閆潤(rùn)瑛，趙正印，董新平，趙彩敏，馮志波

(許昌學(xué)院 數(shù)理學(xué)院，河南 許昌 461000)

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(gè)學(xué)習(xí)步驟,即“知識(shí)傳遞”和“知識(shí)內(nèi)化”[2].自2012年開(kāi)始，翻轉(zhuǎn)課堂被國(guó)內(nèi)教育者所深入了解，從而逐漸地在我國(guó)各個(gè)教育階段的教學(xué)中得以推廣和應(yīng)用[3].近年來(lái)，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(guò)有效教學(xué)方法的實(shí)施從而培養(yǎng)和提升學(xué)生的各種綜合實(shí)踐和創(chuàng)新能力[4].同樣地，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為理工科一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，在培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、協(xié)作能力和解決問(wèn)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(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的自主思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)、障礙排除、數(shù)據(jù)分析、團(tuán)隊(duì)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(gè)非常值得探討研究的問(wèn)題.

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的顛覆，通過(guò)師生角色的轉(zhuǎn)換，教師不再是講臺(tái)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(wèn)題.基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，旨在讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識(shí)和具體操作開(kāi)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(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的故障，最終能夠把實(shí)驗(yàn)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(guò)程中，學(xué)生則由講臺(tái)下被動(dòng)接受的“觀(guān)眾”轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動(dòng)中積極主動(dòng)的參與者.通過(guò)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(dòng)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(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的認(rèn)識(shí)深度和操作動(dòng)手能力，有效地激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告.課上老師主要講解實(shí)驗(yàn)原理、注意事項(xiàng)及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能遇到的故障及進(jìn)行部分實(shí)驗(yàn)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(xiě)出高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)報(bào)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(diǎn)內(nèi)容力爭(zhēng)深入理解和掌握，才能滿(mǎn)足課堂上身份的轉(zhuǎn)化.課堂上，通過(guò)同學(xué)們的講解、分享和討論以及教師的引導(dǎo)、點(diǎn)評(píng)和總結(jié)，讓同學(xué)們更深入地掌握實(shí)驗(yàn)，熟練且安全地完成實(shí)驗(yàn)的操作，為課下順利地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)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(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解更加透徹、對(duì)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)掌握得更加牢固、對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作更加熟練和安全以及對(duì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)施

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)施包含了如下三部分內(nèi)容：課前的教學(xué)準(zhǔn)備、課上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)、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(shí)際上提高了對(duì)教師各方面的要求.首先，要建立一個(gè)教師與學(xué)生交流的平臺(tái)，一般是QQ群、釘釘群、微信公眾平臺(tái)，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(tái)上把相關(guān)資料發(fā)給學(xué)生，與學(xué)生互動(dòng)溝通，及時(shí)答復(fù)學(xué)生在課前準(zhǔn)備中遇到的問(wèn)題，解決對(duì)實(shí)驗(yàn)理解方面產(chǎn)生的疑惑.最后，整理交流過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，為教師在課堂上授課能給出更深入全面的點(diǎn)評(píng)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(shí)驗(yàn)教材上的內(nèi)容，下載學(xué)習(xí)交流平臺(tái)上老師發(fā)布的資料，必要時(shí)需查閱參考文獻(xiàn).然后，通過(guò)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(diǎn)的PPT課件，在制作中遇到什么困難及時(shí)在平臺(tái)上與教師溝通交流.最后，學(xué)生自己要嘗試講解，爭(zhēng)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(shuō)明在實(shí)驗(yàn)中可能遇到的故障，讓學(xué)生查找資料并找到解決問(wèn)題的方案或方法；第二，視學(xué)生人數(shù)情況，分成若干個(gè)小組，每組在課前選拔出本組相對(duì)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(guò)抽簽的方式，每組講一部分.

通過(guò)查找資料、分組預(yù)演、課上展示這三個(gè)方案，有望可以明顯地提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力，從而取得更好地理解和掌握大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)效果.

