翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)課堂是學與教的革命[1].翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)課堂教學模式的內(nèi)涵

翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)式課堂教學過程中，學生則由講臺下被動接受的“觀眾”轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)課堂教學模式在大學物理實驗教學中的實施

翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變了身份，但并不是真正的“學生”.翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化到翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)課堂教學模式的局限

雖然翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)課堂模式的教育理念轉(zhuǎn)變的困難

翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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).