翻轉課堂模式在大學物理實驗教學中的研究

閆潤瑛，趙正印，董新平，趙彩敏，馮志波

(許昌學院 數(shù)理學院，河南 許昌 461000)

翻轉課堂是學與教的革命[1].翻轉課堂教學模式的思想在1991年由哈佛大學EricMazur教授提出，主要包含兩個學習步驟,即“知識傳遞”和“知識內(nèi)化”[2].自2012年開始，翻轉課堂被國內(nèi)教育者所深入了解，從而逐漸地在我國各個教育階段的教學中得以推廣和應用[3].近年來，基于翻轉課堂的教學模式在高等教育教學中得到了廣泛的關注.在大學物理課程教學中，結合翻轉課堂教學模式的先進理念，可以顯著地提高學生課堂教學的參與度，通過有效教學方法的實施從而培養(yǎng)和提升學生的各種綜合實踐和創(chuàng)新能力[4].同樣地，大學物理實驗作為理工科一門實踐性較強的課程，在培養(yǎng)學生的思維能力、協(xié)作能力和解決問題能力等方面也發(fā)揮著不可替代的作用.因此，如何把翻轉課堂教學模式引入到大學物理實驗的教學過程中，通過各個教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的自主思考、主動學習、障礙排除、數(shù)據(jù)分析、團隊合作、創(chuàng)新研究等能力，是當代高等教育和教學改革中一個非常值得探討研究的問題.

1 大學物理實驗教學中的翻轉課堂教學模式的內(nèi)涵

翻轉課堂教學模式是對傳統(tǒng)教學模式的顛覆，通過師生角色的轉換，教師不再是講臺上的“主人”，而是學生身邊的“引導者”“解惑者”，教師更多的責任在于解決學生遇到或提出的相關問題.基于翻轉課堂教學模式的大學物理實驗教學，旨在讓學生對實驗相關的知識和具體操作開展更加深刻的學習，幫助學生更深入地理解物理規(guī)律，引導學生有效地排查和解決實驗中可能出現(xiàn)的故障，最終能夠把實驗做得更加完美，使其學習能力得到有效的提升[5].

在翻轉式課堂教學過程中，學生則由講臺下被動接受的“觀眾”轉變?yōu)榻虒W活動中積極主動的參與者.通過前期的準備和課上的參與和討論，更好地培養(yǎng)學生學習的自主性和積極性.顯然地，在這種教學模式中，學生擺脫了傳統(tǒng)的被動局面.學生成為學習的主體，能夠更有效地提高學生對實驗項目的認識深度和操作動手能力，有效地激發(fā)學生對實驗學習的潛能和熱情.

2 翻轉課堂教學模式在大學物理實驗教學中的優(yōu)越性

傳統(tǒng)教學模式是學生提前預習，寫出預習報告.課上老師主要講解實驗原理、注意事項及實驗過程中可能遇到的故障及進行部分實驗演示，最后學生操作，記錄數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù).課下學生做出數(shù)據(jù)處理，進而寫出高質(zhì)量的實驗報告.

翻轉課堂教學模式是把課堂主體讓給學生.為此，學生在課前要全面細致地預習，要把教學的重難點內(nèi)容力爭深入理解和掌握，才能滿足課堂上身份的轉化.課堂上，通過同學們的講解、分享和討論以及教師的引導、點評和總結，讓同學們更深入地掌握實驗，熟練且安全地完成實驗的操作，為課下順利地進行數(shù)據(jù)處理并寫出實驗報告奠定良好的基礎.因此，這樣的教學模式使學生更多地參與了課堂教學，使學生對實驗原理的理解更加透徹、對實驗的各個環(huán)節(jié)掌握得更加牢固、對實驗的操作更加熟練和安全以及對數(shù)據(jù)的處理更加齊全和準確.

3 翻轉課堂教學模式在大學物理實驗教學中的實施

翻轉課堂教學模式在大學物理實驗教學中的實施包含了如下三部分內(nèi)容：課前的教學準備、課上實驗教學的設計、課后總結教學效果.

3.1 課前的教學準備

(1)教師課前的教學準備

雖然教師轉變了身份，但并不是真正的“學生”.翻轉課堂實際上提高了對教師各方面的要求.首先，要建立一個教師與學生交流的平臺，一般是QQ群、釘釘群、微信公眾平臺，并制作出相應的視頻、PPT課件，提供或鏈接到相應的教學材料[6].然后，在交流平臺上把相關資料發(fā)給學生，與學生互動溝通，及時答復學生在課前準備中遇到的問題，解決對實驗理解方面產(chǎn)生的疑惑.最后，整理交流過程中出現(xiàn)的問題，為教師在課堂上授課能給出更深入全面的點評做必要的準備工作.

(2)學生課前的教學準備

學生在課前首先要預習實驗教材上的內(nèi)容，下載學習交流平臺上老師發(fā)布的資料，必要時需查閱參考文獻.然后，通過預習和查找資料，制作出課上需要且有自我學習特點的PPT課件，在制作中遇到什么困難及時在平臺上與教師溝通交流.最后，學生自己要嘗試講解，爭取在課堂上能夠展示自己的風采.

(3)提高學生自主學習的必要措施

第一，要給學生說明在實驗中可能遇到的故障，讓學生查找資料并找到解決問題的方案或方法；第二，視學生人數(shù)情況，分成若干個小組，每組在課前選拔出本組相對優(yōu)秀的學生在課上講解；第三，把課堂教學中需要學生講解展示的內(nèi)容分為幾部分，通過抽簽的方式，每組講一部分.

