吳 波,周庭艷,黃海深,楊秀德,張 鵬
(遵義師范學(xué)院a.物理與電子科學(xué)學(xué)院;b.數(shù)學(xué)學(xué)院,貴州遵義563006)
2015年10月,教育部、國家發(fā)展改革委、財政部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》[1],為地方普通本科高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位指明了方向。針對這一指導(dǎo)意見,許多高校已經(jīng)積極從頂層設(shè)計到專業(yè)發(fā)展進行了調(diào)整,最終提倡在課堂教學(xué)方式上積極探索,發(fā)展基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)平臺應(yīng)用的線上線下教學(xué)模式。其中,翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引起了大家的高度重視。2018年8月,《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》中明確要努力推動課堂教學(xué)革命,將小班制、混合式、翻轉(zhuǎn)課堂、智慧教室建設(shè)作為納入構(gòu)建線上線下相結(jié)合教學(xué)模式的重要途徑[2]。其中“翻轉(zhuǎn)課堂”作為高等院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)可行、有效的途徑,多次出現(xiàn)在國家、省、校的重要文件之中。
所謂“翻轉(zhuǎn)課堂”,其思想可追溯到美國Maureen Lage,Glenn Platt and Michael Treglia介紹經(jīng)濟學(xué)教學(xué)的論文《Inverting the Classroom:A Gateway to Create an Inclusive Learning Environment》[3]。之后,J.Wesley Baker在第11屆大學(xué)教學(xué)國際會議上的論文“The classroom flip:using web course management tools to become the guide by the side”首次使用了“翻轉(zhuǎn)課堂”一詞[4]。隨著教學(xué)的實踐和發(fā)展,“翻轉(zhuǎn)課堂”基本認(rèn)為是課前讓學(xué)生學(xué)習(xí)與課程相關(guān)的教學(xué)資料,課堂集中討論和解決疑問的一種“學(xué)在前,教在后”的教學(xué)模式。在信息化環(huán)境下,“翻轉(zhuǎn)課堂”重新界定了教師和學(xué)生在教學(xué)中的角色,將學(xué)習(xí)的主要任務(wù)“歸還”學(xué)生自身,避免了傳統(tǒng)教學(xué)中以教師講授為中心“填鴨式”教學(xué)的弊端[5]?!胺D(zhuǎn)課堂”通過學(xué)生課前的學(xué)習(xí)過程,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力;通過教學(xué)討論和答疑,更好地貫徹因材施教[6-7]。但是,在“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式推廣之初,也一度受到教師、學(xué)生和社會的質(zhì)疑。大家非常擔(dān)心學(xué)生課前學(xué)習(xí)視頻資料的質(zhì)量,課堂上教師干什么,學(xué)生能否自覺學(xué)習(xí)?能否達到預(yù)期自學(xué)效果?學(xué)生的學(xué)習(xí)效果如何評價?如何實施因材施教等問題。解決這些問題,就要認(rèn)真分析“翻轉(zhuǎn)課堂”的優(yōu)勢和短板,必須認(rèn)清“翻轉(zhuǎn)課堂”不是課堂上取代教師,而是對教師更高的要求;教學(xué)過程不是減輕教師的工作量,而是需要教師具備更高的教學(xué)綜合能力;課堂教學(xué)討論和答疑不是重復(fù)教學(xué),而是全新、更深入的知識體系構(gòu)建;課后不是對學(xué)習(xí)活動畫一個句號,而是站在新的起點再出發(fā)……。因此,充分認(rèn)識課程、學(xué)生的特點,有目的地發(fā)展適合自身特點的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式,才能揚長避短,走出地方普通本科高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的一條正確道路。
