軍校大學物理翻轉課堂的教學設計探究

許佳婷 周戰榮 李愛君

(火箭軍工程大學基礎部 陜西 西安 710025)

大學物理是工科院校各專業的一門必修基礎課，重在培養學生的科學思維和科學精神，樹立正確的人生觀和自然觀.物理學科有著嚴密的科學體系和特有的科學思維.大部分同學反映大學物理內容難、學習興趣不高，這與傳統的灌輸式教學方法有著很大的關系.為了解決大學物理教學中的這些“痛點”問題，教師需要博采眾長，精心設計，研究教學規律，設計課堂教學[1].本文借鑒哈佛大學馬祖爾教授提出的同伴教學法，探究在大學物理教學中如何實施，以滿足兩性一度的標準，使得大學物理課程真正成為一門金課.

1 大學物理教學中的痛點問題

傳統的教學方法是教師根據教材體系講授全部內容，并且教師們可以做到對教材內容的精細加工，將知識的方方面面講授給學生，希望學生通過認真聽課達到對知識的記憶和理解.雖然軍校的課堂上不存在缺勤的問題，但是仍然存在有些學生人在教室心卻不在的情況，課堂上出現無反饋無交流，教師滔滔不絕在講，在費盡全力地唱獨角戲，使得課堂教學效果不盡如人意，學生學習質量得不到提高.

另外，已有的研究表明傳統教學法存在局限性，無法達到學習的高階目標.根據布魯姆的教育目標分類法，在認知領域的教育目標可分為，(1)知 道；(2)領會；(3)應用；(4)分析；(5)綜合；(6)評價，前 3 個是低階目標，后 3 個是高階目標.教育研究表明，傳統的講授為主的教學方法，只能實現低階目標[2].并且講課只在傳播信息方面有效，并且其效果與閱讀等方法相當，不會更有效.在促進事實學習方面，講課優于討論.在促進更高層次的推理能力、積極性和學習動機3個方面，討論優于講授.學生之間的相互作用促進學生批判性思維發展和積極思考的習慣，減少死記硬背.

其次，學生對于自我構建物理學科知識體系上有所欠缺，由于學員的不積極，對于知識的內化吸收的過程拉長.傳統的教學只能實現課堂上知識的傳輸，而知識的內化吸收過程需要學生在課后完成.受其他因素影響，課后的自學吸收過程必然時間更長，效果更差.所以，為了解決以上困境和痛點問題，大學物理教學亟需改革教學方法，翻轉教學順序，由先教后學轉變為先學后教，提高教學質量和課堂效果.

2 同伴教學法的概念

同伴教學法(Peer-Instruction)是哈佛大學的馬祖爾教授于1990年提出的新的教學方法，PI教學法是將教學任務中最容易的部分即知識的傳輸前移到課堂外讓學生自主學習，以實現低階學習目標，充分利用課堂上教師和學員之間，學員和學員之間面對面的機會進行積極的社會化互動和合作學習，實現深度學習和能力培養(高階學習目標)[3].

PI教學法將課程內容通過課前課中課后環節有機串聯起來，將知識的吸收過程則放在課堂上，通過討論、演示等各種方式方法實現對難點、重點、疑點和關鍵點的處理，啟迪學生思維.在課堂上通過一些影響學生認知能力的概念測試題來引起他們的主動性，引導學生之間討論、合作學習，營造一個師生互動、生生互動和引導學生對難點問題積極探究的學習環境，在獲得新知的同時，產生新的思想，達到知識、思維和情感的和諧發展.

3 對標金課 設計大學物理翻轉課堂

傳統教學方法以教師為主體，雖然通過教師的精心準備和精準的講解，可以保證知識體系的邏輯性和完備性，但是在啟發學生理解概念、解決問題和對物理學認識論方面存在不足，難以調動學生的積極性，難以培養學生的深度理解和高階思維.教學設計是教學活動的依據，課前做好教學設計是上好一節課的前提.因此，基于PI教學法將對大學物理教學過程進行優化設計，以提高教學效果.

