翻轉(zhuǎn)課堂在大學(xué)物理實驗教學(xué)中研究

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摘要：為了提高理工科實驗教學(xué)效果，培養(yǎng)應(yīng)用型的高素質(zhì)人才，探討如何將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引入到大學(xué)物理實驗教學(xué)中．針對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的內(nèi)涵、優(yōu)越性、實驗教學(xué)的具體實踐以及可能遇到的困難和解決方法，進(jìn)行了理論分析及探索性研究，旨在取得較好的教學(xué)效果，從而提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新研究的能力．

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式；大學(xué)物理實驗；應(yīng)用研究

翻轉(zhuǎn)課堂是學(xué)與教的革命［1］．翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的思想在1991年由哈佛大學(xué)EricMazur教授提出，主要包含兩個學(xué)習(xí)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(xué)中得以推廣和應(yīng)用［3］．近年來，基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式在高等教育教學(xué)中得到了廣泛的關(guān)注．在大學(xué)物理課程教學(xué)中，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的先進(jìn)理念，可以顯著地提高學(xué)生課堂教學(xué)的參與度，通過有效教學(xué)方法的實施從而培養(yǎng)和提升學(xué)生的各種綜合實踐和創(chuàng)新能力［4］．同樣地，大學(xué)物理實驗作為理工科一門實踐性較強的課程，在培養(yǎng)學(xué)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(xué)模式引入到大學(xué)物理實驗的教學(xué)過程中，通過各個教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的自主思考、主動學(xué)習(xí)、障礙排除、數(shù)據(jù)分析、團(tuán)隊合作、創(chuàng)新研究等能力，是當(dāng)代高等教育和教學(xué)改革中一個非常值得探討研究的問題．

1大學(xué)物理實驗教學(xué)中的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的內(nèi)涵

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是對傳統(tǒng)教學(xué)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(xué)生身邊的“引導(dǎo)者”“解惑者”，教師更多的責(zé)任在于解決學(xué)生遇到或提出的相關(guān)問題．基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的大學(xué)物理實驗教學(xué)，旨在讓學(xué)生對實驗相關(guān)的知識和具體操作開展更加深刻的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生更深入地理解物理規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)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(xué)習(xí)能力得到有效的提升［5］．在翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)過程中，學(xué)生則由講臺下被動接受的“觀眾”轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動中積極主動的參與者．通過前期的準(zhǔn)備和課上的參與和討論，更好地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性．顯然地，在這種教學(xué)模式中，學(xué)生擺脫了傳統(tǒng)的被動局面．學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，能夠更有效地提高學(xué)生對實驗項目的認(rèn)識深度和操作動手能力，有效地激發(fā)學(xué)生對實驗學(xué)習(xí)的潛能和熱情．

2翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的優(yōu)越性

傳統(tǒng)教學(xué)模式是學(xué)生提前預(yù)習(xí)，寫出預(yù)習(xí)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(jìn)行部分實驗演示，最后學(xué)生操作，記錄數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)．課下學(xué)生做出數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而寫出高質(zhì)量的實驗報告．翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是把課堂主體讓給學(xué)生．為此，學(xué)生在課前要全面細(xì)致地預(yù)習(xí)，要把教學(xué)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(xué)們的講解、分享和討論以及教師的引導(dǎo)、點評和總結(jié)，讓同學(xué)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理并寫出實驗報告奠定良好的基礎(chǔ)．因此，這樣的教學(xué)模式使學(xué)生更多地參與了課堂教學(xué)，使學(xué)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(zhǔn)確．

3翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的實施

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的實施包含了如下三部分內(nèi)容：課前的教學(xué)準(zhǔn)備、課上實驗教學(xué)的設(shè)計、課后總結(jié)教學(xué)效果．

3．1課前的教學(xué)準(zhǔn)備

（1）教師課前的教學(xué)準(zhǔn)備

雖然教師轉(zhuǎn)變了身份，但并不是真正的“學(xué)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(xué)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(yīng)的視頻、PPT課件，提供或鏈接到相應(yīng)的教學(xué)材料［6］．然后，在交流平臺上把相關(guān)資料發(fā)給學(xué)生，與學(xué)生互動溝通，及時答復(fù)學(xué)生在課前準(zhǔn)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(zhǔn)備工作．

（2）學(xué)生課前的教學(xué)準(zhǔn)備

學(xué)生在課前首先要預(yù)習(xí)實驗教材上的內(nèi)容，下載學(xué)習(xí)交流平臺上老師發(fā)布的資料，必要時需查閱參考文獻(xiàn)．然后，通過預(yù)習(xí)和查找資料，制作出課上需要且有自我學(xué)習(xí)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(xué)生自己要嘗試講解，爭取在課堂上能夠展示自己的風(fēng)采．

（3）提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的必要措施

第一，要給學(xué)生說明在實驗中可能遇到的故障，讓學(xué)生查找資料并找到解決問題的方案或方法；第二，視學(xué)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(xué)生在課上講解；第三，把課堂教學(xué)中需要學(xué)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(yù)演、課上展示這三個方案，有望可以明顯地提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動力，從而取得更好地理解和掌握大學(xué)物理實驗的學(xué)習(xí)效果．

