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基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的獨立學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)模式研究*

2018-01-26 03:09:21許成科張登玉楊興華鄧小輝汪新文
中國教育信息化 2018年1期
關(guān)鍵詞:大學(xué)物理負荷學(xué)院

許成科,張登玉,楊興華,鄧小輝,汪新文

(1.衡陽師范學(xué)院 南岳學(xué)院,湖南 衡陽 421000;2.衡陽師范學(xué)院 物理與電子信息工程學(xué)院,湖南 衡陽421000)

大學(xué)物理作為理工科院校必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,其課程所包括的基本概念、理論、方法形成學(xué)生科學(xué)素養(yǎng),這些構(gòu)成學(xué)生科學(xué)素質(zhì)和修養(yǎng)的重要組成部分,作為科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員必須具備大學(xué)物理的相關(guān)科學(xué)素養(yǎng)。[1]大學(xué)物理課程在學(xué)生知識結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及能力、素質(zhì)的培養(yǎng)方面起著無可替代的作用。

當(dāng)今世界,IT改變了幾乎所有的領(lǐng)域。近幾年來,大規(guī)模在線開放課程(MOOCs)席卷全球,沖擊著傳統(tǒng)教育培養(yǎng)模式,引發(fā)學(xué)習(xí)方式變革的攻堅戰(zhàn)。[2]以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂隨之產(chǎn)生,翻轉(zhuǎn)課堂改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的師生角色,其顛倒了知識傳授和知識內(nèi)化過程,重新規(guī)劃課堂時間的使用,革新了原來的教學(xué)模式,實現(xiàn)了教學(xué)模式的重大突破。[3]

獨立學(xué)院的大多數(shù)學(xué)生的入學(xué)成績低于普通高校學(xué)生,與二本的學(xué)生在綜合素質(zhì)、基礎(chǔ)知識方面存在不少差距,尤其是數(shù)理基礎(chǔ)薄弱。[4]如何根據(jù)獨立學(xué)院學(xué)生特點,運用先進的教學(xué)理念組織教學(xué),因材施教,提升大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)具有新世紀(jì)創(chuàng)新精神和實踐能力的應(yīng)用型人才,是擺在廣大物理教師、學(xué)生、教學(xué)管理部門面前需要完成的迫切任務(wù)。[4]本文探究了翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)內(nèi)涵,分析了獨立學(xué)院教與學(xué)的實際情況,從認知負荷、建構(gòu)主義和關(guān)聯(lián)主義理論闡述了翻轉(zhuǎn)課堂理念,構(gòu)建出翻轉(zhuǎn)課堂的獨立學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)模型,以期為獨立學(xué)院理工科類物理課程的教學(xué)改革提供幫助。

一、翻轉(zhuǎn)課堂簡述

1.翻轉(zhuǎn)課堂的起源與發(fā)展

美國科羅拉多州是“翻轉(zhuǎn)課堂”(Flipping Classroom,或譯作“顛倒課堂”)的發(fā)源地,2007年前后,其位于落基山的“林地公園”高中的喬納森·伯爾曼(Jon Bergmann)和亞倫·薩姆斯(Aaron Sams)兩位化學(xué)教師幫助缺課學(xué)生補課,首先利用錄屏軟件錄制課堂上教師實時講解的音視頻資料和對應(yīng)的PowerPoint演示文稿,并將其上傳至網(wǎng)絡(luò),供學(xué)生下載播放。后來,在線教學(xué)視頻也被其他學(xué)生接受,因此兩位教師就逐漸嘗試課堂外學(xué)生觀看課堂視頻、聽視頻講解,然后在課堂上完成作業(yè),教師及時講解學(xué)生學(xué)習(xí)中的困難和問題。這種課堂上教師指導(dǎo)解決問題、課堂外在家聽看教學(xué)音視頻講解的教學(xué)模式相較傳統(tǒng)教學(xué)模式發(fā)生了重大改變,我們稱之為“顛倒”或“翻轉(zhuǎn)”。[5]新教學(xué)模式的實施,被學(xué)生所接受并在更大的范圍傳播開來,引起了學(xué)校、家長和社會各界愈來愈多的關(guān)注,影響也逐步擴大。

