大學物理實驗翻轉課堂實施策略分析與實踐效果研究

楊 歡，劉向遠，趙敏福，趙江東，吳興舉，張穗萌

(1.皖西學院 實驗實訓教學管理部，安徽 六安 237012；2.皖西學院 原子分子與光學應用研究中心，安徽 六安 237012)

隨著信息技術不斷發展并逐步應用于教學，翻轉課堂作為一種新興的課堂教學模式，對傳統課堂中課上進行知識傳授、課下進行知識內化的教學模式產生了巨大沖擊，這一教學模式為我國課堂教學改革提供一種嶄新的思路和方向[1-6]。因此，近年來這一教學模式得到了國內高校很多專家與學者的關注，并在各種課程上進行了理論和實踐的研究[7-15]。但是這些研究，尤其是實踐大多是針對理論課程，而在實驗課程上進行相關研究的相對較少。在眾多實驗課程中，大學物理實驗作為高校理工科學生所學習的一門重要基礎課程，具有內容豐富、量大面廣特點，傳統實驗教學模式中學生過多依賴課堂上老師的講解與演示，學生課前預習效果差的缺點十分顯著，教學質量急待提高。翻轉課堂正好為我們提供了一個改進大學物理實驗教學模式的途徑。那么開展大學物理實驗翻轉課堂實踐的策略如何，實踐的教學效果又如何都是值得我們探討的重要內容。本文在前期我校大學物理實驗教學資源庫建設的基礎上對實施策略、實踐過程進行了研究，并對實踐效果進行了調查、分析和探討。

1 翻轉課堂在大學物理實驗教學實踐中的實施策略

1.1 完善課程內容分級，精選實驗項目

大學物理實驗課程教學內容豐富，每個實驗項目知識點、難易程度、學生實驗技能訓練目的不盡相同，傳統教學內容分級方法已不再適用翻轉課堂教學模式。為此我們打破傳統普通物理實驗與近代物理實驗之間界限，對教學內容進行了重組、融合，將該課程分為一級實驗、二級實驗和三級實驗共三個層次，形成從低到高、從基礎到前沿、從接受知識到培養綜合能力，逐級提高的課程新體系。

大學物理實驗課程實驗項目眾多，選擇合適的實驗項目對于開展本次實踐至關重要。二級實驗屬于綜合性物理實驗，此類實驗項目是為了鞏固學生在一級實驗階段的學習成果，培養學生對基礎實驗技能的綜合運用能力。將翻轉課堂引入該課程教學可以從二級實驗入手，其優點主要體現在：首先二級實驗項目在整個教學體系中處于承前啟后的地位。學生在一級實驗已學基本實驗技能的基礎上，可以利用所掌握知識完成二級實驗課前的自主學習工作，實現課堂的翻轉。其次，在一級實驗學習過程中，學生已經適應了傳統的教學方法，在二級實驗教學過程中開展翻轉課堂教學實踐，能夠讓學生充分認知這一新的教學模式相對傳統課堂的優缺點，并對其形成更加客觀的評價，有利于我們對教學實踐效果的分析。

1.2 依托綜合管理平臺，豐富學生課前學習途徑

2015年我校基礎實驗中心搭建了綜合管理平臺，校內學生可以登錄管理平臺，根據自己的空閑時間預約實驗的上課時間。我們將制作的各種教學資源上傳至基礎實驗中心綜合管理平臺(如圖1-4所示)，并及時更新。通過該平臺以及QQ等交互工具積極引導學生課前利用綜合管理平臺下載相關資源或在線觀看，完成課前的學習工作，進而豐富學生課前的學習資源和途徑，為我校大學物理實驗翻轉課堂的順利實施提供了必要的軟件支撐。

