基于LTPPPSE模式的大學(xué)物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計

摘 要：隨著高等教育大眾化以及高考選考模式改革，大學(xué)新生物理基礎(chǔ)呈現(xiàn)滑坡態(tài)勢，加上學(xué)校課程課時限制，大學(xué)物理教學(xué)面臨很大的困境。結(jié)合MOOC課程的翻轉(zhuǎn)課堂為解決困境提供一條捷徑。翻轉(zhuǎn)課堂引入信息技術(shù)手段，將教學(xué)流程顛倒，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)空間和時間。而LTPPPSE模式按照學(xué)習(xí)目標、任務(wù)、前測、參與式學(xué)習(xí)、后測、總結(jié)及評價七個過程，很好地規(guī)范了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)流程，實現(xiàn)教學(xué)過程可反饋、過程可控。本文嘗試將這兩種模式整合到教學(xué)全流程，實現(xiàn)更有效的教學(xué)。

關(guān)鍵詞：LTPPPSE；翻轉(zhuǎn)課堂；大學(xué)物理；教學(xué)設(shè)計

一、 背景和困境

隨著高等教育大眾化，如何培養(yǎng)符合市場需求的應(yīng)用性人才，如何提高課程實效性以及提高學(xué)生參與度與滿意度，是課程與教學(xué)改革迫切需要解決的問題。隨著高中課程設(shè)置和高考選考模式改革，導(dǎo)致大學(xué)新生物理學(xué)基礎(chǔ)知識的相對薄弱，給大學(xué)物理課程教學(xué)帶來很大的銜接難題。擺脫課程困境的唯一辦法，就是對課程和教學(xué)模式進行改革。翻轉(zhuǎn)課堂提供了改變傳統(tǒng)單一教學(xué)模式的重要捷徑，無論是學(xué)習(xí)時間上和空間上都得到大大拓展。

為了實現(xiàn)教學(xué)目標有效、可反饋和可控性，需要對教學(xué)流程進行一定程度的固化。而LTPPPSE模式過程流程化有利于這些目標實現(xiàn)。LTPPPSE模式源于對BOPPPS模式針對物理教學(xué)以及翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)所做的模式改良，該模式教學(xué)流程按照學(xué)習(xí)目標（Learning target）、任務(wù)（Task）、前測（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory Learning）、后測（Post-assessment）、總結(jié)（Summary）及評價（Evaluation）這幾個過程進行。

二、 基于LTPPPSE大學(xué)物理翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)流程設(shè)計

（一） 學(xué)習(xí)目標（Learning target）

學(xué)習(xí)目標的構(gòu)建關(guān)系到課程目標的實現(xiàn)。學(xué)生只有知道或明確目標，才能有針對性的、有的放矢的學(xué)習(xí)。大學(xué)物理作為理工科基礎(chǔ)課程，一方面要讓學(xué)生掌握系統(tǒng)的物理學(xué)知識體系，更要讓學(xué)生運用知識解決實際問題。根據(jù)大學(xué)物理學(xué)科特點以及課程學(xué)習(xí)目標，結(jié)合布盧姆目標分類法和加涅目標分類法，將課程學(xué)習(xí)目標定位為知識、能力和情感價值觀目標三個方面。知識目標就是系統(tǒng)掌握學(xué)科知識體系，能力目標包括運用知識解決實際問題能力和創(chuàng)新能力；情感和價值觀目標包括對知識的熱愛、人文的關(guān)懷以及團結(jié)和協(xié)作等。課前，教師通過MOOC平臺羅列課程的總體學(xué)習(xí)目標和每節(jié)課的學(xué)習(xí)具體目標。

（二） 任務(wù)（Task）

教師根據(jù)課程學(xué)習(xí)目標需要對學(xué)生課前學(xué)習(xí)過程布置相應(yīng)的任務(wù)，為新課程學(xué)習(xí)提供所需的知識準備、能力準備。如在線MOOC平臺教學(xué)視頻學(xué)習(xí)、參考資料或文獻的閱讀或?qū)W習(xí)，課前老師布置的其他任務(wù)，如實踐活動、調(diào)查等。學(xué)生根據(jù)教師任務(wù)要求，結(jié)合自己知識、能力、自身特點以及學(xué)習(xí)小組任務(wù)，制定自主學(xué)習(xí)任務(wù)書。包括學(xué)習(xí)任務(wù)點、時間安排、學(xué)習(xí)困境、自主評價等。

