翻轉課堂在工科大學物理教學模式中的探索與實踐

姚青榮 楊鵬程 李華兵

摘 要：隨著科學技術的迅速發展，知識成為社會和經濟健康發展的重要支點。為了使工科大學物理滿足科技和社會發展的需求，本文以翻轉課堂模式為主體，互聯網教學、演示實驗教學、課堂教學為輔，對工科大學物理教學模式進行探索與實踐，并分析其優勢與缺點，指出改革創新之處。

關鍵詞：翻轉課堂；互聯網教學；實驗教學；課堂教學

一、引言

高等教育由規模擴張階段進入注重質量、發展內涵階段，如何以多種方式滿足多樣化需求，并應用現代教育技術豐富教學形式、提高教學效果，是亟待解決的問題?！按髮W物理”課程是高等院校理工科各專業學生必修的一門重要通識性基礎課，它在培養學生樹立科學的世界觀，增強學生分析問題和解決問題的能力，培養學生的探索科學精神和創新意識等方面，具有重要作用。隨著我國高等教育規模不斷擴大，人才培養模式的國際化，要求我們從國際創新型人才培養的層面重新審視我國“大學物理”課程教學的基本要求、教材建設以及課程實施各環節來不斷提升、完善目前的大學物理教學體系。目前，國內各大高校都壓縮物理課程學時，但是很多專業課卻離不開大學物理課程。另外，在教學過程中還發現，《大學物理》課程講述的專業知識大多與中學物理知識重疊，很多理論知識與實際生產應用聯系太少，無法給與學生直觀感受，認為《大學物理》教學沒有用處，可以忽略。針對出現的情況，有必要對物理課程的很多方面進行改革和建設，使課程既有本校的特色，結合傳統模式和近代物理、前沿科技接軌，又能滿足各個理工科專業對物理知識的需求，既讓學生對物理知識感興趣，又讓學生學有所用。

在上述分析的基礎上，本課題以桂林電子科技大學理工科專業學生為載體，以翻轉課堂模式為主體，融合網絡教學、實驗教學、課堂教學等多種教學模式，提出“翻轉課堂”在大學物理教學模式中的探索與實踐，并進行相應教學模式的研究與實施。探索新的課堂教學模式，并在教學過程進行實踐，檢驗新模式的實施效果，并推廣該新教學模式在其它專業和課程的應用。

二、探索與實踐

翻轉課堂作為一種新興的教學模式，為新老教學法的混合提供了新的教學思路，顛覆了傳統教學模式。在這種模式中，學生在課外提前觀看由教師提供的教學視頻或其他形式的課程材料并思考老師設計相關的問題，而課堂時間以學生自主學習為主并提供個性化指導。學生在課堂外進行理論內容的學習，而課堂上通過做練習、互相發問等活動鞏固所學內容，并對所學知識進行梳理。這與傳統教學的課堂上老師講授、課后作業練習正好相反。傳統的課堂講授可以以視頻形式完整保留下來，供學生復習觀看；而原來用于講授的課堂時間又可以被新教學法填充。這就使得翻轉學習模式邏輯上可以同時有力地支掌新老教學方法的實施，而原先兩者競爭有限的課堂時間的矛盾則因教育技術的介入不再成為障礙。讓學生擺脫被動認知角色，培養學生自主學習意識和提升學習效率，使之成為教育教學的主體。

在上述分析的基礎上，本課題擬從“大學物理”這門課程入手，以桂林電子科技大學理工科專業學生為載體，將翻轉課堂引入大學物理的授課模式中，探索新的課堂教學模式，并在教學過程進行實踐，檢驗新模式的實施效果，并推廣該新教學模式在其它專業和課程的應用。主要進行以下幾個方面的探索。

1.運用互聯網教學

互聯網網絡教學是學生課外學習另一重要平臺，通過互聯網教學視頻可以讓學生提前了解課堂的學習內容，思考老師教學視頻遺留下來的問題。利用桂林電子科技大學數字化校園網絡平臺和QQ等互聯網交流方式，構建《大學物理》翻轉課堂網絡教學平臺。通過網絡平臺上傳授課內容的視頻和教學資源，及提出各種問題，研究“翻轉課堂”下數字化課程資源共建共享的策略。網絡教學視頻的制作是非常復雜的，制作的內容不能太難，盡可能的滿足所有學生的學習接受能力，并能講述基本問題。教師可根據學生掌握知識能力以及學校儀器設備情況來合理安排教學內容，也可以在優質的互聯網教育資源中尋找與自己課堂教學相符的視頻資源作為該課程的教學內容，這樣既提高了資源的利用率，節省了人力和物力，也使學生接觸到國際優秀教師的教學內容，開拓了視野。

2.結合演示實驗教學

演示實驗是隨堂進行講授內容的實驗，具有主題突出、通俗易懂、操作簡便等特點，有助于幫助學生理解理論知識和激發學生們的想象力[1]。比如在講解電荷那章節“密立根油滴實驗測量電子電荷”，講述光時“光的雙縫干涉實驗”，電路的“電表與改裝”等等。演示實驗應當具有以下特點：趣味性，簡單方便、形象、生動；靈活性，所需的儀器設備易操作，邊講述變演示；直觀性，所用器材可見度大，便于學生觀察。根據學生自身情況和授課內容來設置懸念，將學生的注意力集中在重要的觀察上，這樣使得演示實驗才能最大限度的發揮直觀、生動的作用。