3．2課上實驗教學(xué)的設(shè)計

（1）學(xué)生學(xué)習(xí)情況的信息反饋

學(xué)生講解知識包含五部分：實驗?zāi)康摹嶒炘?、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(xué)們能夠進(jìn)一步加深對實驗的理解，教師要隨時記錄學(xué)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(xué)生講解完畢，針對講解內(nèi)容分五組討論，每組組長總結(jié)出本組的問題，最后教師需要解惑答疑，直到學(xué)生全面理解．在這個過程中，教師的必要指導(dǎo)是不可缺少的．

（3）教師小結(jié)，鼓勵式點評

教師總結(jié)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(xué)生更有信心高質(zhì)量地完成實驗操作．

（4）學(xué)生實際操作，測量和處理數(shù)據(jù)

教學(xué)的一切準(zhǔn)備工作都是為了學(xué)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(xué)生能夠記錄準(zhǔn)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(jié)教學(xué)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(xué)生來說，課前的學(xué)習(xí)量也有所增加．然而，正是通過翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)，學(xué)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(dá)能力、增強團(tuán)隊協(xié)作意識和凝聚力．通過師生的共同努力，可以使學(xué)生更加熱愛大學(xué)物理實驗課程，能夠向著高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)更進(jìn)一步．

4基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的大學(xué)物理實驗教學(xué)遇到的問題及解決方法

4．1課前準(zhǔn)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(xué)習(xí)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(xué)生的提問留言，然后再一一做出回復(fù)．對于學(xué)生而言，要具備基本的學(xué)習(xí)工具———電腦和手機，而且能夠熟練地運用一些相關(guān)的軟件來制作PPT課件，在小組預(yù)演的時候，還要有可投影演示的場地．另外一個關(guān)鍵性的問題就是課堂交給學(xué)生，而學(xué)生往往講解得并不全面，教師還需要利用教學(xué)時間來繼續(xù)補充說明，這樣自然地減少了學(xué)生操作的時間．

4．2提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的要求

由傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)化到翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，學(xué)生課前預(yù)習(xí)的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)教學(xué)模式下的課前預(yù)習(xí)難度，需要學(xué)生自己提高自主學(xué)習(xí)的能力［7］．學(xué)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(fēng)采，一定需要通過全面且深入地探究型學(xué)習(xí)才可能達(dá)到．因此，為了達(dá)到這樣的教學(xué)效果，對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力提出了較高的要求．

4．3部分實驗應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的局限

雖然翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的優(yōu)點很多，但是并不適合所有的大學(xué)物理實驗項目，比如大學(xué)物理靜電場的描繪實驗，僅僅在交流平臺上溝通以及學(xué)生上課講解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還要通過教師與學(xué)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(xì)節(jié)，同時需要學(xué)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(xué)模式的理念通過“自主、合作、探究”相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式，需要留出更多的時間讓學(xué)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(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)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(xué)模式的實施提供了技術(shù)上的支持．但是，探究有效的實驗教學(xué)模式，從而提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力，仍然是教育改革所面臨的重要問題．

5結(jié)語

總之，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式可以有效提升大學(xué)物理實驗教學(xué)的整體水平，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)．在實驗教學(xué)過程中，增強自主學(xué)習(xí)、溝通交流、團(tuán)隊合作以及數(shù)據(jù)處理等多方面的能力，進(jìn)而明顯提升學(xué)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(xué)物理實驗教學(xué)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(xué)模式的引入，可以進(jìn)一步促進(jìn)應(yīng)用型高素質(zhì)人才的培養(yǎng)．

參考文獻(xiàn)：

［1］〛劉榮．翻轉(zhuǎn)課堂：學(xué)與教的革命［J］．基礎(chǔ)教育課程，2012（12）：28．

［2］趙妍，梁山，崔玉紅．基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的物理化學(xué)實驗改革探索［J］．中國教育技術(shù)裝備，2018（4）：120122．

［3］李允．翻轉(zhuǎn)課堂中國熱的理性思考［J］．課程·教材·教法，2014，34（10）：1823．

［4］馮志波，趙正印，閆潤瑛．基于翻轉(zhuǎn)式課堂模式的大學(xué)物理教學(xué)研究［J］．吉林省教育學(xué)院學(xué)報，2018，34（4）：6669．

［5］閆潤瑛，馮志波．惠斯通電橋測電阻實驗的故障分析及排除［J］．許昌學(xué)院學(xué)報，2014，33（2）：4850．

［6］薛茹．基于微信公眾平臺的大學(xué)計算機基礎(chǔ)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐研究［J］．許昌學(xué)院學(xué)報，2019，38（5）：134136．

［7］宋金璠，郭新峰，石明吉，等．翻轉(zhuǎn)課堂在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用［J］．實驗技術(shù)與管理，2015，32（3）：3336．

作者:閆潤瑛 趙正印 董新平 趙彩敏 馮志波 單位:許昌學(xué)院數(shù)理學(xué)院