基于翻轉課堂模式的應用光學實驗教學探索

邊心田，陳貴賓

(淮陰師范學院　江蘇省現代檢測技術與智能系統重點建設實驗室，江蘇　淮安　223300)

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基于翻轉課堂模式的應用光學實驗教學探索

邊心田，陳貴賓

(淮陰師范學院江蘇省現代檢測技術與智能系統重點建設實驗室，江蘇淮安223300)

結合實驗教學的實踐和體會，并根據應用光學實驗教學的特點，提出了應用光學實驗翻轉課堂的教學模式。實踐證明，基于翻轉課堂的應用光學實驗教學模式對提高學生成績，增加學生學習興趣具有積極的作用。

翻轉課堂；實驗教學；教學模式

一、引言

翻轉課堂(Flipping Classroom)，是近幾年出現的一種新型教學模式，是國內外教育界關注的研究熱點，該教學模式起源于美國克羅拉多州落基山地公園高中，2007年，該校的Jon Bergmann和Aaron Sam兩位老師將授課的課件和講解的視頻上傳至網絡以供不能按時上課的學生使用，取得了良好的效果。由此，兩位老師提出了翻轉課堂的理念。2011年翻轉課堂成為研究熱點，開始為眾多教師所熟知，并成為全球教育界關注的新型教學模式[1-4]。

應用光學實驗是大學光學工程、光信息科學技術及應用專業的重要教學內容，但在實際的教學過程中，由于受實驗課時、實驗室開放時間、學生做實驗時間及師生交流互動有限等條件的限制，以及單調的實驗教學內容和傳統陳舊的教學方法等的影響，實驗教學效果不夠理想。因此，跨越實驗教學低效率的障礙，融合教育資源，提高本科生實驗教學水平是擺在教育工作者面前的一項新的課題。

翻轉課堂教學模式的出現，為大學應用光學實驗課程的教學提供了一種新的教學思路[5-7]：教師利用計算機網絡技術將實驗教學視頻上傳至網上，學生在課前完成相關實驗知識的學習，在課堂上有更多的師生溝通與交流以及學生進行應用光學實驗的時間，從而解決了學生實驗時間不足，師生互動交流有限的問題。本文將在國內外已有的翻轉課堂研究者的經驗基礎上，在應用光學實驗課程中利用翻轉課堂的教學模式，并結合一個學期的實驗教學實踐說明翻轉課堂教學模式在應用光學實驗中的實施過程。

二、 應用光學實驗翻轉課堂教學模式

翻轉課堂模式的產生，促進了教師角色和工作重心的轉變。教學模式改變以后，教師由原來知識的灌輸者變為學生知識學習的促進者和引導者，挖掘學生的學習潛力，促進學生學習的積極主動性，引導學生注重探究過程，向探究的深層思維發展，培養學生的科學素養。翻轉課堂教學模型圖如圖1所示。

圖1　實驗教學的翻轉課堂教學模式框圖

(一) 課前準備活動

1. 教師準備學習資源

教師課前準備的學習資源包括微視頻教程、電子課件、參考書籍、相關學習網站等。為了有效地組織起翻轉課堂，提高教學質量，讓學生在課前明確自主學習的內容、目標和方法，能按照自己的步驟學習，教師要布置學習任務單。學習任務單將學習目標、學習方法、實驗視頻等按照教師設計的流程組織起來，以最小偏向角法測量棱鏡折射率為例，學習任務單內容見表1。其中，視頻教程是學習資源中的核心內容，視頻中所講述的內容要與教學目標、教學內容相吻合，同時還應考慮學生學習的實際情況，每次實驗為學生準備2-3個微視頻，每個視頻時間控制在10分鐘左右。在視頻錄制過程中應考慮到如何調動學生的興趣，引導學生主動參與到視頻學習中。每段視頻都根據“最近發展區域理論”制定針對性練習題，以便于學生對學習的內容進行鞏固[8]。題量和難度要適中，還要根據學生的認知結構，對題目進行合理設計，以幫助學生完成已學理論向實驗知識的過渡，同時也要讓學生感覺到自己的進步和不足，以便激發學生的學習興趣。