（三） 前測（Pre-assessment）

通過課前在線MOOC平臺網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，包括課程講授視頻和相關(guān)參考文獻閱讀學(xué)習(xí)。學(xué)生初步形成自己的知識體系或網(wǎng)絡(luò)。教師根據(jù)課程學(xué)習(xí)目標，設(shè)置一定數(shù)量與知識目標相關(guān)的測試題，以選擇題或填空題形式，初步了解學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和能力。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺完成測試，網(wǎng)絡(luò)平臺自動給予批改及評價。學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況，羅列自己的聽課指南，以利于有針對性課堂聽課和學(xué)習(xí)。

（四） 參與式學(xué)習(xí)（Participatory Learning）

參與式學(xué)習(xí)通過翻轉(zhuǎn)課堂形式實現(xiàn)，包括兩個階段。解惑階段：學(xué)生課前在線MOOC平臺學(xué)習(xí)過程會產(chǎn)生的知識點以及前測部分的問題或疑惑，教師利用MOOC平臺的調(diào)查模塊，分發(fā)知識點和前測的調(diào)查問卷，學(xué)生用手機學(xué)習(xí)App實現(xiàn)調(diào)查反饋，現(xiàn)場展示調(diào)查結(jié)果。學(xué)生以小組為單位，自主領(lǐng)取相關(guān)問題，并現(xiàn)場講解，教師根據(jù)實際情況輔助性（補充性）講解并及時對小組或個人給予評價和激勵。但此時，學(xué)生還未形成系統(tǒng)完備的知識體系。第二階段：構(gòu)建知識樹，以小組為單位，運用手寫繪圖或思維導(dǎo)圖軟件，構(gòu)建知識鏈接體系，并在移動平臺分享，學(xué)生和教師共同修訂形成最優(yōu)化知識樹，形成系統(tǒng)性網(wǎng)絡(luò)化知識。知識樹的構(gòu)建有利于將知識內(nèi)化為自己的系統(tǒng)學(xué)習(xí)認知。

（五） 后測（Post-assessment）

通過參與式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，多數(shù)學(xué)生能掌握課程的淺層學(xué)習(xí)目標，但還遠未達到深層學(xué)習(xí)目標。原因在于知識或問題理解還不夠深入，其知識本身還無法達到學(xué)科更抽象的模型或理論及其應(yīng)用，所以需要更深度地學(xué)習(xí)案例輔助。這種輔助形式傳統(tǒng)教學(xué)模式通常是系統(tǒng)地講授，但這種形式學(xué)生是被動或灌輸式接受，很多時候與自己已有的知識與經(jīng)驗得不到有效鏈接。如果教師通過精心設(shè)計一些問題或測試題，先讓學(xué)生參與隨堂測試（后測），在測試中，他就會了解自己哪兒無法實現(xiàn)知識或方法有效鏈接，并將測試情況呈現(xiàn)在移動平臺上。教師針對普遍存在的問題，有針對性講評學(xué)生的測試情況及主要問題，達到深度學(xué)習(xí)的目的。完成測試后，教師及時對小組或個人給予評價和激勵。

（六） 總結(jié)（Summary）

總結(jié)過程，既包括對所學(xué)知識的系統(tǒng)回顧，也包括對自己課前疑惑的解決反思。學(xué)生根據(jù)前面的學(xué)習(xí)，以小組為單位，依據(jù)原有的知識樹，結(jié)合參與式學(xué)習(xí)，以及后測等構(gòu)建更完備的知識樹。學(xué)生和教師共同評選最優(yōu)化的知識樹，并邀請該組學(xué)生展示并講解。教師要對課程總體目標實現(xiàn)程度進行評估。教師布置下一學(xué)習(xí)模塊的任務(wù)，這樣就完成了一個學(xué)習(xí)模塊的循環(huán)。

（七） 評價（Evaluation）

評價是對學(xué)生學(xué)習(xí)過程及學(xué)習(xí)成果的綜合評估，既包括過程評價也包括結(jié)果評價。包括MOOC平臺學(xué)習(xí)過程評價、學(xué)生小組和個體自評和互評，以及教師評價。既充分利用MOOC平臺的學(xué)習(xí)過程云數(shù)據(jù)搜集和分析處理的優(yōu)勢，也結(jié)合小組協(xié)作和個體自主學(xué)習(xí)等個性化評價，以及教師對學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程及表現(xiàn)評價。最后，這個評價的結(jié)果要具體量化評價指標，評價結(jié)果要在課堂上及時公布，讓學(xué)生體會到通過努力學(xué)習(xí)，得到及時反饋，有利于推動其后續(xù)學(xué)習(xí)。