《數(shù)學(xué)物理方法》是目前高校理、工科各個專業(yè)的一門重要數(shù)學(xué)基礎(chǔ)必修課,也是《電動力學(xué)》《量子力學(xué)》《熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)》等課程的前置基礎(chǔ)課,一直是物理學(xué)等專業(yè)的主干課程。通常,《數(shù)學(xué)物理方法》課程內(nèi)容由復(fù)變函數(shù)論、數(shù)學(xué)物理方程和特殊函數(shù)論三大部分組成,并以高等數(shù)學(xué)、普通物理學(xué)為基礎(chǔ),知識內(nèi)容以“繁、雜、難”著稱,是物理學(xué)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生眼中不折不扣的“天書”。在遵義師范學(xué)院,長期以來這門課程以教師講授為主。教學(xué)課時最高時設(shè)置到108學(xué)時,最少也不低于72學(xué)時。2015年后,為進一步深化應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)型,大幅減少理論學(xué)時,總學(xué)時突破下限,降低到64學(xué)時。
針對《數(shù)學(xué)物理方法》課程知識點多,內(nèi)容較難的問題,不僅不加課時還減少課時,傳統(tǒng)意義的教學(xué)方式已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)前的教學(xué)需要,必須實施新一輪的全面課堂教學(xué)模式改革。同時,地方本科高校的生源質(zhì)量一般偏低,這也給傳統(tǒng)理工科理論課程教學(xué)帶來非常大的困難,尤其對于高等數(shù)學(xué)和物理專業(yè)課程的教學(xué)。而這些課程又是《數(shù)學(xué)物理方法》的前置基礎(chǔ)課,影響被進一步擴大,常常表現(xiàn)出來的就是學(xué)生大規(guī)模的厭學(xué)現(xiàn)象。這些學(xué)生上課不積極,經(jīng)常遲到和早退,作業(yè)主要靠抄襲完成,學(xué)期成績低,補考和重修率居高不下,教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控部門經(jīng)常收到學(xué)生反映“教學(xué)內(nèi)容太深”“作業(yè)太多”“數(shù)學(xué)太難”“老師上的太快”等諸如此類的意見。面對這些問題和矛盾,我們的任課教師只有不斷反映課時少,不斷降低考試難度,不斷加班補課,努力工作,不斷不厭其煩給學(xué)生反復(fù)講解,加強引導(dǎo)和管理。但是,這些付出收效甚微,最終還是換不來教學(xué)質(zhì)量的有效提升。不容置疑,傳統(tǒng)意義上的課堂教學(xué)講授方式受到了摧毀式的挫敗,盡管老師們還不愿接受這一點,還不想改,不會改,大家還是任由學(xué)生抄襲、曠課、厭學(xué)等學(xué)風(fēng)低迷情況不斷蔓延。顯然,課堂教學(xué)的需求和發(fā)展不再允許這樣的低效率教學(xué),高校教學(xué)改革勢在必行。只有堅持教學(xué)改革,拓展學(xué)生獲知渠道,營造課堂教學(xué)趣味,專注學(xué)生自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)才是出路[8-12]。