開放教育資源(OER)運動推動了“翻轉(zhuǎn)課堂”的發(fā)展。大量優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的涌現(xiàn),例如麻省理工學(xué)院的開放課件、耶魯大學(xué)公開課、TED ED視頻和可汗學(xué)院的微視頻等有力地支持翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)開展,翻轉(zhuǎn)式教學(xué)在開放教育資源運動的推動下,其影響力逐步擴大至全世界。

大規(guī)模在線課程(MOOCs)拓展了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。2011年后,全球教育領(lǐng)域另一個重大事件——“MOOCs”(慕課)的崛起,使此前的翻轉(zhuǎn)課堂在課前家中實施的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式發(fā)生很大改變。慕課與以往的網(wǎng)絡(luò)開放課程有著兩點較大的區(qū)別之處:[6]一是強調(diào) “互動與反饋”;二是倡導(dǎo)建立 “在線學(xué)習(xí)社區(qū)”。以往的網(wǎng)絡(luò)公開課中,提供的視頻或者學(xué)習(xí)內(nèi)容為事先編輯好或錄制好的。學(xué)生往往處于被動接受狀態(tài),教師與學(xué)生之間缺少交流與互動,學(xué)生之間亦是如此,學(xué)生課堂上沒有參與感,學(xué)習(xí)動力不足,學(xué)習(xí)效果不深刻。通過“互動與反饋”和倡導(dǎo)“在線學(xué)習(xí)社區(qū)”,使學(xué)習(xí)者既是知識的獲得者,又是知識的創(chuàng)建者。學(xué)生全程參與并沉浸在學(xué)習(xí)的建構(gòu)中,記憶深刻,學(xué)習(xí)效果明顯。在翻轉(zhuǎn)課堂與慕課相結(jié)合的基礎(chǔ)上,單向傳授的教學(xué)視頻播放并非翻轉(zhuǎn)課堂的重點,而對學(xué)生深層次認知能力提升有幫助的教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的交流與互動方面的發(fā)展是最值得人們關(guān)注。

2.翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)及作用

知識傳授與知識內(nèi)化是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程的兩個主要階段。在傳統(tǒng)教學(xué)中,知識傳授過程主要通過教師課堂內(nèi)的講授完成,然后學(xué)生在課后進行作業(yè)、操作或?qū)嵺`完成知識內(nèi)化過程。翻轉(zhuǎn)課堂模式下,這兩個教學(xué)過程被顛覆。借助信息技術(shù)的幫助,學(xué)生主要在課堂外完成知識傳授;課堂上,知識內(nèi)化則由教師的指導(dǎo)和學(xué)生的主動參與探究來完成。這實際上也讓原來的消費式課堂變成了生產(chǎn)式課堂和創(chuàng)造式課堂,顛倒教學(xué)過程改變了學(xué)習(xí)過程中的各個環(huán)節(jié)。[7]對比傳統(tǒng)和翻轉(zhuǎn)課堂的各個要素,具體情況如表1所示。

表1 傳統(tǒng)課堂與翻轉(zhuǎn)課堂各要素的對比表[3]

在翻轉(zhuǎn)課堂中,教師從傳統(tǒng)課堂的知識傳授者成為了學(xué)習(xí)指導(dǎo)者和促進者,教師和學(xué)生的角色發(fā)生了轉(zhuǎn)變。教師在課堂上不再以全班性的傳授知識為主,而是以回答學(xué)生的個性化問題為主,原來在課堂上講授的知識,學(xué)生可以在課前自主完成。[8]

在翻轉(zhuǎn)課堂中,學(xué)生高度參與學(xué)習(xí),學(xué)生可以與同學(xué)、教師反復(fù)地交流互動,逐步擴展知識面,挖掘知識深度,學(xué)生是學(xué)習(xí)的主角,因而翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)最終達成一個構(gòu)建深度知識的學(xué)習(xí)過程。