三、 教學(xué)實踐：靜電場

（一） 呈現(xiàn)課程學(xué)習(xí)目標（MOOC平臺）

靜電場是物理學(xué)五大基礎(chǔ)體系之一，更是近代文明的重要科學(xué)支撐。靜電場的理論基礎(chǔ)與思想方法體系無論對物理學(xué)本身還是其他學(xué)科都有其借鑒意義。本章知識是學(xué)生學(xué)習(xí)近現(xiàn)代物理如物質(zhì)波及量子物理等理論有重要意義。由于其在物理學(xué)及其科學(xué)方面重要地位，如何確定學(xué)習(xí)目標及其具體要求顯得異常重要。根據(jù)LTPPPSE模式目標分類體系，以下按照知識、能力以及情感態(tài)度與價值觀三個方面確定具體課程目標。

1. 知識

掌握點電荷的概念、庫侖定律、電場強度和電勢的概念以及電場強度疊加原理和電勢疊加原理；掌握靜電場電場線、等勢面的概念，電場強度通量的概念；掌握靜電場環(huán)路定理、電勢差的概念、電場強度與電勢的關(guān)系。

2. 能力

運用物理知識解決實際問題能力，如運用庫侖定律計算點電荷系及具有簡單幾何形狀的、電荷均勻分布的連續(xù)帶電體系的電場中的場強和電勢；運用高斯定理計算電荷分布具有某些對稱性的電場的場強；體驗物理學(xué)研究的方法：“現(xiàn)象→理論推導(dǎo)和分析→應(yīng)用”的物理學(xué)研究過程。

3. 情感態(tài)度與價值觀

物理學(xué)的學(xué)習(xí)過程不僅包括物理學(xué)知識體系的學(xué)習(xí)，更是物理學(xué)思想與方法的學(xué)習(xí)。物理學(xué)的理論本身的嚴謹性是依靠嚴格的物理理論與數(shù)學(xué)工具推導(dǎo)得到的。如關(guān)于高斯定律的嚴格物理推導(dǎo)，本身就是訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思想的過程。學(xué)習(xí)過程本身不僅包括個體的認知活動，還包括學(xué)習(xí)群體的合作與交流過程，在合作與交流中，學(xué)生學(xué)會團結(jié)與協(xié)作，養(yǎng)成良好的情感態(tài)度與價值觀。

（二） 布置學(xué)習(xí)任務(wù)（MOOC平臺或課堂結(jié)束）

學(xué)生根據(jù)教師任務(wù)要求，結(jié)合自己知識、能力、自身特點以及學(xué)習(xí)小組任務(wù)制定自主學(xué)習(xí)任務(wù)書。包括學(xué)習(xí)任務(wù)點、時間安排、學(xué)習(xí)困境、自主評價等。

學(xué)習(xí)點1（個人）：利用MOOC平臺學(xué)習(xí)庫侖定律及高斯定律等基本概念及其應(yīng)用；

學(xué)習(xí)點2（小組為單位）：利用學(xué)校的在線大學(xué)物理仿真實驗平臺探索常見帶電體的場強分布及其特點，并將相關(guān)內(nèi)容以圖片或視頻形式在MOOC平臺分享。

（三） 課堂學(xué)前測試（前測）：學(xué)習(xí)通App分發(fā)試題，學(xué)生當場完成。

1. 電場強度E=kq0r2這一定義的適用范圍是（ ）

A. 勻強電場

B. 點電荷產(chǎn)生的電場

C. 任何電場

D. 靜電場

2. 關(guān)于高斯定理SE·dS=∑iqiε0，下列說法正確的是（ ）

A. 當閉合面上的各點場強為零時，閉合面內(nèi)一定沒有電荷

B. 通過閉合面上的電通量僅由面內(nèi)電荷決定

C. 閉合面上的各點場強僅由面內(nèi)的電荷決定

D. 當閉合面內(nèi)電荷的代數(shù)和為零時，閉合面上的E一定等于零

3. 關(guān)于電場強度與電勢之間的關(guān)系，下列說法中正確的是（ ）

A. 電場中，電勢為零的點，電場強度必為零

B. 在場強不變的空間，電勢處處相等

C. 電場中，場強為零的點，電勢必為零

D. 在電勢不變的空間，電場處處為零

前測試題學(xué)生通過MOOC平臺自動批改。學(xué)生依據(jù)前測的錯誤情況，列出自己的聽課重難點知識。

（四） 課堂參與式學(xué)習(xí)