為保障教學(xué)任務(wù)在有限的課時內(nèi)高質(zhì)量的完成,為解決學(xué)生厭學(xué)現(xiàn)象的頻繁發(fā)生,為專注學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我發(fā)展能力的培養(yǎng),《數(shù)學(xué)物理方法》課程必須將課程建設(shè)與現(xiàn)代信息技術(shù)手段結(jié)合起來,發(fā)展“翻轉(zhuǎn)課堂”新型教學(xué)模式,提高教學(xué)和學(xué)習(xí)效率。同時,《數(shù)學(xué)物理方法》的建設(shè)必須立足自身需求,充分考慮到學(xué)校學(xué)生特點和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的任務(wù),而且還要考慮目前學(xué)生課前學(xué)習(xí)資源缺乏和課程專業(yè)性較強的特點。因而,自己動手開發(fā)建設(shè)符合本校實際情況的微課視頻資源庫,是實施好“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)的必由之路。
首先,教師需要開發(fā)合適充足的課程微課資源。教材、圖書參考書、網(wǎng)絡(luò)資料等無聲讀物,由于全是高等數(shù)學(xué)寫成的,繁雜的數(shù)學(xué)語言需要較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較高的自學(xué)能力去解讀,如何讓初學(xué)者有基礎(chǔ)、有興趣地獨立自學(xué),成為首要問題。因此,針對遵義師范學(xué)院學(xué)生情況,開發(fā)適合的、足量的微課,作為學(xué)生的課前和課后學(xué)習(xí)資源是非常必要的。同時,針對微課,老師需要開發(fā)一些課后檢測自查題、收集相應(yīng)知識點應(yīng)用的文獻資料、應(yīng)用案例等,擴展學(xué)生認(rèn)知,從而達到課前基礎(chǔ)知識研修的目標(biāo)。此外,老師課前需要設(shè)計一套行之有效的方法,來檢驗學(xué)生的自學(xué)情況,因為學(xué)生的自學(xué)積極性還需要培育。
其次,做好課堂教學(xué)的答疑和討論,以及更深層次的應(yīng)用和拓展。教師課堂要回答課程的目的,各個知識點的聯(lián)系和邏輯關(guān)系,重點問題是什么,如何將這些知識應(yīng)用到實際問題中等諸如此類的問題。針對自學(xué)中遇到的一些難點要解惑,對擴展性的問題和知識體系要貫通,對應(yīng)用的問題要引導(dǎo)和研討;針對學(xué)生基礎(chǔ)薄弱的問題,還要解決學(xué)生在課前研修中提出的諸多生澀、模糊和不理解的基礎(chǔ)概念問題。
再次,教師要做好下一次教學(xué)內(nèi)容的自學(xué)引導(dǎo)和課外實踐項目的要求,不能讓學(xué)生盲目地查找資料。同時,布置的作業(yè)要體現(xiàn)教學(xué)的主體內(nèi)容,要典型。課后需要設(shè)計開放性的課外研習(xí)任務(wù),幫助學(xué)生將所學(xué)的內(nèi)容應(yīng)用于解決實際的問題,理論用于實踐。
最后,在上述過程中,教師要注意鼓勵自學(xué),樹立典型,加強管理,合理評價?!稊?shù)學(xué)物理方法》實施翻轉(zhuǎn)的評價體系,首先要保障學(xué)生課前自學(xué)微課資源,并養(yǎng)成自學(xué)習(xí)慣,形成自發(fā)的合作研習(xí)氛圍,就要開發(fā)和設(shè)計一套合理的課前評價體制,記錄每個學(xué)生的自學(xué)情況;其次要曝露學(xué)生在自學(xué)中出現(xiàn)的問題,也要有設(shè)計合理的問題呈現(xiàn)方式,并體現(xiàn)課堂的表現(xiàn);最后針對應(yīng)用和開放性任務(wù),要鼓勵學(xué)生積極學(xué)習(xí)。另外,要加強學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價,針對學(xué)生學(xué)前研修、考勤、作業(yè)、課外研修任務(wù)、章節(jié)學(xué)習(xí)效果、半期和期末等環(huán)節(jié)給予合理的考慮,適當(dāng)納入評價體制中,合理評價學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,綜合評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
首先,自學(xué)將成為學(xué)生的主要任務(wù),這需要學(xué)生要有一定的基礎(chǔ),能讀懂教師的微課,文獻資料等等資源,并讓這樣的自學(xué)成為學(xué)習(xí)的行為習(xí)慣。