國內(nèi)外學(xué)術(shù)界對翻轉(zhuǎn)課堂進行許多探究。綜合比較有影響力的觀點,翻轉(zhuǎn)課堂的作用和效果主要體現(xiàn)在混合式學(xué)習(xí)的優(yōu)勢、更符合人類認知規(guī)律、更有助于新型師生關(guān)系的構(gòu)建、促進教學(xué)資源的有效利用和開發(fā)以及“生成課程”的新理念等幾個方面。[6]

二、獨立學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀分析

獨立學(xué)院是指實施本科以上學(xué)歷教育的普通高等學(xué)校與國家機構(gòu)以外的社會組織或者個人合作,利用非國家財政性經(jīng)費舉辦的實施本科學(xué)歷教育的高等學(xué)校。獨立學(xué)院是我國高等教育發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物,順應(yīng)了世界高等教育民營化和市場化發(fā)展的趨勢,彌補了公辦高校和民辦高校的某些不足,對我國高等教育做出了積極貢獻。[9]在整個高等教育規(guī)模數(shù)量增加的大環(huán)境下,受高考招生和人才培養(yǎng)的制約,較普通二本學(xué)校,獨立學(xué)院有著自身的特點。筆者結(jié)合自身在獨立學(xué)院教學(xué)的經(jīng)歷、體會,綜合國內(nèi)學(xué)者研究成果,對獨立學(xué)院大學(xué)物理教與學(xué)的現(xiàn)狀進行了分析。

1.學(xué)生大學(xué)物理學(xué)習(xí)狀況分析

由于高校連續(xù)幾年的擴招,學(xué)生不再是純粹來自青年群體的精英層次,考察湖南省近幾年本一、本二和本三省控線的變動趨勢自然得出這一結(jié)論。(見表2)

表2 湖南省2003年、2013-2016年高考招生省控線對照表

說明:表中數(shù)據(jù)根據(jù)湖南省普通高校招生錄取資料整理得到,A表示一本高校獨立學(xué)院層次,B表示二本高校獨立學(xué)院層次。

學(xué)生素質(zhì)變化客觀上造成了大學(xué)物理學(xué)習(xí)障礙。分析2013-2016年近四年的省控線得出,本二學(xué)生分?jǐn)?shù)占高考試卷總分(750分)的60%~65%。本三學(xué)生省控線僅占高考試卷總分的47-65%,文史類學(xué)生最高占到62%(2013年),最低為57%(2016年);理工類學(xué)生省控線最高占到高考試卷總分的54%(2014、2015年),最低為47%(2013年)。研究發(fā)現(xiàn),高考成績反映的學(xué)生恒心、勤奮、學(xué)習(xí)能力等方面的特質(zhì)均具有較好的與其一致的穩(wěn)定性,而這種穩(wěn)定性對學(xué)生后面的學(xué)業(yè)成績同樣具有參考價值。[10]獨立學(xué)院整體生源質(zhì)量不高,與母體學(xué)校學(xué)生錄取分?jǐn)?shù)相比,差距較大,即使在獨立學(xué)院學(xué)生之間,其錄取分?jǐn)?shù)也相差較大,生源水平參差不齊。因此,造成獨立學(xué)院學(xué)生的心理狀態(tài)和未來學(xué)習(xí)目標(biāo)與本二、本一相比差異明顯,這成為獨立學(xué)院教學(xué)質(zhì)量提升的障礙。

學(xué)習(xí)興趣不濃,動力不足。獨立學(xué)院學(xué)生基礎(chǔ)相對薄弱,并且很多理工科的學(xué)生是由文科生調(diào)劑過來的,再加上大學(xué)物理課程的物理理論本身抽象、難懂的特性,導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)大學(xué)物理時覺得困難重重。[11]梁金榮[12]文章調(diào)研了高職院校的理工科學(xué)生對大學(xué)物理學(xué)習(xí)的興趣,結(jié)果表明,60%~70%的學(xué)生對大學(xué)物理沒啥興趣,興趣較濃的學(xué)生非常稀少,這一點也極其明顯地體現(xiàn)在獨立學(xué)院學(xué)生的學(xué)習(xí)中。部分學(xué)生錄取專業(yè)和志愿專業(yè)不一致,以及錄取分?jǐn)?shù)相對較高的學(xué)生,自認為高考“失利”,感覺沮喪,同時覺得獨立學(xué)院層次較低,大學(xué)文憑含金量不夠,信心缺乏,學(xué)習(xí)失去最初的動力。