圖1 綜合管理平臺教學視頻資源

圖2 綜合管理平臺教學課件資源

圖3 聲速的測量教學視頻

圖4 分光計的調節與使用教學視頻

1.3 積極引導學生自學，保障實踐有效實施

翻轉課堂實踐的重要環節是積極引導學生自主學習和探究，讓學生成為課堂的主人。為了達到這一目的，我們在課堂上采取多種方法，積極引導學生自主學習。例如：在課堂上老師通過提問等方式積極了解學生課前學習效果，引導學生在課堂上對教學內容進行回顧性學習，并對學習過程中遇到的問題以及重點和難點進行探究，進而讓學生在課堂內化知識的過程中通過主動探究的方式準確掌握并消化這些教學內容。另外，我們將參加實驗的學生分組，一方面采用加分等措施積極調動課堂氣氛，鼓勵各種課堂交流活動，探究所遇到的問題；另一方面學生可以借助手機、電腦等在課堂上對教學視頻進行回顧性學習，自主分析并解決相關問題。對于課堂上內化知識過程中解答所遇到問題的同學，我們創造性的讓他們在課堂上與老師共同承擔各種輔導任務，引導其他學生進行問題的探究。這樣做一方面能夠加深參與輔導的學生對所學知識的理解和掌握，另一方面也能夠活躍課堂相互討論的氛圍。

1.4 建立實驗成績評價體系，客觀評價學生實驗成績

我們打破傳統的操作成績和實驗報告成績評價標準，建立了新的成績評定體系。新的成績評定體系由五部分組成，分別為課前學習成績(30%)、課堂操作成績(教師評定占20%，小組互評占20%)、加分成績(15%)、實驗報告成績(15%)。其中課前學習成績主要由教師通過課堂提問等方式加以評定；課堂操作成績的評定分為兩個部分，分別為教師評定和小組互評，教師通過每位學生的實際操作情況以及與學生的各種交流結果給出相應的評價；小組互評則由相互討論的各小組根據每個小組實驗的完成情況以及對問題的探究與解答情況給出相應的評定；加分成績指對于課堂上討論積極的學生以及參與并承擔各種輔導任務學生給予相應的加分鼓勵。實驗報告成績指根據學生對于數據處理的結果以及相應問題的回答由老師給出相應的評定。通過具體的實踐我們發現，這種評價體系使得學生不僅親自參與到課堂知識的內化和探究中，而且還參與到了最終實驗成績的評定中，有效地調動了學生課堂上自主學習相互討論的積極性，增添了課堂上求知的氛圍。

2 翻轉課堂實踐效果分析

本次開展的實踐對象為2015級理工科專業學生，實踐教學內容為二級實驗，共20學時。對于實踐效果的分析方法采用的是匿名問卷調查和隨機訪談的形式，調查內容涉及教學實踐滿意度、教學實施過程、教學效果以及總體評價等。參與調查的學生共計529人，問卷全部回收且有效。下面結合此次調查結果對本次實踐效果進行分析，在分析的過程中，我們采取對問題答案賦值的方法(三問題答案按評價水平分別賦值2、1、0分，四問題答案按評價水平分別賦值3、2、1、0分)，并對學生回答相關問題的得分平均值和標準偏差做了計算。

2.1 實踐滿意度問卷調查結果分析

調查的第一部分為參與度與滿意度，共設置3個問題，調查結果如表1～2所示。

表1 學生參與度調查

由表1可見，有27.79%的學生在之前的學習中參與過翻轉課堂教學模式，這些學生大多是在高中學習時接觸過，這也反映了我校開展這項實踐的必要性；有72.21%的學生此前并沒有參與過這種教學模式，這一結果表明本次實踐的對象大多停留在對這種教學模式的感性認知上。另外通過表1可以看出，關于上述問題的回答均分基本為1分，也就是說更多的學生聽說過但沒有親身參與實踐，這在客觀上也增強了學生參與本次實踐的積極性。

由表2可見，學生對將翻轉課堂引入大學物理實驗教學過程以及教師自制的教學視頻感到滿意的分別占總調查人數的82.80%和93.00%，這兩個問題學生的平均得分也在2分以上，這一結果肯定了我們所開展的各種教學資源建設以及整個實踐活動，總體來說滿意度較高。另外從表2我們發現，學生對教學視頻滿意度的得分更高，接近2.5分，這說明我們為了開展本次實踐而自制的教學視頻質量得到了學生的廣泛認可。