表1　學習任務單內容設計

2. 學生課前學習

學生可以按照自己的節奏輕松地觀看教學視頻，遇到問題可以隨時查閱資料，并根據自己對知識的掌握情況對教學視頻進行倒退或快進。看完視頻后，結合在線練習檢驗自己的學習情況。

3. 利用網絡進行交流

對于課前的學習，教師和學生可以通過留言板、QQ群等網絡交流工具進行學生之間和師生之間相互溝通交流。在學習過程中遇到的困惑通過交流得到解答，并分享自己的收獲。教師需要隨時捕捉學生的學習情況，對實驗學習過程中大多數都存在困惑的問題提取出來，在課堂上集中詳細講解。

(二) 組織課堂活動

在翻轉課堂教學模式中，課堂活動的關鍵是實現學生知識內化的最大化。構建主義者認為，知識的獲得是學習者在一定情景下通過人際協作活動實現意義建構的過程[9]。因此，教師在設計課堂活動時，應充分發揮學生的積極主動性，讓學生在實驗過程中應用所學理論知識，完成所學知識的內化。

1. 教師確定研討問題

教師根據實驗教學內容和課前互動交流中提出的疑問，總結出一些有研討價值的問題進行安排任務，例如安排學生用實驗現象判斷最小偏向角位置，由小組同學合作完成。

2. 學生在實驗過程中獨立探索

將學生每2-3人分成一組，學生實驗過程中，根據自己的興趣對相關研討題目進行獨立解決。引導學生積極展開思考，解決問題，甚至提出更好的實驗方案，有助于對知識進行內化，系統地構建出自己的知識體系。

3. 開展協作式探究，教師總結點撥

實驗后，教師將重點問題融入到題目當中，同學之間采用對話、商討的方式研究問題，以達到獲取學習目標，加深重點知識掌握的目的。開展協作式探究有助于發展學生個人思維能力、增強同學之間的交流溝通能力以及同學之間相互包容的能力[10]。在翻轉課堂的協作學習過程中，教師不僅要有隨時捕獲學生動態的能力，對于在實驗過程和研討過程中出現的問題要及時的給予指導，還要適時、適當的做出決策，提供合適的互動策略，保證翻轉課堂式實驗的有效進行。最后，教師再結合各個小組在做實驗過程中出現的問題，將重點知識和重點問題集中進行講授，對整個實驗進行梳理，對實驗做出總結。

(三) 教師對學生所做實驗進行反饋評價

翻轉課堂中的評價機制不同于傳統課堂，教師需從學生和實驗小組及整體角度對其進行整體評價，重視評價的多元性，不僅注重學習結果的評價，還注重學習過程的評價。對學生學習結果的評價主要是強調學生對所學知識的掌握程度，對學習過程的評價強調學生在課前預習、課中實驗、問題研討、活動記錄、學習體會等方面的表現，是綜合性的。教師還應注意學生在積極探索知識、交流溝通能力以及團結協作方面能力的培養，在知識學習過程中提高學生解決問題的能力。

三、 實驗過程及學習效果分析

(一) 實驗方法

本實驗課程選本校物理與電子電氣工程學院大二兩個班級學生為對象，采用實驗對照的方式進行。其中一個班采用翻轉課堂教學模式作為實驗班，另一個班級采用傳統的“教師講授+學生實驗”的教學方式作為對照班。實驗班共有學生39人，對照班共有學生40人，兩個班級學習基礎相當，符合對照實驗的條件。

(二) 測試成績比較

將兩個班學生的測試按成績高低排序進行統計[10]，對比兩個班級的成績曲線如圖2(a)所示。實驗班的平均成績為80.46，對照班的平均成績為78.17,通過平均成績可以看出，實驗班的平均成績比對照班高出2.29分。