3.1 課前預習 實現學員的自主學習

首先，要求學員課前預習，通過閱讀教材或者觀看精品慕課，回答預習單上的問題以及學習通上的預習測試題，并指出自己認為難以理解的部分.比如，在討論角動量及角動量守恒定律時，通過學習通教學平臺預先發布本節課的課件和預習導讀單(圖1)，預習導讀單以問題的形式串聯起來，利于學員建立起物理知識之間的邏輯關系，提醒學員預習知識的邏輯順序和構建知識的完整性.

圖1 預習導讀單

提交預習筆記并完成相應的預習測試題(圖2)，及時反饋學員對知識點的預習情況，以便教師進一步調整教學側重點.從預習情況可以看出學員對角動量定理的掌握情況還不夠清晰，對于角動量變化量與外力矩之間的關系存在概念不清、理解不到位的情況，在課堂中需要對角動量定理的內容進行精講解答.

圖2 預習測試題

3.2 課堂討論 培養學員合作學習

采用翻轉課堂新模式，滿足創新性.在課堂實施環節，將一節課分成幾個小單元，每一個單元都是圍繞一個關鍵物理概念設計的.在每個單元開始之初，先檢測學員的預習情況，在學員匯報知識后，給出一個概念測試題并依此為核心組織教學.概念測試題是用于揭示學員錯誤概念和引導學員深入探究的測試題，一般是選擇題和判斷題.學員看到問題后，首先要獨立思考，自主學習，然后通過統計互動平臺提交答案，教師根據反饋信息及時調整教學策略.在學員討論的過程中，教師可以走到學員中間，或提問或傾聽，了解學員對他們的答案是如何解釋的.通過這種方式，教師可以在課堂教學的過程中及時掌握學員對概念理解的程度，及時得到反饋，從而做出相應的教學調整，使得教學過程更有效.

挖掘新內容，激發興趣，滿足高階性.將影視、小說中的素材引入課堂教學中，在引起學員興趣的同時，極大地激發學員的求知欲，引發好奇.問題是思維的動力，在疑問的驅使下，學員會更加主動地探究問題的本質.其次，將物理學前沿知識和熱點知識引入課堂，讓學員參與討論思考，關注物理學的發展，激發同理心和探索欲，拓展課堂教學的深度.仍以角動量守恒為例，基于教師與學員之間的雙向反饋原則展開教學,課堂教學思路導圖如圖3所示.

圖3 課堂教學思路導圖

將影視劇、小說中的素材或者生活中的現象引入課堂，拋出課堂之問，激發興趣；回顧質點角動量的概念，加深對角動量的理解；以概念測試題為主，組織學員分組討論，學員在表達自己的觀點、傾聽別人的觀點的過程中，思考分析問題的解決思路，提出批判性的意見，在互動交流的過程中促進思維，解決問題；最后呼應開頭，回答課堂之問，結合內容進行課程思政，達到思想的升華.

3.3 課后實踐 提升學員探究能力

在課后，通過“學習通”線上教學平臺，布置相應的練習；繪制并提交本節課內容的思維導圖，幫助學生構建知識體系和邏輯關系，查漏補缺；在“學習通”平臺發布探究類題目，鼓勵學生通過查閱文獻資料的方式，分析解決問題，體現課程的高階性和挑戰度；通過校內的大學物理演示大廳，讓學生在每一個演示實驗中，做到見物識理；鼓勵學生參加cupt物理競賽，在實踐的過程中，依理建物，提高科學探究的能力.

4 總結

同伴教學法以問題為導向，不僅培養了學員的自主學習、合作學習的能力，并且還培養了學員分析和批判性思維.讓學員在討論中闡釋自己的觀點，傾聽別人的陳述與批評，反思自己和別人的觀點，評價不同的概念和觀點的有效性，做出個人的新判斷.加深了學員對物理概念的理解，也潛移默化地培養了學員的批判性思維和評價能力.