“PPBL+翻轉課堂”教學模式在電磁學教學中的探索與實踐

香 蓮，邱 偉，孫 勇

（內蒙古民族大學 物理與電子信息學院，內蒙古通遼 028043）

1 “PPBL+翻轉課堂”教學模式

隨著社會的發展和科學的進步，時代對人才的需求日益迫切，同時，對人才的要求也更加多元。所以，高校傳統的教學模式、教學法面臨著挑戰。隨著教育觀念的轉變，近幾年我國各高等院校掀起了教學改革的浪潮，出現了幾種教學模式，如LBL 教學法（Lecture Based Learning）、CBL 教學法（Case Based Learning）、TBL教學法（Team Based Learning）和PBL教學法（Problem Based Learning）［1-3］等。所謂翻轉課堂，就是打破傳統的理念，運用以學生為主體的教學方式，進一步加深學生與老師之間的互動［4］。PPBL（Physics Problem Based Learnig）教學模式是以物理問題為基礎、學生為主體、教師為導向的小組討論式的實驗教學模式［5-6］。雖然翻轉課堂的很多模型與文獻理論具有很強的普適性，但由于學科特點有差別，效果上可能會有不同，因此，借助技術手段和教學模式更便于進一步體現出學生的主體地位，最大程度地調動學生的主觀能動性，讓學生從以往的被動接受知識變成主動探求知識。電磁學課程教學中采用“PPBL+翻轉課堂”教學模式，構建電磁學課程模型和設計教學流程，改變教師的教育理念和教育模式，確保翻轉課堂教學方式的科學性與完整性，可以充分調動學生的學習積極性和主動性，培養學生獨立學習的能力及創造力。

2 “PPBL+翻轉課堂”教學模式設計與實施

“電磁學”課程是物理學教育專業開設的核心課程之一，是四年制高等師范院校物理教育專業大學二年級上學期開設的必修課程。該課程是電動力學、模擬電路、電路分析和計算物理等課程的先導課，也可為應用電磁學知識解決實際問題打下基礎。“電磁學”的基本原理現如今有著非常廣泛的應用，同時也是學習許多后續課程的基礎。“電磁學”的研究方法對提升學生的創新思維具有重要的啟迪作用，其獨特的知識體系對增強學生的科學素養具有重要的參考價值。為改變傳統課堂的灌輸式教學方式，體現自主學習的指導思想，筆者將教師任務與學生任務清楚劃分，突出學生的主體地位；以學生為主體、物理問題為基礎，教師為教學的導向，增強學生的積極性，激發學生的學習興趣，充分調動學生的主觀能動性，使學生從被動學習變為主動學習，自主進行知識接受與內化。

2.1 課程資源建設及應用情況

首先，課程建設的核心問題是要有一本好教材，筆者選用的是趙凱華等著、高等教育出版社出版的《電磁學》［7］，該教材是一本受到廣泛好評的電磁學經典教材，由淺入深、通俗易懂，既能培養學生的自學能力，又能激發教師的積極主動性。其次，為了能夠動態反映教學過程，從而提高教學水平，根據本課程的特點，利用現代教育技術，制作了本課程的多媒體課件。最后，建立了課程網絡資源庫，將教學內容的理論部分與實驗部分的相關資料都納入課程網絡資源庫，如教學大綱、教學進度表、電子教案、課件、各章節的具體內容、精品教學視頻課程、教學SPOC視頻課程、自制錄制課程、習題集及課后拓展資源以及對各章節的具體要求，實現教學與管理的網絡化。學生利用網絡的便利性和開放性，既能夠隨時進行練習、測試、討論和反饋，也能快速查閱關于課程的背景知識與物理學史以及相關網絡資源的鏈接。利用課程網絡資源庫，學生能夠及時預習，了解各章的要求、進度、掌握知識的情況，能夠不斷地擴大自己的知識范圍，激發學習熱情，提升學習效果和學習質量。

“電磁學”課程作為混合式教改課程，線上資源包括優慕課和學習通平臺，線下資源為學校現有的智慧教室以及電磁學實驗室。課程主要面向物理學和應用物理學2個專業的學生開放，應用情況良好。