圖2　成績分布圖 (a)曲線圖，(b)統計圖

兩個班級學生的成績按照分數段統計如圖2(b)所示，由圖2(b)可知，實驗班學生的優秀率(80分以上)明顯優于對照班，低分數段的比例顯著減少。采用翻轉課堂教學模式下教學，學生的成績有了明顯的進步。

四、 總結

基于翻轉課堂的實驗教學模式采用課前知識預習、課堂知識內化的方式，改變了傳統的“灌輸式”教學方式，是一種構建深度知識的教學方法。學生可以自由支配自己的學習時間，控制學習進度，實現了學生學習的主體性，同時解決了實驗時間不夠，親自動手時間機會少的問題。

翻轉課堂的先進性以及其教育方式的靈活性，決定了其未來廣闊的發展前景[11]。翻轉課堂的教學模式為實驗教學帶來新的思路。本文把翻轉課堂教學模式引入到光學實驗教學中，通過借鑒研究者已有的翻轉課堂教學實踐經驗，對光學實驗翻轉課堂的教學模式進行了研究。

翻轉課堂借助信息技術促進了教學方式的變革和教育教學創新，得到了廣泛的認可。但在翻轉課堂的實施過程中發現還存在一些有待解決的問題，如學生的自主學習習慣有待加強，學生大多只會學習教師上傳的學習資料，難有自己主動搜索資源的意識。教師傳統的教學理念也很容易影響翻轉課堂的教學效果。因此，加強學生自主學習意識，將翻轉課堂教學模式融入到實踐教學中，還需要在實踐教學中檢驗，并作進一步的研究和探索。

(責任編輯：夏璐)

[1]鐘曉流，宋術強，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):58-64.

[2]劉艷斐，乜勇.“翻轉課堂”教學設計研究[J]. 現代教育技術，2015,25(2):61-66.

[3]ASH K. Educators Evaluate “Flipped Classroom” Benefits and drawbacks seen in replacing lectures with on-demand video[J]. Education Week,2012(10):6-8.

[4]汪曉東，張晨靖仔.“翻轉課堂”在大學教學中的應用研究——以教育技術學專業英語課程為例[J].現代教育技術，2013,23(8):11-16.

[5]徐妲，鐘紹春，馬相春. 基于翻轉課堂的化學實驗教學模式及支撐系統研究[J].遠程教育雜志，2013(5):107-112.

[6]宋朝霞，俞啟定.基于翻轉課堂的項目式教學模式研究[J].遠程教育雜志，2014(1):96-101.

[7]邢磊，董占海.大學物理翻轉課堂教學效果的準實驗研究[J].復旦教育論壇，2015,13(1):24-29.

[8]王紅，趙蔚，孫立會，等.翻轉課堂教學模型的設計——基于國內外典型案例分析[J].現代教育技術，2013,23(8):5-10.

[9]何克抗.構建主義——革新傳統教學的理論基礎[J].電化教育研究，1997(3):30-31.

[10]陳怡，趙呈領.基于翻轉課堂模式的教學設計及應用研究[J]. 現代教育技術，2014,24(2):49-54.

[11]丁雪梅，張曉君，王鵬,等. 翻轉課堂教學模式在大學實驗教學中的應用[J].實驗室研究與探索，2015,34(6):207-212.

Study on Applied Optics Experiment Teaching Based on Flipped Classroom Mode

BIAN Xin-tian，CHEN Gui-bin

(Jiangsu Key Construction Laboratory of Modern Measurement Technology and Intelligent System；Huaiyin Normal University，Huaian 223300，China)

According to the characteristics of applied optics experiment teaching，we proposed a flipped classroom teaching model of applied optics based on the flipped classroom at home and abroad and combining with practice and experiences in experiment teaching. Practice shows that this teaching mode has a positive effect to improve students’ achievement and enhance their learning interest.

flipped classroom；experiment teaching；teaching mode

G642

A

1671-9719(2016)8-0044-03

邊心田(1978-)，男，山東淄博人，副教授，博士。

2016-05-12

2016-06-03

淮陰師范學院課程群教學團隊課題。