3.2 課上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)

(1)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的信息反饋

學(xué)生講解知識(shí)包含五部分：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)儀器及演示.通過(guò)小組代表的講解，同學(xué)們能夠進(jìn)一步加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，教師要隨時(shí)記錄學(xué)生講解中出現(xiàn)的問(wèn)題，以備點(diǎn)評(píng).

(2)分組討論、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程

學(xué)生講解完畢，針對(duì)講解內(nèi)容分五組討論，每組組長(zhǎng)總結(jié)出本組的問(wèn)題，最后教師需要解惑答疑，直到學(xué)生全面理解.在這個(gè)過(guò)程中，教師的必要指導(dǎo)是不可缺少的.

(3)教師小結(jié)，鼓勵(lì)式點(diǎn)評(píng)

教師總結(jié)每個(gè)小組代表的講解內(nèi)容，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)操作中可能出現(xiàn)的故障，以及數(shù)據(jù)處理中可能會(huì)遇到的問(wèn)題.通過(guò)鼓勵(lì)式的點(diǎn)評(píng)，讓學(xué)生更有信心高質(zhì)量地完成實(shí)驗(yàn)操作.

(4)學(xué)生實(shí)際操作，測(cè)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(shí)際操作，快速排查實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的故障，迅速處理可能遇到的問(wèn)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(xiě)高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)報(bào)告.

3.3 課后總結(jié)教學(xué)效果

角色的轉(zhuǎn)換無(wú)形中增加了教師的工作時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)也提高了對(duì)教師綜合能力的要求.對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，課前的學(xué)習(xí)量也有所增加.然而，正是通過(guò)翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)，學(xué)生不但對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)有了深入的理解，而且提高了自身的表達(dá)能力、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和凝聚力.通過(guò)師生的共同努力，可以使學(xué)生更加熱愛(ài)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)遇到的問(wèn)題及解決方法

4.1 課前準(zhǔn)備中遇到的問(wèn)題

對(duì)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(qiáng)觀(guān)看學(xué)習(xí)的效果，在錄制視頻的過(guò)程中實(shí)驗(yàn)操作部分，有些時(shí)候需要拉近或有效地放大某個(gè)表盤(pán)或旋鈕，有些時(shí)候又需要整套儀器通覽全觀(guān)，所以完全由教師本人來(lái)錄制是很困難的.另外，基于交流平臺(tái)上的溝通交流，需要教師花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)瀏覽學(xué)生的提問(wèn)留言，然后再一一做出回復(fù).

對(duì)于學(xué)生而言，要具備基本的學(xué)習(xí)工具——電腦和手機(jī)，而且能夠熟練地運(yùn)用一些相關(guān)的軟件來(lái)制作PPT課件，在小組預(yù)演的時(shí)候，還要有可投影演示的場(chǎng)地.另外一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)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(shí)間來(lái)繼續(xù)補(bǔ)充說(shuō)明，這樣自然地減少了學(xué)生操作的時(shí)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(guò)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(lái)，甚至較好地展示出自己的風(fēng)采，一定需要通過(guò)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)很多，但是并不適合所有的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如大學(xué)物理靜電場(chǎng)的描繪實(shí)驗(yàn)，僅僅在交流平臺(tái)上溝通以及學(xué)生上課講解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還要通過(guò)教師與學(xué)生面對(duì)面的演示說(shuō)明，直接地觀(guān)察實(shí)驗(yàn)中所有需要注意的細(xì)節(jié)，同時(shí)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(guò)“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(shí)間讓學(xué)生更好地完成實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理.近年來(lái)，計(jì)算機(jī)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(jī)等工具為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)施提供了技術(shù)上的支持.但是，探究有效的實(shí)驗(yàn)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(wèn)題.

5 結(jié)語(yǔ)

總之，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式可以有效提升大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)、溝通交流、團(tuán)隊(duì)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(wèn)題的能力.我們探討了翻轉(zhuǎn)課堂模式在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施、可能遇到的困難以及解決的方法.通過(guò)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).