獨立學(xué)院學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)薄弱,學(xué)習(xí)主動性不夠,自我控制力較弱,學(xué)生對大學(xué)物理學(xué)習(xí)比較吃力。林依勤[13]曾于2011年對湖南科技學(xué)院的大一至大四年級學(xué)生的數(shù)學(xué)能力進行了調(diào)查測試,結(jié)果表明,本二學(xué)生的數(shù)學(xué)能力不盡如人意,33.6%的學(xué)生不及格,這一現(xiàn)象也反映在獨立學(xué)院學(xué)生中,并尤為嚴(yán)重。學(xué)習(xí)大學(xué)物理的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(例如微積分、極限等)的不足,直接影響到大學(xué)物理基本理論、規(guī)律的學(xué)習(xí)和理解。教師課堂授課須花大量時間進行相關(guān)數(shù)學(xué)知識的講解和推導(dǎo),加重了大學(xué)物理課堂學(xué)習(xí)的負擔(dān),加劇了大學(xué)物理課時少而教學(xué)任務(wù)重之間的矛盾。

獨立學(xué)院學(xué)生社會活動能力強,具有較強的參與意識和參與能力。以衡陽師范學(xué)院南岳學(xué)院為例,與母體學(xué)校衡陽師范學(xué)院的學(xué)生相比,學(xué)生家庭相對富裕,各方面條件優(yōu)越,受父母、家庭影響,學(xué)生頭腦靈活,動手能力強,容易接受新鮮事物,社會活動能力、參與意識和參與能力都比較強,其創(chuàng)新潛力甚至比本二、本一的學(xué)生還要大。

2.教師教學(xué)現(xiàn)狀分析

獨立學(xué)院的辦學(xué)性質(zhì)決定了其辦學(xué)必須與母體高校共享教學(xué)資源,其發(fā)展離不開母體高校的支持。以衡陽師范學(xué)院南岳學(xué)院為例,從成立之初到發(fā)展至今,主要依靠母體學(xué)校的師資力量完成教學(xué)任務(wù),這一現(xiàn)象在湖南省獨立學(xué)院中具有相似性。近幾年,獨立學(xué)院逐漸擁有了自己的專職教師隊伍,但多是返聘母體高校或其他高校的退休教師。國家對獨立學(xué)院的發(fā)展無明確規(guī)劃,母體高校對獨立學(xué)院師資隊伍建設(shè)動力不足,獨立學(xué)院師資對母體高校的高依賴性、師資短缺和結(jié)構(gòu)失衡的情況將繼續(xù)存在。

大學(xué)物理豐富的教學(xué)內(nèi)容和日益減少的學(xué)時之間的矛盾難以有效解決。以衡陽師范學(xué)院南岳學(xué)院為例,作為理工科類專業(yè)基礎(chǔ)課程,大學(xué)物理一般安排在第二、三學(xué)期,囊括了力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、波動光學(xué)、量子力學(xué)基礎(chǔ)等內(nèi)容,每學(xué)期安排48學(xué)時,教學(xué)內(nèi)容多,課時相對偏少,教學(xué)課時與教學(xué)內(nèi)容間的矛盾需尋求課外的有效途徑予以解決。