其次,學(xué)生要學(xué)會思考、學(xué)會交流、學(xué)會應(yīng)用。學(xué)生自學(xué)中需要獨立思考,總結(jié)形成自己的觀點和看法;通過學(xué)生內(nèi)部的交流和討論,將一些可以解決的問題通過相互溝通而解決掉,最終形成課堂上集中的幾個難點問題,教師課堂教學(xué)中將重點解決。學(xué)生課堂上要積極主動參與問題討論,力求解決學(xué)習(xí)中的疑惑,掌握深入應(yīng)用的方法。此外,學(xué)生還需學(xué)會動手解決一定的課后習(xí)題和處理課外的拓展任務(wù),做到學(xué)以致用。
最后,學(xué)生要有高度的自覺性,并有堅定不移,不怕困難的學(xué)習(xí)精神,認(rèn)真完成各個教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù),注重知識結(jié)構(gòu)體系的建立,積極將知識用于解決實際問題,不斷加深對課程知識點的認(rèn)識。
微課視頻的錄制以知識片段為核心。每個章節(jié)內(nèi)容根據(jù)知識點被劃分為幾個10分鐘左右的小微課。微課的目的主要是通過視頻講解,將復(fù)雜專業(yè)的數(shù)學(xué)和物理知識用通俗易懂的方式呈現(xiàn),降低自學(xué)理解的門檻,由淺入深,循序漸進,主線明確,解決教學(xué)的基礎(chǔ)知識部分。為此,《數(shù)學(xué)物理方法》微課的設(shè)計就要有一定的原則定位:每一個微課視頻都要有必要的“導(dǎo)入”和“總結(jié)”,尤其每一章的第一個微視頻,更要總覽全章,厘清教學(xué)主線,幫助學(xué)生理解和建立知識體系;在講解復(fù)雜的數(shù)學(xué)推演之前都要講清目的和方式,以免學(xué)生迷失在繁難的數(shù)學(xué)推演之中;依據(jù)PPT錄屏,以畫外音的方式呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容,主要解決各章節(jié)基礎(chǔ)知識,在錄屏中不做討論和擴展;適當(dāng)在每個微課末尾提出開放性問題和應(yīng)用練習(xí),引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)后完成。
按照這個原則和方式,通過PPT演示和畫外音的方式,將總共12章內(nèi)容按知識點劃分為86“講”,每一講大約10-15分鐘,對應(yīng)一個獨立PPT教學(xué)資料。為使PPT高效,生動,能將復(fù)雜的數(shù)學(xué)物理問題轉(zhuǎn)化為簡單易懂的知識講解,整個課程組還利用Matlab程序,開發(fā)教學(xué)實例102個,進行數(shù)學(xué)和物理過程教學(xué)呈現(xiàn)的可視化輔助。針對每一“講”,除了專業(yè)性要求太高,數(shù)學(xué)推演太多的兩“講”仍沿用傳統(tǒng)講授法教學(xué)外,總計84“講”微課視頻嚴(yán)格按照要求制作完畢,總計超過1000分鐘,完全覆蓋所有教學(xué)章節(jié)。后期根據(jù)教學(xué)需要,仍不斷修改和增加微課視頻,主要是針對原視頻中有不恰當(dāng)?shù)摹⒊尸F(xiàn)方式不夠好的進行修改,增補一些拓展知識點和習(xí)題講解類微課視頻。為了更好利用這些視頻,需要充分了解學(xué)生課前自學(xué)的時間和反饋的疑惑,合理跟蹤自學(xué)效果,將整個微視頻資源庫建設(shè)到學(xué)校資源共享平臺上。同時,所有視頻轉(zhuǎn)化為“.MP4”格式,學(xué)生可以通過手機移動學(xué)習(xí)的模式,利用微課資源庫開展自學(xué),同時也可以將學(xué)習(xí)的疑惑或者問題通過平臺呈現(xiàn),老師也可以實時解答,引導(dǎo)順利開展自學(xué)。這個環(huán)節(jié)也可以幫助教師在上課前根據(jù)問題做好備課,做好課堂教學(xué)答疑和討論的準(zhǔn)備。
