理念的颠覆与实践:从翻转的课堂到翻转的实验

陈明煜

摘 要：结合翻转课堂的教学实践，文章论述了在移动互联时代微课视频的设计思路和课堂物理实验教学的理念创新。以笔者的教学实践《流体流速与压强的关系》作为案例，对翻转课堂形式的物理实验探究课的设计和实施策略进行了研究，提出了“实验也可以翻转”的教学理念和实施方法。以期为我国实现物理实验探究的教学模式创新以及如何在实验教学中培养学生创造力、实现个性化学习提供一些借鉴。

关键词：微课 翻转课堂 物理实验 移动学习 无纸化教学

中图分类号：G632文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）12-000-02

1 物理翻转课堂实施过程中的问题

随着智能手机、平板电脑，以及3G网络和Wifi信号的普及，无线的、移动的信息互联时代给教育带来的冲击和变革不可避免，为基于移动学习的翻转课堂教学实践提供了技术基础。笔者在多次翻转课堂教学实践中，发现各方参与者对微视频学习和翻转课堂质疑最多的地方主要有两个。

第一，翻转课堂在前置微视频中就直接把知识讲授给学生，把知识传授由课堂前置到了课前，把知识的内化由课后前置到了课堂。但是在这样的微课前置学习中，学生只能够较为被动地接受视频讲授，学生并没有动手探究和知识自我建构的过程和体验，课堂的所谓知识内化过程很容易沦落为作业训练，这是否又回到了典型的应试教育——填鸭式灌输？

第二，物理课的学生实验主要是模拟和还原科学家的实验过程，其目的是学生通过动手实验和过程体验，完成知识的自我建构，提高探究能力。这样的实验课又该如何翻转？

这两个问题引起了笔者的思考，促使笔者抛开传统教学的禁锢，提出了自己的微课视频教学模式和“翻转实验”的物理实验教学新理念。

2 进阶式微课与前置学习游戏化

2.1 理论依据

活动学习理论认为，学习不是传输的过程，也不是接受的过程。学习是一个有意图的、积极的、自觉建构的实践过程，包括互动的意图、行动和反思活动(Jonassen，2000)。

在大多数微课视频的学习过程中，虽然学生能依据自己的特点选择观看视频的侧重点、次数和速度等，完成信息的主动加工，而且当遇到难以理解的知识点时，也可以随时后退、反复观看视频。但是对于学生来说，这仍然是传统的、单一的知识传输和接受过程，缺少有意图的、积极的、自觉的建构的实践活动，无法激发学生互动的意图、行动和反思活动。要把微课视频接受式学习改造成包括互动、行动和反思在内的丰富的学习活动才是微课的长久发展之道。

2.2 实施策略

笔者通过把微课视频学习过程进行分割、进阶，并且穿插多样化的进阶任务（如在线测试过关和家庭检验试验）完成微课学习的游戏化改造，使单一的、被动的、接受式学习过程变成了丰富有趣、容易动手操作的游戏过程。由于每个环节时间很短，除了相关实验用到家庭生活物品外，其他游戏环节学生都可以通过移动互联终端设备随时随地完成。

对于《流体流速与压强的关系》的微课学习，具体的进阶练习分为三部分。

第一部分：看完第一段四个真假实验的微课视频后，学生有了想一探究竟的欲望，布置学生依照家庭实验，自己做真实实验以辨别视频内容的真伪。判断正确才可以进阶到第二段微课视频的学习中。学生在过关游戏和动手实验中对该知识点有了体验和初步建构。

第二部分：学生观看第二段微课视频，完成在线过关测试，这部分的在线测试答案均能在第二段微课视频中找到，较为简单。通过自动生成的成绩，有错误的题目学生可以马上通过反复观看学习相关片段找到答案，及时在线更正错误。

第三部分：完成在线过关测试后，学生才能进入最后一个阶段，即完成第二段微课视频中留的实验作业：利用生活中的物品自主设计完成实验，论证原理。这个作业是个开放性的实验设计，充分激发了学生的想象力和创造力，并且为课堂的知识内化和应用探讨打下了基础，准备了素材。学生带到课堂来的设计作品也确实是千奇百怪，充满创意却没有雷同，但都能验证同一个原理——流速越大，压强越小。

3 课堂——“翻转的物理实验”

3.1 理论依据

多数人认为，翻转课堂的局限之一，就是学生实验课是无法实现“翻转”的。因为学生实验的目的就是通过模拟科学家的实验过程，通过实践的体验，帮助学生完成知识的自我建构和内化，提高其探究能力。而翻转课堂通过微课视频，把结论性知识直接呈现给了学生，如何让学生体会知识“从无到有，通过实验自主建构”的过程呢？

笔者长期从事物理实验教学，自从事翻转课堂实验教学后，一直在思考：我们为什么要让学生模拟科学家得出物理定律的过程？科学家得出相关原理的过程一般都是长时间的试错和改进，逐步优化成型的，是一个复杂而漫长的过程。而实际上我们让学生模拟的实验已经大大的优化和简化了，我们设定了一个简单而且全面规避各种问题的“模子”让学生往里面钻，让学生在没有试错的情况下，在几十分钟的时间里轻松得出一个速成的结论。这样顺利而快速的“知识自我建构”真的有预计的那么有效吗？