單一的教學(xué)手段和固化的教學(xué)思維不適應(yīng)信息化教學(xué)發(fā)展的要求。大部分教師采用了多媒體技術(shù)輔助教學(xué)手段,減輕了課堂教學(xué)工作量,增加了課堂教學(xué)容量,但基于講授主義的傳統(tǒng)教學(xué)手段對學(xué)生的吸引力不夠,教師與學(xué)生之間的互動不足,學(xué)生參與性不強,造成學(xué)生對知識理解不透徹、記憶不深刻。教學(xué)效果取決于學(xué)生的基礎(chǔ)、主觀能動性和教師的辛勤付出。

三、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)

翻轉(zhuǎn)課堂是一種將課內(nèi)和課外的學(xué)習(xí)活動顛倒的教學(xué)模式,其實質(zhì)是將知識傳授和知識內(nèi)化的順序顛倒。隨著課程與當(dāng)代信息技術(shù)的深度融合,翻轉(zhuǎn)課堂成為國內(nèi)外各學(xué)校課堂教學(xué)改革的一大焦點,也取得了優(yōu)異成效。根據(jù)獨立學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀,結(jié)合獨立學(xué)院學(xué)生特點,構(gòu)建大學(xué)物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,主要基于以下三個理論。

1.認知負荷理論

認知負荷是原因維度和評估維度組成的多維結(jié)構(gòu),這種多維結(jié)構(gòu)反映了在處理具體任務(wù)時加在學(xué)習(xí)者認知系統(tǒng)上的負荷。原因維度反映了任務(wù)與學(xué)習(xí)者特征之間交互的特性,評估維度則由心理負荷、心理努力和績效等可測性概念所反映。[14]認知負荷理論中,工作記憶和長時記憶組成人類認知結(jié)構(gòu)假設(shè),工作記憶又稱感覺記憶,其容量有限。長時記憶的容量幾乎是無限的,是學(xué)習(xí)的中心。認知負荷理論表明,在長時記憶存儲信息是教學(xué)的主要功能。認知負荷理論認為有三種類型的認知負荷——內(nèi)部認知負荷、外部認知負荷和關(guān)聯(lián)認知負荷。內(nèi)部認知負荷取決于學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)材料本身;外部認知負荷是獨立于內(nèi)部認知負荷的額外負荷,主要由不當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計產(chǎn)生的;關(guān)聯(lián)認知負荷是指與促進圖式構(gòu)建和圖式自動化過程相關(guān)的負荷。教學(xué)過程需要盡量減少外部認知負荷,增加學(xué)習(xí)過程中的關(guān)聯(lián)認知負荷,且使總認知負荷不超出學(xué)習(xí)者個體能承受的認知負荷,促進有效學(xué)習(xí)的發(fā)生。宋艷玲等人[15]從認知負荷角度對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進行了研究,認為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式可以使認知資源分配更加合理,從而降低了學(xué)習(xí)者的認知負荷,取得更好的學(xué)習(xí)效果。

2.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認為學(xué)習(xí)過程是學(xué)習(xí)者主動建構(gòu)知識的過程,學(xué)習(xí)者對知識的理解具有多樣性,并不存在唯一標(biāo)準(zhǔn),而是根據(jù)自己的經(jīng)驗背景,以自己的經(jīng)歷和方式構(gòu)建對知識的理解,自己決定對世界的認知和意義賦予。與傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)模式比較,翻轉(zhuǎn)課堂更注重學(xué)生知識內(nèi)化階段,改造物理教學(xué)中傳統(tǒng)的接受式教學(xué)重教輕學(xué),忽視學(xué)習(xí)者主動性、積極性的弊端,契合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論內(nèi)在要求。

