翻转课堂在大学物理实验教学中的应用

宋金璠，郭新峰，石明吉，陈兰莉

（1．南阳理工学院电子与电气工程学院，河南南阳 473004；（2．南阳师范学院物理与电子工程学院，河南南阳 473061）

翻转课堂在大学物理实验教学中的应用

宋金璠1，2，郭新峰1，石明吉1，陈兰莉1

（1．南阳理工学院电子与电气工程学院，河南南阳 473004；（2．南阳师范学院物理与电子工程学院，河南南阳 473061）

伴随新的教育理念和新技术的不断涌现，信息技术与课程的整合日渐深入，目前翻转课堂已成为国内外教育改革的新浪潮，为教与学的进一步发展提供了新的思路。该文以大学物理实验课程教学为载体，以翻转课堂教学模式改革为切入点，以构建高效课堂为目标，探索一套新的教学体系。

翻转课堂；大学物理实验；教学质量；个性化学习

在数字时代，互联网技术对传统的教学活动产生了巨大的冲击。传统的面对面学习和远程教学存在着各自难以克服的缺点，使得新兴的、高效的教学方式——翻转课堂应运而生。翻转课堂是一种混合学习模式，在美国已日渐流行的［1］。传统的教学模式是教师在课堂上讲课、布置作业，学生在课下做作业。而翻转课堂则完全相反，学生课下观看视频，提问和作业则是放在课堂上，由教师答疑和解惑。课堂变成了教师与学生之间和学生与学生之间的互动平台，从而达到更好的教学效果［2］。在传统的教学模式中，教师只关注授课，想办法在有限的上课时间内，把尽可能多的知识传授给学生，完成讲授任务，至于学生是否能在课堂上消化、理解，教师并不清楚。另外随着高校的扩招，授课班级较大，讲课内容无法满足所有学生的要求，缺少互动，授课效果不佳，如何提高教学质量将是摆在教育工作者面前的热点话题［3－4］。作者以大学物理实验教学为载体，以翻转课堂教学为切入点，探索一套新的教学方法，不光教给学生以知识，还要培养其能力，提高其素质，培养具有科学素养、人文素养和专业素养的全面发展的“人”［5］。

1 翻转课堂的内涵

所谓翻转课堂，就是教师创建视频，学生在家中或课外观看视频，回到课堂上师生面对面交流和完成作业的这样一种教学模式。要理解翻转课堂的内涵并加以实施，就必须搞清楚翻转课堂是什么。翻转课堂不是在线视频的代名词。翻转课堂除了教学视频外，还有面对面的互动时间，是学生和教师一起发生的学习活动，不是视频取代教师、不是在线课程、不是学生无序学习、不是让全体学生都盯着电脑屏幕、不是学生孤立地学习；翻转课堂是一种手段，教师是学生身边的“教练”，不是讲台上的“圣人”，可增加学生和教师之间的互动及个性化接触时间，是混合了直接讲解与建构主义学习，是将课堂的内容得到永久的存档，并用于复习或补课；翻转课堂是让所有学生都能得到个性化教育的课堂。

2 翻转课堂的特点

2．1 教学视频短小精悍

翻转课堂的每一个视频都针对一个特定的问题，有较强的针对性，查找起来也比较方便；视频的长度控制在学生注意力比较集中的时间范围内，符合学生身心发展特征；通过网络发布的视频，具有暂停、回放等多种功能，可以自我控制，有利于学生的自主学习。

2．2 教学目标清晰准确

翻转课堂的视频中只显示讲解内容的PPT，讲解的语音，必要时可配合字幕同步进行，就像我们同坐在一张桌子面前，一起学习，并把内容写在一张纸上。这是翻转课堂的教学视频与传统的教学录像不同之处。

2．3 重构课程内容，学科知识点、线、面有机融合

翻转课堂用教学视频牢牢抓住视觉反射与思维关联的特性，以点、线移动配合声音引导思维，先观察后发现，同时渗透着趣味、学科思维方法和哲学思考。要求教师充分利用信息技术，引导学生把“知识点”有机连接成“知识链”，并以知识点为原点实现有效发散，最终形成立体的“知识网”。通过问题式的学习，把相关学科的知识同时学习，避免由于学科的隔离而割裂学习的内在联系性。根据学生的实际需求，使学习个性化和差异化真正实现，将传统的“线性”学习变为技术支持下的“非线性”结构化学习［6］，是一种以“学生为中心”的学习方式，形成了比较全面的知识结构体系。

2．4 复习检测方便快捷

在教学视频后面紧跟着的4～5个小问题，可以帮助学生及时进行检测，并对自己的学习情况作出判断。如果发现问题回答得不好，学生可以回过头来再看一遍，仔细思考重新作答。教学视频还便于学生一段时间学习之后的复习和巩固。同时，评价技术的跟进，使学生学习的相关环节能够得到实证性的资料，有利于教师真正了解学生。

3 翻转课堂对教师的挑战

3．1 要求教师树立教育改革的坚定信念

观念决定行为，行为决定结果。有什么样的教育观念，就会有什么样的教育行为，产生什么样的教学效果。很多教师在“分数至上”的教育环境中，已经锤炼出一整套的看家本领，形成了一种固定的教学范式和习惯，实施翻转课堂，必然要打破自己和教育环境之间的平衡，让自己处于一个新的、内心没有确切把握的动荡之中。如果没有坚定的改革信念作为支撑，教师通常是不愿意“革”自己的命的，因此翻转课堂开始实施时需要遴选教学基本功好、有心理学悟性、了解网络环境下可视化教学的特点、善于运用现代教育技术同时又积极推进翻转课堂改革的教师加入到这一创新队伍建设中来。