翻轉(zhuǎn)課堂不是微課視頻代替老師,更不是課堂上教師的缺位。根據(jù)前期平臺上學(xué)生反饋和交流的信息,認(rèn)真梳理學(xué)生自學(xué)中存在的問題。圍繞這些問題,做好該課堂教學(xué)的設(shè)計。在《數(shù)學(xué)物理方法》教學(xué)中,根據(jù)長期的教學(xué)經(jīng)驗,教學(xué)中要盡量避免答疑出現(xiàn)的知識碎片化,不要僅僅根據(jù)一個疑問本身來解疑,要根據(jù)出現(xiàn)的問題進行梳理。首先,確認(rèn)哪些是有效問題,對于學(xué)生在平臺中不認(rèn)真自學(xué)反饋的“整個一章都不懂”等問題,可以不考慮在教學(xué)之中。這類問題需要與學(xué)生進一步確認(rèn)產(chǎn)生的原因,搞清是基礎(chǔ)原因還是沒有認(rèn)真自學(xué);其次,對有效的問題也要分類,哪一個問題是在哪個知識點中出現(xiàn)的,進行歸類;最后,要根據(jù)這些問題設(shè)計教學(xué)主線和知識體系,通過邏輯清晰的知識點梳理和建立知識體系,逐一課堂交接系統(tǒng)知識過程,逐一解決掉學(xué)生出現(xiàn)的各類問題。因此,為了保障教學(xué)知識體系完整,一些“額外”的知識點也需要在教學(xué)中出現(xiàn)。此外,課堂教學(xué)中不僅要解決學(xué)生的疑問,還要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點,進一步在掌握知識點的基礎(chǔ)上進行拓展和應(yīng)用實踐。一方面,可以通過各種課堂練習(xí)實例講解,加深對知識點的理解和掌握;另一方面,可以結(jié)合物理和工程實際,討論知識點應(yīng)用的案例,開拓學(xué)生的視野;此外,還可以利用實際應(yīng)用實踐任務(wù),讓學(xué)生課后去應(yīng)用知識完成開放性的實踐問題??傊?,課堂教學(xué)的總目標(biāo)是有效解決學(xué)生學(xué)習(xí)中的疑惑,同時引導(dǎo)學(xué)生課后進行知識實踐應(yīng)用。這其中,對于網(wǎng)絡(luò)平臺提供給老師教學(xué)使用的各項功能,可以根據(jù)教學(xué)設(shè)計需要進行合理采用。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)嚴(yán)格避免課堂復(fù)雜“熱鬧”的教學(xué)場面,更多的是學(xué)生“動腦思考、動手推演、動嘴交流”。翻轉(zhuǎn)課堂也避免“鸚鵡學(xué)舌”式的翻轉(zhuǎn)教學(xué)范式,不是每節(jié)課都需要討論,不是每節(jié)課都有一大堆問題等著老師去答疑,我們需要課堂教學(xué)設(shè)計更靈活地解決學(xué)生學(xué)習(xí)中的實際問題。
《數(shù)學(xué)物理方法》課程教學(xué)模式改革以微課教學(xué)視頻資源庫建設(shè)為基礎(chǔ),以“先學(xué)后教”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革為核心,以網(wǎng)絡(luò)資源共享和師生交互平臺建設(shè)為手段,瞄準(zhǔn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)和專業(yè)知識技能的構(gòu)建,打破傳統(tǒng)以教師講授為主的單一教學(xué)方式,創(chuàng)建以學(xué)生學(xué)習(xí)為主體的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,實現(xiàn)靈活的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)和富有收獲的學(xué)生學(xué)習(xí)體驗。
基于微課資源庫的建設(shè)完成,開始在2016和2017級物理學(xué)專業(yè)和材料物理專業(yè)學(xué)生之中實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐,優(yōu)化形成比較符合學(xué)生實際的翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式:第一階段,自主學(xué)習(xí)。學(xué)生課前利用微課視頻等資源自主學(xué)習(xí),做自學(xué)筆記,反饋學(xué)習(xí)中的疑問或問題;第二階段,課堂解疑。課堂教學(xué)中教師需要利用問題導(dǎo)向,收集自主學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題,并組織課堂講解;第三階段,課堂應(yīng)用。