和轉速變化之間有什么樣的關系”、“運動員為什么能高速轉動，為什么伸開四肢，轉速加快，收攏四肢，轉速減慢”。
3.快速少量的測評。在課堂活動中，教師準備少量的測評，測試學生，了解學生對知識的理解和掌握程度以及難點和存在的疑惑。學生的對問題的回答情況，能夠及時地進行匯總處理，幫助教師了解學生的學習狀況。在剛體角動量守恒定律一節中，提出如下測評問題：人與轉盤的轉動慣量J0，伸臂時臂長為l1，收臂時臂長為l2 。人站在不計摩擦的自由轉動的圓盤中心上，每只手抓有質量為m的啞鈴。伸臂時轉動角速度為ω1，求：收臂時的角速度ω2 。
4.解決問題，促進知識內化。課內則以討論式學習為主，教師根據實際情況和教學內容的重難點提出問題，學生根據課前觀看教學視頻、課前針對性練習時發現的疑問提出問題，進行課堂探究。教師根據學生的不同特點進行分組探究，學生主動參與課堂學習。通過教師的引導，學生通過獨立思考、小組討論交流，解決問題，有效地將知識內化，構建自己的知識體系[6]。學生通過演講、成果展示、小型競賽等形式及時進行交流與展示，分享自己的學習收獲。為激勵學生參與課堂自主學習，可以將課堂學習表現計入平時成績。還要注意，針對教學內容設計的討論題、思考題和練習題應具有梯度性，學生可以輕松跨越相鄰問題梯度的高度，能讓大部分學生達到自主學習、自我總結規律的目的。例如，在剛體的角動量守恒定律這節課中，設置了10道討論題和練習題，題目難度逐步加大，最終讓學生自己總結出角動量守恒定律。
5.總結反饋。知識總結和課后任務布置。經過課堂學習后，用幾分鐘時間進行知識總結，這樣有利于學生將知識整合并凝華，最后布置下一次翻轉課堂學生的預習任務、作業等。教師根據這些反饋的評價結果制定下一步的教學計劃和確定下節課的探究問題。再如讓學生利用剛體角動量守恒定律來解釋下落的貓尾巴的作用、飛機的螺旋槳的原理。
三、結論
在大學物理課中進行翻轉課堂教學，教師要付出很多的時間和精力為學生準備課前預習資源（特別是視頻資源），要精心準備課堂用的討論題、思考題和課堂練習題。課堂所使用的問題最好呈臺階型。為了激勵學生參與課前和課堂學習，要對課堂學習進行量化并計入總成績。翻轉課堂中充分利用了現代網絡媒體技術，如個人主頁、精品課程網站、江蘇師范大學物理課程中心等。
大學階段學習具有自主性和探索性，大學教學應以自學為主，讓學生在研討式教學、自主課外學習中得到自由全面的發展。翻轉課堂完全符合這種理念，在大學教學中具有良好的應用前景。與此同時，結合不同的學科特點，其他形式的教學手段可以作為有益的輔助和補充。以翻轉課堂為主體，微課、多媒體、雙語教學、演示實驗等手段為輔的大學物理綜合教學改革任重道遠，在實踐過程中還要進一步探索如何揚長避短，為促進素質教育，全面提高人才培養質量發揮更大的推動作用。
參考文獻：
[1]張躍國，張渝江。透視“翻轉課堂”[J].中小學信息技術教育，2012，（3 ）：3-5.
[2]鐘曉流，宋述強，焦麗珍。信息化環境中基于翻轉課堂理念的教學設計研究[J].開放教育研究，2013，（1 ）：58-65.
[3]The flipped classroom [OL]
[4]何克抗。從“翻轉課堂”的本質，看“翻轉課堂”在我國的未來發展[J].電化教育研究，2014，（7 ）：5-16.
[5]董黎明，焦寶聰。基于翻轉課堂理念的教學應用模型研究[J].電化教育研究，2014，（7 ）：108-113.
[6]王紅，趙蔚，孫立會，劉紅霞。翻轉課堂教學模型的設計[J].現代教育技術，2013，23（8）：5-10.
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