3.關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論

隨著信息技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)對人類社會產(chǎn)生了深遠影響,網(wǎng)絡(luò)和虛擬思維逐漸成為了人們一種重要的思維方式。喬治·西門思(George Siemens)從網(wǎng)絡(luò)思維的角度來研究學(xué)習(xí)過程和本質(zhì),提出了一種新的學(xué)習(xí)理論——關(guān)聯(lián)主義。關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論認為,學(xué)習(xí)通過涉及信息導(dǎo)航的各類線索的“路徑尋找”和對知識領(lǐng)域進行探索、協(xié)商的 “意義建構(gòu)”;通過比較關(guān)聯(lián)主義和其他學(xué)習(xí)理論,王佑鎂、祝智庭指出未來學(xué)習(xí)體系基本取向是外部聯(lián)結(jié)與內(nèi)部神經(jīng)元聯(lián)結(jié),前者基于分布式知識庫,后者基于信息處理。[16]在翻轉(zhuǎn)課堂中,學(xué)生成為了學(xué)習(xí)過程的中心,在教師指導(dǎo)下,圍繞學(xué)習(xí)主題,借助信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持,探索與之相關(guān)的知識領(lǐng)域,并就此與同學(xué)、教師等展開討論,形成個體對學(xué)習(xí)主題的理解。

四、大學(xué)物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型設(shè)計

目前,人們提出了多種翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型,經(jīng)過多年的教學(xué)實踐,美國Robert Talbert總結(jié)一種普遍適用的翻轉(zhuǎn)課堂模型(見圖1)。該模型描述了翻轉(zhuǎn)課堂中各主要教學(xué)過程,對理工科類操作性強的課程比較適用。

圖1 Robert Talbert的翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)構(gòu)圖

張金磊[3]等人根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵,結(jié)合Robert Talbert教授提出的翻轉(zhuǎn)課堂模型的優(yōu)點,給出了更加完善的翻轉(zhuǎn)課堂模型(見圖2)。該模型將翻轉(zhuǎn)課堂分為課前學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí),信息技術(shù)和活動學(xué)習(xí)成為創(chuàng)設(shè)翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)環(huán)境的有力杠桿。

圖2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型

根據(jù)認知負荷理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論,按照翻轉(zhuǎn)課堂本質(zhì)要求,分析各類翻轉(zhuǎn)課堂的模型,結(jié)合獨立學(xué)院教學(xué)資源和學(xué)生的特點,筆者提出更適合于獨立學(xué)院的理工科類大學(xué)物理課程的教學(xué)模型(見圖3)。該教學(xué)模型基于翻轉(zhuǎn)課堂理念,包含了課前學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)和交流互動三大模塊,其中課前學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)屬于教學(xué)過程,交流互動活動則于固定的交流平臺中完成,其貫穿于整個教學(xué)過程。在大數(shù)據(jù)資源和信息技術(shù)的支持下,學(xué)生借助手機、電腦等網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備,課前可以隨時隨地開展知識傳授活動,并且通過交流平臺進行討論、分享,完成知識探索,逐步構(gòu)建個體理解的知識體系,克服了普通翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)生單純觀看視頻缺乏互動交流、分享的缺點;課堂中,教師根據(jù)課前學(xué)生測評結(jié)果和交流互動情況,確定課堂探究問題,解決問題,促進學(xué)生知識內(nèi)化,形成總結(jié),并將其以視頻、文字、圖片等形式共享于交流平臺上,供學(xué)生課后復(fù)習(xí)鞏固用。

圖3 獨立學(xué)院大學(xué)物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型

1.課前設(shè)計模塊

最大化地開展課前學(xué)習(xí)是大學(xué)物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的主要特征之一。學(xué)生借助信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段和優(yōu)秀的教學(xué)視頻,充分利用課外碎片時間,不受時間和地點的約束,不斷延長課堂學(xué)習(xí)時間,提高學(xué)習(xí)效率,改善教學(xué)效果。

(1)教學(xué)視頻設(shè)計與制作

在翻轉(zhuǎn)課堂中,知識傳授過程主要是學(xué)習(xí)者在課前觀看任課教師提供以課堂教學(xué)視頻為主體的相關(guān)豐富的學(xué)習(xí)資源來完成。課堂教學(xué)視頻可由主講教師親自錄制,也可以共享網(wǎng)絡(luò)優(yōu)秀的教育資源。