1. 課前調(diào)查：通過課前學(xué)習(xí)和前測，教師通過事先設(shè)置的調(diào)查庫，通過MOOC平臺向?qū)W生分發(fā)本章的知識及前測的調(diào)查問卷。學(xué)生完成調(diào)查并現(xiàn)場展示調(diào)查結(jié)果。

知識點調(diào)查問卷：通過MOOC課程學(xué)習(xí)，你需要進一步講解的知識點有下列哪些（多選題）？（ ）

A. 點電荷的概念、電荷守恒定律的意義

B. 庫侖定律；電場強度和電勢的概念以及電場強度疊加原理和電勢疊加原理

C. 靜電場電場線、等勢面的概念，電場強度通量的概念

D. 用高斯定理計算電荷分布具有某些對稱性的電場的場強

E. 靜電場環(huán)路定理

F. 電勢差的概念；電場強度與電勢的關(guān)系

前測調(diào)查為題號選擇。

2. 分析與講解：根據(jù)學(xué)生的調(diào)查情況，教師針對普遍存在的問題進行詳細的講解，也可以讓學(xué)習(xí)能力強的學(xué)生講解教師做必要的補充。

難點1：計算點電荷系及具有簡單幾何形狀的、電荷均勻分布的連續(xù)帶電體系的電場中的場強和電勢；

難點2：用高斯定理計算電荷分布具有某些對稱性的電場的場強；

3. 構(gòu)建知識樹：學(xué)生以個人或小組為單位根據(jù)自己學(xué)習(xí)所得，構(gòu)建本章的知識網(wǎng)絡(luò)，并通過MOOC平臺分享和評比。教師根據(jù)優(yōu)選的知識樹，進行點評。

（五） 后測

后測以隨堂測得形式進行，主要側(cè)重知識的應(yīng)用。

1. 有一對點電荷，帶有等量電荷q，它們間的距離為2l。試就下述兩種情形求這兩點電荷連線中點的場強和電勢大小：（1）兩點電荷為等量同號電荷；（2）兩點電荷為等量異號電荷。

2. 均勻帶電球面，半徑為R，面電荷密度為σ，求距離球心r處P點的電場強度。設(shè)：（1）P點在球面內(nèi)；（2）P點在球面外。

3. 某電場的電勢分布為V=a（x3+y2）+bz，中a、b為常量。求該電場中任一點的電場強度。

測試完成后，教師針對普遍存在的問題進行知識以及題目的講解。

（六） 總結(jié)與反思

學(xué)生的總結(jié)與反思包括對本章知識的掌握情況與知識應(yīng)用情況的個人反饋。重點在于要對照課程目標看自己什么內(nèi)容沒掌握，并有自己的應(yīng)對措施。

（七） 學(xué)習(xí)評價

學(xué)習(xí)評價針對是學(xué)習(xí)的全流程，包括MOOC平臺學(xué)習(xí)記錄性評價，課堂教師和同學(xué)評價，小組合作評價等。教師按照一定流程和考核要求及時公布評價結(jié)果，對表現(xiàn)優(yōu)異的個體和小組給予相應(yīng)學(xué)習(xí)激勵分，作為平時成績組成部分。

四、 分析與體會

教學(xué)有法，但無定法。從學(xué)生的問卷調(diào)查和學(xué)習(xí)成績看，絕大多數(shù)學(xué)生認為，該教學(xué)模式有利于提高自己學(xué)習(xí)效率和效果。但這種模式要學(xué)生更多的學(xué)習(xí)投入，更積極地投入，這不是每一位學(xué)生能做到的，所以，對那些學(xué)習(xí)自制力差，自控能力差的學(xué)生，就要教師更多的學(xué)習(xí)監(jiān)控。如課前MOOC學(xué)習(xí)要實現(xiàn)學(xué)習(xí)留痕，即學(xué)習(xí)過程技術(shù)可控，課堂學(xué)習(xí)有量化，要做到全流程的監(jiān)控和配套評價體系輔助等。國內(nèi)也有許多這方面研究，如華中師范大學(xué)的蔣立兵教授等提出“翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)質(zhì)量評價體系”，對課前、課中、課后建立定量化的一級、二級指標和三級指標，對教學(xué)每個學(xué)習(xí)過程按照一定權(quán)重評價，值得我們參考借鑒。

參考文獻：

[1]邢磊，董占海.大學(xué)物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)效果的準實驗研究[J].復(fù)旦教育論壇，2015（1）：24-29.

[2]蔣立兵，陳佑清.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)質(zhì)量評價體系的構(gòu)建[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016，26（11）：60-66.

作者簡介：

梅山孩，浙江省杭州市，浙江樹人大學(xué)。