在掌握基本知識的基礎(chǔ)上講應(yīng)用、拓展,加強動手能力和思維訓(xùn)練;第四階段,課后延伸。除了常規(guī)的作業(yè)布置以外,引導(dǎo)學(xué)生開展相關(guān)物理和工程等實際問題的討論和解決;第五階段,學(xué)習(xí)評價。建設(shè)章節(jié)測驗試題庫和期末試題庫,通過章節(jié)線上測驗和課后實踐任務(wù)的完成情況,綜合評價該生章節(jié)學(xué)習(xí)情況。整個學(xué)期通過平時學(xué)習(xí)、中期、期末等評價,綜合評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。
從實施情況來看,學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣大幅提升,自學(xué)能力得到顯著改善,知識掌握程度也顯著提高,解決實際問題的能力大大加強,達到了課時縮減,教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提升的預(yù)期目標(biāo)。任教10余年來2016級學(xué)生及格率首次突破85%,2017級更是上升到94%,平均成績也大幅提升,實現(xiàn)歷史新高。2016級早退、曠課1次以上的學(xué)生接近10%,2017級早退、遲到和曠課基本消失?,F(xiàn)在《數(shù)學(xué)物理方法》微課視頻資源庫不僅成為初學(xué)者學(xué)習(xí)的資源,同時也成為高年級學(xué)生復(fù)習(xí)、課題應(yīng)用和考研的有力工具,可以持續(xù)為學(xué)生學(xué)習(xí)提供幫助。
事物兼有兩面,基于微課視頻資源庫建設(shè)的翻轉(zhuǎn)課堂實施2年多以來,雖然成績是顯著的,但是有些問題也是根深蒂固的,還需要不斷的努力和提升。《數(shù)學(xué)物理方法》實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革的過程中,首要問題是學(xué)習(xí)理念的轉(zhuǎn)變。學(xué)生已經(jīng)非常習(xí)慣了被動接受知識的課堂,現(xiàn)在需要自己獨立自學(xué),一方面沒有自學(xué)的經(jīng)驗和基礎(chǔ),另一方面也沒有恒心和毅力去完成。學(xué)生普遍認(rèn)為課程難、數(shù)學(xué)繁、基礎(chǔ)弱。在“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)改革實施中,曾經(jīng)出現(xiàn)過抽查學(xué)生預(yù)習(xí)筆記,按要求完成率不超過50%的情況。其次,教學(xué)體制不夠健全,學(xué)生常常反應(yīng)微課視頻的學(xué)習(xí)會花費很多精力,沒有時間兼顧其他科目的學(xué)習(xí)。學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)繁重也是普遍的情況,這也是教育部要求壓縮“水課,彈性學(xué)制,實施線上線下”改革的原因。
改革如同一次革命?!稊?shù)學(xué)物理方法》基于微課資源庫建設(shè)實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革,一方面不斷豐富和完善微課資源庫,保障課前學(xué)生學(xué)習(xí)資源的充足;另一方面不斷更新完善課堂教學(xué)翻轉(zhuǎn)模式,以學(xué)生有效獲知為目標(biāo),結(jié)合自身課程、學(xué)生實際,進行改革探索。兩年來,圍繞培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力,提升學(xué)生獲知水平為目標(biāo),取得了一些進展。但是,應(yīng)該認(rèn)識到,改革才剛剛開始,仍面臨許多問題,還需要不斷加大課程教學(xué)團隊的建設(shè)、理念的更新、平臺的完善、管理評價體系的健全??梢韵嘈烹S著教學(xué)改革的持續(xù)推進,地方普通高校課堂教學(xué)模式改革將會得到快速的發(fā)展,人才培養(yǎng)的質(zhì)量也將會顯著提升。