目前,國內(nèi)外涌現(xiàn)了大批優(yōu)秀的開放教育資源,例如,哈佛和耶魯大學(xué)開發(fā)的公開課、可汗學(xué)院課程、TED、Coursera、Edx和Udacity等大規(guī)模在線課程以及清華大學(xué)的學(xué)堂在線、中國大學(xué)MOOC、微課網(wǎng)等。在眾多的優(yōu)質(zhì)教育資源中,教師尋找與課程教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的教學(xué)資源,既節(jié)省了人力、物力,減輕了教師工作量,又提高了教學(xué)效率、增大了教學(xué)資源的利用率,同時也使學(xué)生享受全世界優(yōu)秀教師講授的優(yōu)質(zhì)課堂。

教學(xué)視頻必須跟教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容一致??紤]不同專業(yè)班級學(xué)生的差異性,需要多版本地錄制或制作教學(xué)視頻,并根據(jù)學(xué)生的實際情況對教學(xué)內(nèi)容進行針對性講解。教師要給出自學(xué)提綱,引導(dǎo)和幫助學(xué)生自學(xué)、相互交流,指導(dǎo)學(xué)生在交流平臺中有效互動,構(gòu)建自我知識圖解,降低外部認知負荷,提高關(guān)聯(lián)認知負荷。

教學(xué)視頻以微視頻為主,每個視頻時長在5~15分鐘。傳統(tǒng)的教學(xué)視頻一般以一課時的內(nèi)容作為知識單元進行講授,時長在45分鐘左右,內(nèi)容豐富,學(xué)生注意力難以持續(xù)保持,課前消化困難,更是給學(xué)生利用細碎時間的學(xué)習(xí)帶來阻礙。因此,相較“傳統(tǒng)課堂”,“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)視頻需從兩個方面進行改進。一是采用“錄屏軟件+PPT”的方式進行教學(xué)視頻的錄制。選擇一個錄屏軟件,以PPT空白演示文稿為電子白板,根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)認知規(guī)律和知識的內(nèi)在邏輯,把教學(xué)問題的講解過程一步步地呈現(xiàn)在PPT演示文稿上,同時配以語音講解。[17]這樣錄制的教學(xué)視頻,視頻信息精煉、明確,無其他冗余信息,幫助學(xué)生集中注意力,提高課前自主學(xué)習(xí)效率。二是細化知識單元粒度。將一節(jié)物理課的教學(xué)內(nèi)容劃分為若干個知識點,每1~2個知識點使用一個微視頻進行講解,這些微視頻的時長,一般在5~15分鐘。每個微視頻配有相應(yīng)的針對性練習(xí)進行鞏固,教師要利用“最近發(fā)展區(qū)”理論,合理設(shè)計練習(xí)的難易和數(shù)量,指導(dǎo)和幫助學(xué)生順利完成新、舊知識的過渡。

(2)快速少量的測評

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中,課堂上教師講得少,學(xué)生交流互動、討論多,因此,課前要求學(xué)生必須進行有效的教學(xué)視頻學(xué)習(xí)??焖偕倭康臏y評有助于教師了解學(xué)生對課堂知識的理解和掌握程度,有助于教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的難點和疑惑,同時也是評估學(xué)生是否開展有效學(xué)習(xí)的重要手段。交互平臺相關(guān)功能模塊將測評的結(jié)果及時匯總并處理,幫助教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,為課堂教學(xué)活動的開展提供素材和依據(jù)。

2.課堂活動模塊設(shè)計

大學(xué)物理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)關(guān)鍵是在開展課前預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上如何通過課堂活動設(shè)計完成知識內(nèi)化的最大化。

(1)確定問題

根據(jù)教學(xué)目標(biāo),教師查看學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況,綜合分析、總結(jié),提出與課堂相關(guān)的、具有探究價值的問題,這些問題的解決將有助于學(xué)生對知識的理解和掌握,有助于解答學(xué)生的疑惑和消除學(xué)習(xí)中的困難。例如“機械運動”章節(jié)中的“簡諧運動的動力學(xué)特征”這一節(jié)課可以設(shè)計這幾個問題:①二階常系數(shù)齊次線性微分方程的解法;②彈簧振子模型的數(shù)學(xué)表示和物理定義;③近似簡諧振動的常見微振動的處理;④簡諧運動的舉例判斷;⑤常見簡諧振動的線性回復(fù)力探究;⑥應(yīng)用探究。