3.加強課堂理論教學

在國內理工科院校里，大學物理教師對知識的講授方式往往是首先提出概念或原理，進而對其進行解釋、證明以及應用方面的介紹。這將會對學生思想產生僅僅注重對概念、原理或公式內容的記憶，而忽略了知識提出的目的性與所證明的方法，這將導致學生無法對所獲得的物理概念形成科學的知識體系，不利于學生知識體系的建立[2]。筆者認為課堂理論教學通過背景介紹、物理知識的提出以及得出的結論幫助學生建立物理框架，讓學生明白物理學科如何與自然事物、現象和實際應用聯系在一起。通過生產實際的應用、圖形的插入、例題的選擇等讓學生感受到物理學科與大自然、生產、生活和社會、科技之間的密切聯系，讓學生樂于去探索物理學的繽紛世界。

課堂教學的改革要以學生為主，教師為輔的教學模式，打破傳統的以老師為主的教學。教師應當引導學生積極、主動的參與學習，引導學生產生積極的學習情感，保持與學生間有效互動。

三、國外《大學物理》課程教學研究現狀

國外課堂教學往往將物理基礎知識講解清楚之后，給學生留下探索、思考和創造知識的空間。且熱衷介紹當今的物理學家研究方向，緊跟時代科技發展的腳步，這對于熱愛科學事業的學生而言將是一個開拓視野的良好機會。例如，Ronald Lane Reese所撰寫的《University Physics》課本中，設計了Investigated Projects內容，通過Expanded Horizons讓學生主動地查找相關的資料來了解所學知識的相關歷史與發展前景；通過Lab and Field Work讓學生親自參與設計實驗來感受所學的知識；通過Communicating Physics讓學生真正把所學知識與生產實際相結合起來，通過自己的理解闡明物理概念的內涵，真正掌握所學知識。而這些教學方式都在潛移默化中讓學生充分理解物理奧妙之處，并加以致用，既培養了學生合理的科學體系和濃厚的科學興趣，又鍛煉了學生的實際操作能力[3]。

四、改革創新之處

1.改革目標

通過整合大學物理課程的教育教學資源，建立起以“翻轉課堂”為平臺的數字化教學環境，開發、收集、組織一批豐富的教育教學信息資源，形成教學資源庫。結合大學物理教育的特點，基于“翻轉課堂”，開展教育教學、在線學習及習題解答等方面的應用研究，促進學生自主學習的發展，從而提高學生學習的主觀能動性。通過研究制定基于“翻轉課堂”的大學物理課程資源，以提高大學物理教學效果。

2.創新之處

以學生自主學習為主的學習過程。傳統的學生學習，以在教學課堂聽教師講課的形式進行，這樣不僅學習的積極性不大，互動性不夠強，更使得學習的效果不夠好，學生的對知識的印象不夠強烈。在新的教學模式中，利用“翻轉課堂”使得學生有更多的自主學習的機會，并能主動參與到項目的設計與開發的過程中，能切實有效地激發學生對物理知識應用開發的積極性，并能在大學物理教學的過程中取得良好的教學成果。從傳統課堂到“翻轉課堂”的轉型。改革課堂教學方式，采用啟發式、探究式等互動教學方法，課程資源系統從服務高校教師為主到服務學生、高校教師和社會學習者并重。用基本資源實錄真實的教學過程，以基本資源+拓展資源展示課程的進化，分類指導的課程設計+教學團隊的教學過程。

物理學原理在實際工程技術中應用的翻轉。在這過程中，學生通過有效資料的搜集，物理模型建立，知識表述講解等一系列過程，對基本物理知識的構思和物理學建立的模型等手段都將會有更深刻的體會和認識。翻轉課堂最大的優勢就是全面升華課堂師生之間的互動，有效的促進在教師和學生之間以及學生與學生知識的聯系。由于教師的教學角色已經從課堂內容的呈現者轉變為學習的輔助者，這讓教師與學生之間有更多的交談，回答學生提出的問題，參與到學生學習小組中，對每個學生知識的學習進行個性化指導。學生在完成作業時，對于出現的問題，教師將組織學生成立輔導小組，對其進行輔導。并進一步為這類有相同疑問的學生舉行知識講座，讓其深入理解物理學科的框架。知識講座的奧妙之處，當學生遇到知識難題時，能及時的給予行之有效的指導方案。

五、結束語

大學物理知識體系的建立將對學生知識、能力、素質的提高起到了積極推動的作用。當代大學物理的發展應當緊跟時代的步伐，改革創新之處既要符合學生教育教學的發展，也要滿足社會經濟的發展。以翻轉課堂為主體，互聯網教學、演示實驗教學、課堂教學等教育手段為線索的大學物理改革創新之路任重而道遠，在理論和實踐的過程中還需進一步的探索其優勢，為國家培養創新型人才發揮更大的推動作用。

參考文獻

[1] 姚青榮，潘順康，周沁，等.工科物理教學改革的研究[J].蘭州石化職業技術學院學報，2009，32

（3）：59-61.

[2] 王軼卓，李磊，仲海洋.中外大學物理教材的對比與分析[J].物理，2012（2）：114-116.

[3] Reese R L， Ramsier R. Post-Use Review. University Physics[J]. American Journal of Physics， 2000， 68（9）：874-874.