能不能打破传统实验教学理念的约束和禁锢，进行一次观念上的翻转？笔者尝试了“翻转的物理实验”。即学生通过微课视频，在已经学习了相关物理原理后，再对该原理进行验证性、应用性的实验，侧重培养学生把学得的物理知识转化为应用的能力。

人类社会不仅仅需要爱因斯坦式的理论开创，也需要乔布斯式的应用创新。我们需要大科学家，需要理论的开创者，更需要大量工程师、技术人员，需要大量把理论转化实际生产力的应用创新人才。笔者在《流体流速与压强的关系》这节翻转课堂实验课的课堂教学处理中，首先把需要学生自主探究得出的物理原理通过微课视频告知学生，再在课堂中通过实验验证结论，通过应用性实验解决实际问题，实现了“实验的翻转”。

3.2 课堂干什么

“流体流速与压强的关系”知识点本身比较简单，学生通过微视频自学就可以掌握得比较好了，那么课堂干什么呢？这个看似简单的知识点在生活中的利用价值是没有被学生充分挖掘出来的。笔者依据学情，设计了以下两个课堂目标：

第一，学生能够利用最普通、最常见的物品自己设计实验，验证原理，领悟物理原理就在生活之中。

第二，引导学生利用该知识，设计方案，解决生活中的实际问题。这都是开放性的实验设计，既训练了学生的创造力和想象力，又提高了学生解决实际问题的能力。

3.3 实施策略

环节一：知识点梳理。针对学生微课学习后在线过关测试中出现的问题，进行知识点梳理和易错点疑难点的解析。

环节二：“创意实验展示”环节，是课堂主要内容之一。学生能够利用最普通、最常见的物品自己设计实验，验证原理，全班没有一个实验是完全雷同的。

环节三：“合作探究”，是课堂第三个层次和主要环节。引导学生利用该知识点，解决实际问题——如何使软管变成吸尘器，吸起地面的泡沫碎屑。

环节四：“拓展创新”，是课堂的高潮和核心。依据微课视频学习的内容，设计开放性实验方案，如解决深圳滨海大道地下人行过道不通风的问题。学生在iPad上画出各种设计方案，通过AppleTV无线直播的方式，让每位学生都能把自己的iPad画面同步直播到投影仪大屏幕上展示，让全体学生都能参与研讨。充分培养了学生对所学知识的创新应用和解决实际问题的能力。同时通过平板电脑作画，通过无线互联展示，实现了信息技术在教学中的应用。

4 移动学习与无纸化教学的技术支持

4.1 理论依据

移动学习（MobileLearning）是一种在移动计算设备的帮助下，能够在任何时间、任何地点发生的学习。移动学习所使用的移动设备必须能够有效地呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流。

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移动学习在数字化学习的基础上通过有效结合信息技术带给学习者随时随地学习的全新感受，被认为是一种未来的学习模式，或者说是未来学习不可缺少的一种学习模式。

本节课在微课视频学习环节，学生充分应用到智能手机、平板电脑以及3G网络和Wifi信号，实现了随时随地的个性化学习。在线测试系统以及微课学习与过关练习结合的进阶游戏系统，都需要开发相应的互联网程序和功能性软件才能实现。笔者所在学校技术部门已经开发出相应在线平台（http://61.144.246.9/flipclassnew/Default.aspx），学生只需在移动终端打开应用就可以开展学习活动。教师则在教师端口，应用手机、iPad等移动终端及时跟进、监控、反馈，新技术的应用使教与学的互动没有了时间和空间的限制，非常便利。

4.2 课堂环节的无线互联技术

在课堂的创意实验过程中，可以通过学生平板电脑实时提交在线平台，同步智能生成结果，无需教师逐个批改。教师在课堂由“知识的讲授者”角色转变为“教练”、“辅导员”的角色。学生对地下通道改造的方案也是通过iPad画图呈现，通过无线互联技术实时提交，在大屏幕上同步直播每个愿意展示的学生的方案，与所有学生分享和探讨。

4.3 无纸化教学的实现

无纸化教学是目前欧美国家和我国香港地区许多教育机构倡导的一种利用先进科技实现的绿色教学理念。整个课程从教师到学生，从微课视频学习到课堂知识内化，从知识传授到在线练习，不使用任何纸质工具。除了实验需要的实物，其他全部通过无线网络和移动终端实现。最便捷的科技应用，不仅是教学发展的趋势，也是“环保课堂”、“低碳课堂”的理念追求。

5 结语

实践是检验真理的唯一标准，选择“流体流速与压强的关系”这个课题，是因为它不仅知识点单一，便于学生前置学习，适合“翻转”，而且应用广泛。

通过这次实践，笔者深刻体会到，教学不是工厂化生产标准产品的磨具，学生不是标准化的产品。如果我们把程式化的实验探究，翻转成应用性实验的设计和创意，让学生充分发挥想象力和创造力，敢于站在时代的前沿，应用最新科技探索未来，这样我们的学生才是充满创意和想象力的、面向未来的、独一无二的人。

参考文献：

[1]张渝江.翻转课堂变革[J].中国信息技术教育,2012(10).

[2]张金磊等.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2012(04).

[3]方海光,刘静,黄荣怀,李玉顺.基于学习对象化的移动学习资源自适应引擎的研究[J].中国电化教育,2009(07).

[4]桂耀荣.微课及微课的制作和意义[J].化学教与学,2013(5).

[5]朱美健,张天立.现代中学生素质结构调查[J].广州师院学报(自然科学版).1998(07).

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