學(xué)生根據(jù)自己的興趣與前期學(xué)習(xí)的理解來選擇相應(yīng)的探究題目,教師根據(jù)學(xué)生的實際情況,有針對性地指導(dǎo)學(xué)生進行問題選擇。教師按問題進行分組,選擇同一問題的學(xué)生自然組成一個討論小組,教師加以適當(dāng)引導(dǎo),根據(jù)班級人數(shù)和課堂活動時間,每班可分成5~8個小組,每組5~10人。

(2)知識內(nèi)化

課堂內(nèi)的教學(xué)活動以學(xué)生討論、探索式學(xué)習(xí)為主,教師適時引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生,促進學(xué)生對知識理解邁向更深層次。學(xué)生以小組為單位,根據(jù)選取的問題,學(xué)生先獨立探索,再相互交流,印證理解,最后形成小組探索結(jié)果。學(xué)生在探索過程中,通過借助手機、ipad等網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備,查閱相關(guān)資料,或相互學(xué)習(xí),或請教教師,跨越相鄰問題梯度,自主解決問題。分組討論學(xué)習(xí)完成后,每個小組派出代表通過課堂現(xiàn)場講解或者交流互動平臺上的成果展示等各種方式或途徑跟同學(xué)、教師及時交流互動,匯報問題探究、解決的過程,與同學(xué)分享學(xué)習(xí)過程和收獲,教師課堂上加以引導(dǎo)、深入,形成最后的學(xué)習(xí)結(jié)果。為調(diào)動學(xué)生參與課堂自主探究學(xué)習(xí)的積極性,教師可以量化學(xué)生課堂學(xué)習(xí)表現(xiàn),并計入平時成績。

(3)總結(jié)反饋

經(jīng)過課堂討論、探究學(xué)習(xí)后,教師對知識進行總結(jié),形成體系,組織完成本課堂知識架構(gòu),幫助學(xué)生將知識消化、整合并內(nèi)化。最后布置下一次課堂學(xué)生學(xué)習(xí)的任務(wù)、要求和目標(biāo)。每次課堂學(xué)習(xí)完成后,教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況和交流平臺上的評價反饋信息,進行教學(xué)總結(jié),及時調(diào)整教學(xué)方法、手段和教學(xué)目標(biāo)、要求等,為下一步教學(xué)計劃的制訂提供依據(jù)。課后,引導(dǎo)學(xué)生將自己的匯報過程錄制成視頻片段,上傳至交流平臺,同學(xué)間利用課余時間相互觀看、分享和回顧。

五、結(jié)論

翻轉(zhuǎn)課堂相較傳統(tǒng)教學(xué)有著開放、交互性的特點,更能體現(xiàn)“混合式”學(xué)習(xí)的優(yōu)勢,更符合學(xué)生的認知規(guī)律,借助信息技術(shù)手段,將教學(xué)資源利用最大化。獨立學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀使其教學(xué)改革勢在必行,信息技術(shù)的發(fā)展和革新和以其為基礎(chǔ)的信息化教學(xué)資源的涌現(xiàn)為教學(xué)改革提供了技術(shù)支持。獨立學(xué)院學(xué)生整體突出的參與意識和較強的動手、創(chuàng)新能力為翻轉(zhuǎn)課堂理念的應(yīng)用提供了良好的學(xué)生基礎(chǔ)。目前,在獨立學(xué)院大學(xué)物理課程中實行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)更適合其教學(xué)現(xiàn)狀和特點。當(dāng)然,在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中,教師要付出更多的時間和精力為學(xué)生準(zhǔn)備課前學(xué)習(xí)資源(尤其是視頻教學(xué)資源),精心準(zhǔn)備課堂討論主題,充分利用信息網(wǎng)絡(luò)平臺和互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備,引導(dǎo)學(xué)生進行自主性和探索性學(xué)習(xí)。

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