2.2 實踐實施過程問卷調查結果分析

調查的第二部分為教學實施過程，共設置4個問題，調查結果統計情況如表3～6所示。

由表3可見，有96.41%的學生課前通過觀看教師自制教學視頻等進行了課前的學習，其中有59.55%的學生課前完整地觀看了教學視頻，學生回答該問題的得分也在1.5分以上，這一結果充分反映了我們依托綜合管理平臺積極引導學生進行課前學習收到了成效，這也為我們此次實踐的順利開展打下了基礎。相比傳統課堂，翻轉課堂更強調課堂上主動提問探究以及學生分組討論，如表4所示，在所調查的學生中有92.06%的學生認為主動提問和分組討論是重要的，學生的得分也在2.3分以上，這從另一個側面反映了學生通過本次實踐形成了對翻轉課堂的客觀認識。在傳統實驗課堂上，學生遇到問題更多的是請教老師，而從表5的統計結果可以看出，在遇到問題首先采取解決途徑的調查中，請教老師解決、觀看教學視頻等資源自主解決、和同學分析探討解決的學生所占比例分別為11.72%、31.76%、56.52%。

表3 學生課前學習情況調查

表4 實施過程學生認知調查

表5 學生解決問題途徑調查

表6 學生內化知識途徑調查

我們尤其注意到，和同學分析探討解決問題的學生數超過半成，與傳統實驗教學模式相比，請教老師解決問題的學生人數比例明顯減少；但讓我們意外的是仍然有三分之一的學生是通過觀看教學視頻等資源自主解決所遇到的問題，這也是我們所憂之處，這一結果說明學生雖然認識到了分組討論的重要性，但是主動參與各種討論的積極性還有待提高，這可能與學生長期養成的學習習慣有關，這一問題也為我們以后相關的實踐活動積累了經驗，同時也提出了嚴峻的挑戰，因此，如何進一步激發學生參與課堂分組討論的興趣和積極性成為我們今后需要進一步研究的重要內容之一。通過表6可見，在最喜歡的教學活動調查中，喜歡與教師或者同學進行課堂互動和交流的占比64.84%，但我們發現仍然有30.43%的學生喜歡獨立自主完成實驗，這一調查結果也再次驗證了我們上面提到的關于學生參與課堂分組討論的興趣和積極性的所憂之處。

2.3 實踐教學效果問卷調查結果分析及總評

調查的第三部分為教學效果，共設置3個問題，調查統計結果如表7-9所示。

如表7所示，經過調查發現有30.62%的學生認為翻轉課堂的引入對于提升學習該課程的興趣非常有幫助，有59.36%的學生認為有幫助，學生對該問題回答的得分平均值也在2分以上，這一結果表明該教學模式對于增加學生的學習興趣作用明顯，在提升教學效果方面起到了重要的作用。由表8可見，在學生能力提升方面，有81.66%的學生選擇自主學習的意識和能力，46.50%的學生認為實驗操作能力得到了改善，60.49%的學生認為自己的分析問題和解決問題的能力得到了提高。通過這一調查結果可見，本次實踐有效的改變了學生在傳統課堂依靠教師講解和演示的學習方式，自主學習的意識和能力得到了更加顯著的改善，同時學生的各種能力也得到了顯著的提升。另外如表9所示，關于改善課堂教學內容情況調查結果表明，有70.70%的學生表示自己的聽課效率得到提高，能夠更好地接受并掌握知識，39.89%的學生認為課堂活動更加豐富，55.95%的學生認為自己的課堂參與度提升，51.42%的學生認為自己的協作與交流能力得到了提高，這一部分調查結果表明，我們開展的實踐收到了較好的教學效果。但是我們通過表9尤其注意到，認為課堂活動更加豐富的學生比例是唯一沒有達到半成的，這也從另一個側面提醒我們今后需要使用更多的方法和手段活躍課堂的氛圍，這也是值得深入研究的重要內容之一。

表7 提升學生學習興趣調查

表8 提升學生能力情況調查

表9 改善課堂教學內容情況調查

調查的第四部分為總體評價，并要求學生對今后的實踐工作提出自己的意見和建議。調查結果如表10所示。

表10 實施效果總體評價調查

由表10可見，在參加此次教學模式實踐的學生中有98.87%認為翻轉課堂適用大學物理實驗課堂教學，學生回答該問題的平均得分也在達到了1.37分。這一結果表明我們所開展的實踐工作得到了學生的廣泛認可。