2.2 教學設計思路與實施

教學設計的思路線上線下相互補充、發揮各自的優勢，共同促進學生的全面發展。

第一步：課前自主學習。以物理問題為導向，選取典型且優質的教學資源進行課前知識傳授，使學生對教學內容有一個初步的認知，這個過程在線上進行。

教師發布的部分物理問題如下：

電容器是什么裝置？儲存能量大小與什么有關系？為什么引入電場能量密度這個概念？它表達什么？電介質是誰發明的？它有什么功能？位移極化是什么現象？退極化場是什么場？其功能是什么？極化強度的物理意義是什么？獲得高速粒子的方法是什么？回旋加速器的原理？回旋加速器的核心是什么？n型p型半導體用什么方法區別？為什么隨著溫度的升高，金屬的電導率減小，電阻率增加？在金屬導體里，自由電子在電場力的推動下做定向運動形成電流，在這過程中導體為什么會發熱？電阻元件中產生焦耳熱的原因是什么？為什么平常都說“電”的傳播速度是非常快的？導體有溫度梯度的時候為什么產生電動勢？導體中的電流方向給導體產生什么影響？高溫的時候用什么方法來測量溫度？磁路和電路有什么不同？磁路定理可以解決什么問題？什么是磁路？電磁逆效應是什么……

第二步：課堂教學。教師通過翻轉課堂，引導學生協作學習，提煉總結知識點，并進一步深化學習的過程，構建起完善的知識框架體系，師生共同參與解決提出的問題，完成翻轉課堂、小組討論、測驗及學生評價整個過程。

第三步：課后鞏固。教師根據學生的留言、測試題回答情況、作業、小組作品以及查找資料等情況及時調整教學活動。教學組織實施設計圖見圖1。

圖1 “PPBL+翻轉課堂”教學模式實施流程Fig.1 The implementation flow chart of“PPBL+Flipped classroom”teaching model

3 教學成效

3.1 期末總成績明顯提高

“PPBL+翻轉課堂”教學模式改進了傳統的教學方法，激發了學生的學習興趣，學生成績有明顯提高，課堂教學效果良好。未采用“PPBL+翻轉課堂”教學模式混合式教學改革的數理學院2019級物理2班電磁學課程期末總成績分析見圖2，平均分數66.5分，及格率為84.85%；實施“PPBL+翻轉課堂”教學模式的混合式教學改革的數理學院2020級物理2班電磁學課程期末總成績分析見圖3，平均分數73.4分，及格率為96.3%。從圖2和圖3可以看出，實施“PPBL+翻轉課堂”教學模式的混合式教學改革的2020級物理2班期末總成績分布呈正態分布，而且及格率和班級平均分數明顯提高。

圖2 2019級物理2班期末總成績分析 Fig.2 The analysis chart of final total score of Physics Class 2 in Grade 2019

圖3 2020級物理2班期末總成績分析Fig.3 The analysis chart of final total score ofPhysics Class 2 in Grade 2020

3.2 提高了教師的教學、科研能力

“PPBL+翻轉課堂”教學模式對教師提出了更高的要求。以物理問題為基礎的自發性學習，將學生的學習目標轉變為解決問題和科學探索，這要求教師對知識理解得更深入，不斷學習，才能設計問題，引導學生主動思考探究。同時，自身的教學和科研也不斷提高，徹底改變了“黑板+板擦”教學方式。

3.3 提高了學生自主學習能力

“PPBL+翻轉課堂”教學模式增加了學生的課上課下的參與度，增強了學生自主學習的動力，改變了學生完全依賴老師，期末刷題的現象，有利于推動教學的可持續發展。

3.4 鍛煉了學生的實踐教學能力

通過問卷調查，對教改課程滿意度為100%。大部分學生認為，“PPBL+翻轉課堂”教學模式以問題為基礎的導向學習、分組討論，翻轉課堂等，對合作學習、探究學習很有幫助，提高了他們的探索能力、思考能力、自學能力、團隊合作能力和講解能力。學生對學習通平臺給予了肯定，課前自主學習資料和課前測試題能預習知識點，隨堂練習能及時驗收學習成果，課堂活動活躍了課堂氛圍，課后可查看課件鞏固知識點，平臺上傳的資料及試題庫的發布對學習亦有很大的幫助。

4 結束語

在教學改革的浪潮中出現了若干的教學模式。“PPBL”教學模式和“翻轉課堂”教學模式都有各自的特點和優點，“PPBL+翻轉課堂”教學模式是在“電磁學”課堂上引用的新的教學模式，一方面，其創新點和效果顯著，提高了課堂效率，有效地提升了學生的思考、探索、自主學習、團隊合作和表達能力。另一方面，“PPBL+翻轉課堂”教學模式也對老師和學生提出了新的挑戰和更高的要求，要求教師不斷提高自身的知識儲備和科研能力，學生要加強獨立自主學習能力。