通過查找資料、分組預演、課上展示這三個方案，有望可以明顯地提高學生自主學習的動力，從而取得更好地理解和掌握大學物理實驗的學習效果.

3.2 課上實驗教學的設計

(1)學生學習情況的信息反饋

學生講解知識包含五部分：實驗目的、實驗原理、實驗步驟、注意事項、實驗儀器及演示.通過小組代表的講解，同學們能夠進一步加深對實驗的理解，教師要隨時記錄學生講解中出現(xiàn)的問題，以備點評.

(2)分組討論、提出問題、解決問題的過程

學生講解完畢，針對講解內(nèi)容分五組討論，每組組長總結出本組的問題，最后教師需要解惑答疑，直到學生全面理解.在這個過程中，教師的必要指導是不可缺少的.

(3)教師小結，鼓勵式點評

教師總結每個小組代表的講解內(nèi)容，補充實驗操作中可能出現(xiàn)的故障，以及數(shù)據(jù)處理中可能會遇到的問題.通過鼓勵式的點評，讓學生更有信心高質(zhì)量地完成實驗操作.

(4)學生實際操作，測量和處理數(shù)據(jù)

教學的一切準備工作都是為了學生能夠安全、熟練地實際操作，快速排查實驗中出現(xiàn)的故障，迅速處理可能遇到的問題，降低操作誤差、避免數(shù)據(jù)失真，使學生能夠記錄準確的數(shù)據(jù)，給出全面正確的數(shù)據(jù)分析，最終能夠在課后撰寫高質(zhì)量的實驗報告.

3.3 課后總結教學效果

角色的轉換無形中增加了教師的工作時長，同時也提高了對教師綜合能力的要求.對學生來說，課前的學習量也有所增加.然而，正是通過翻轉式課堂教學，學生不但對實驗知識有了深入的理解，而且提高了自身的表達能力、增強團隊協(xié)作意識和凝聚力.通過師生的共同努力，可以使學生更加熱愛大學物理實驗課程，能夠向著高素質(zhì)應用型人才的培養(yǎng)更進一步.

4 基于翻轉課堂模式的大學物理實驗教學遇到的問題及解決方法

4.1 課前準備中遇到的問題

對于教師而言，錄制視頻通常需要其他人員的輔助才能高質(zhì)量地完成.為了增強觀看學習的效果，在錄制視頻的過程中實驗操作部分，有些時候需要拉近或有效地放大某個表盤或旋鈕，有些時候又需要整套儀器通覽全觀，所以完全由教師本人來錄制是很困難的.另外，基于交流平臺上的溝通交流，需要教師花費大量的時間來瀏覽學生的提問留言，然后再一一做出回復.

對于學生而言，要具備基本的學習工具——電腦和手機，而且能夠熟練地運用一些相關的軟件來制作PPT課件，在小組預演的時候，還要有可投影演示的場地.另外一個關鍵性的問題就是課堂交給學生，而學生往往講解得并不全面，教師還需要利用教學時間來繼續(xù)補充說明，這樣自然地減少了學生操作的時間.

4.2 提高學生自主學習能力的要求

由傳統(tǒng)教學模式轉化到翻轉課堂教學模式，學生課前預習的難度遠遠超過傳統(tǒng)教學模式下的課前預習難度，需要學生自己提高自主學習的能力[7].學生要想在課堂上把內(nèi)容非常清晰地講解出來，甚至較好地展示出自己的風采，一定需要通過全面且深入地探究型學習才可能達到.因此，為了達到這樣的教學效果，對學生的自主學習能力提出了較高的要求.

4.3 部分實驗應用翻轉課堂教學模式的局限

雖然翻轉課堂教學模式的優(yōu)點很多，但是并不適合所有的大學物理實驗項目，比如大學物理靜電場的描繪實驗，僅僅在交流平臺上溝通以及學生上課講解還遠遠不夠，還要通過教師與學生面對面的演示說明，直接地觀察實驗中所有需要注意的細節(jié)，同時需要學生熟練且安全地完成所有的操作步驟.

4.4 從傳統(tǒng)模式到翻轉課堂模式的教育理念轉變的困難

翻轉課堂教學模式的理念通過“自主、合作、探究”相結合的學習方式，需要留出更多的時間讓學生更好地完成實驗操作和數(shù)據(jù)處理.近年來，計算機技術、網(wǎng)絡通信技術飛速發(fā)展，筆記本電腦、智能手機等工具為翻轉課堂教學模式的實施提供了技術上的支持.但是，探究有效的實驗教學模式，從而提高學生的綜合學習能力，仍然是教育改革所面臨的重要問題.

5 結語

總之，翻轉課堂教學模式可以有效提升大學物理實驗教學的整體水平，提高學生的自主學習能力和綜合素質(zhì).在實驗教學過程中，增強自主學習、溝通交流、團隊合作以及數(shù)據(jù)處理等多方面的能力，進而明顯提升學生分析和解決問題的能力.我們探討了翻轉課堂模式在大學物理實驗教學的實施、可能遇到的困難以及解決的方法.通過翻轉課堂教學模式的引入，可以進一步促進應用型高素質(zhì)人才的培養(yǎng).