另外在學生提出的意見中，大多數學生肯定了本次的實踐工作，并希望今后這種教學模式能夠應用到更多的課程教學中去，同時提出了一些建議。例如：教學視頻操作內容拍攝更加詳細一點，著重強調重難點和易錯點；可以將上課的問題放在教學視頻或者講義中，供學生課前學習思考；進一步加強對學生相互討論的引導，活躍課堂氛圍；教學資源更加豐富；教學視頻清晰度進一步提高，在視頻中可以配上相應的文字說明；課前提供學習指導；實踐過程應充分考慮到實驗的難易程度；甚至有的學生提出課堂上隨機抽取學生上臺講解和演示實驗過程，加深對所學內容的理解和掌握。這些建議為我們今后進一步改進教學方法積累了寶貴的經驗。

2.4 相關性分析

為了進一步對實踐效果進行分析，得到課前學生觀看教學視頻情況(實踐過程重要活動)與我們所制作的教學資源質量(實踐重要保障)的關系，以及學生對實踐滿意度、激發學習興趣以及翻轉課堂的適用性之間關系，我們運用SPSS18.0軟件對本文問卷調查原始數據進行了相關性分析，所得到的結果如表11和表12所示。

如表11所示，學生課前觀看教學視頻情況和對教學視頻滿意度之間的顯著性檢驗結果Sig值為0.000，即兩者具有顯著的相關性，它們之間的Pearson相關系數為0.224，這說明學生課前觀看教學視頻情況和對教學視頻滿意度之間存在正相關，但是相關度較弱，由此可見，教學視頻質量在一定程度上會影響學生課前教學視頻觀看的效果，對教學視頻滿意度越高，學生課前觀看教學視頻情況越好。

表11 學生課前觀看教學視頻情況和對教學視頻滿意度的相關性

注：**在0.01水平(雙側)上顯著相關

表12 學生對實踐滿意度、激發學習興趣以及翻轉課堂的適用性之間相關性

注：**在0.01水平(雙側)上顯著相關

如表12所示，我們發現學生對實踐的滿意度、翻轉課堂對于激發學生學習大學物理實驗課程的興趣以及對于該課程的適用性之間的顯著性檢驗結果Sig值都為0.000，即三者彼此之間具有顯著的相關性。其中翻轉課堂對于激發學生學習該課程的興趣與學生對實踐的滿意度的Pearson相關系數最高，為0.491，接近0.5，相關度相對較強，這也說明，本次實踐提高了學生學習該課程的興趣，增強了學生對實踐的滿意度。而翻轉課堂適用性與對激發學生學習該課程的興趣以及學生對實踐的滿意度的Pearson相關系數分別為0.367和0.345，兩者比較接近，這一結果表明，學生學習興趣的提升以及對他們對實踐的認可促使學生認識到這種教學模式適用于大學物理實驗課程。

3 結論

本文針對大學物理實驗課程的特點以及傳統教學模式的弊端，系統分析了大學物理實驗翻轉課堂的實施方法與策略，并將這些方法和策略應用于該課程的教學，開展了實踐活動，為了對實踐效果進行研究。我們設計了調查問卷，對參與實踐的529名學生進行了匿名問卷調查和隨機訪談，并對實踐的效果進行了分析和探討。研究結果表明：所提出的實施策略適用于大學物理實驗教學，通過實踐有效地激發了學生學習該課程的興趣，提高了學生自主學習的意識、協作與交流能力、實驗操作能力以及分析問題和解決問題的能力，豐富了課堂的教學活動，提升了學生課堂參與度，收到了較好的教學效果；同時也說明翻轉課堂教學模式適用于大學物理實驗課程。但是研究結果同時也反映出學生主動參與各種討論的積極性不太高，有較大的提升空間，因此，如何進一步激發學生參與課堂分組討論的興趣和積極性，活躍課堂的氛圍成為我們今后需要進一步研究的重要內容之一。

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