3．2 要求教师有较高的教育信息化素养

今天的学生，本身就生活在信息时代，对电子产品和各类软件有着天生的亲和感。但今天的教师不同，他们的青少年时代基本上都没接触过计算机，缺少与信息技术的亲近机会，如果教师不具备与教学视频编制相关技能的话，要推动翻转课堂改革是很困难的。翻转课堂要求制作的课件并非传统的视频教学，把教师讲课录像放在线上播放，这只是换汤不换药的教学方式。我们在尝试翻转课堂教学中，可以先在小范围内实施，就某一课程、某一部分内容整合学科团队的优势，逐步开展，进而发展到全校、校与校之间乃至整个互联网，让更多力量参与到教育改革的探索中来。

3．3 教师要抓住翻转课堂的关键点

为了实施翻转课堂，很多人将主要的精力都放在视频的制作上，这其实也是一个误区。视频自然重要，但比视频更加重要的是如何支配课堂时间。课堂的对话和讨论，需要教师做出精心的准备和细致的观察，真正做到因材施教。教师需要在课前准备大量的代表性问题，确实能涵盖相应的教学内容，使学生在课前观看视频时有的放矢，要求教师要善于组织课堂活动。

3．4 要建立相应的教育评价新机制

在实施翻转课堂教学过程中，打破现有的谁是教师就由谁来评价学生的传统做法，建立一种新型的评价机制。学生在学习过程中，可以观看任课教师的视频，也可以观看其他教师的视频，只要能够顺利通过学习，都应该计算学分，教师应该用平和的心态、健康的思想、积极探索的精神来完善这一新模式。这种机制，有利于优质教育资源的共享，对促进教育均衡发展也有很重要的意义。总之，翻转课堂，不在“推翻”而在“转”，转新形势下的课堂观、教师观和学生观。在课堂教学上要相信学生、帮助学生、要求学生，最终才能发展学生、成就学生。

4 实施翻转课堂的有效策略

翻转课堂是新的教学模式，实施之前，一定要先做好心理建设，鼓励师生尝试新方法、接受新考验和挑战，可以通过多种渠道提高师生构建翻转课堂的能力和水平。

4．1 提高实施翻转课堂教师基本素养的策略

在翻转课堂的实施过程中，教师的活动模式主要包括课下活动和课上活动。课下活动包括开发课程、设计问题、课件制作、视频录制和后期制作等环节，课上活动包括引导展示、安排任务、点评拓展，即深度的教学环节［7］。

4．1．1 提高教师TPACK水平和能力

TPACK是整合技术的学科教学法知识（technological pedagogical content knowledge）的简称，它描述了教师对于技术的理解以及技术与学科教学法的整合，以提供技术支持下的有效教学。它由“学科知识（content knowledge）”、“教学法知识（pedagogical knowledge）”和“技术知识（technological knowledge）”组成。在翻转课堂中，教师要完成教学视频的录制工作，就需要了解甚至掌握网络视频制作工具的使用、音频技术、视觉表达、教学内容分割和教学案例数字化处理以及资源上传和下载等一系列查找和制作资源的技术问题，必须将学科教学法知识、整合技术的学科知识、整合技术的教学法知识3种核心元素有效整合，才有可能提供有效的教学媒体来支持学习者的自主学习［8］，这可以通过教研活动、集中培训、外出进修等多种形式来提高教师的TPACK水平和能力。

4．1．2 确定课时重难点

课时重难点的准确确定，是微课质量的基础，是落实个性化指导的前提。而课时重难点的确定是基于对教材、教学内容、学生情况的深入研究。因此，结合课时重难点的确定，整合教学内容，以学科或教研室组织团队，充分发挥团队教师的优势，深入分析学生，加大教材逻辑关系研究，形成系统的、具有学科特色的微课体系，才能提高微课的实效性和趣味性［9］。

4．1．3 制作教学视频

翻转课堂中的教学视频不同于传统意义上的优质课视频或精品课视频。它们的主要差别在于：第一，时间长度不同。优质课、精品课视频的长度是45min或40min，而翻转课堂中的视频是10～20min。因此教师必须认真研究课程标准和教材，找到最核心的内容。第二，翻转课堂中的视频不是三分频，而只有声音和板书，不出现教师的形象，学生观看板书的演示、听教师的讲解，这样注意力会更集中。第三，翻转课堂中的教学视频没有师生的互动，是教师的单向传授，互动是在真实的课堂中实现的。可能会有教师将视频与在线测试相结合，也可以直接发一张纸质的测试题，用于学生的自我测试。教师备课时基本遵从4个步骤：教材整合→难点精选→教学设计→微课录制，教师将教学视频传送到互动平台上，学生登录学习，系统自动记录学生的学习数据［9］。教学视频中要求教师的讲解要语言生动，声音清晰，语速适中。视频中除显示PPT界面外，唯一能吸引学生注意力的就是教师讲解的声音。视频内容的呈现多以题目为单位，以微课的形式一开始直接切入主题，不夹杂任何提示或铺垫，且收尾迅速。在后期制作中，可增加注释、附加字幕、关键知识点放大特写以突出重点，提高学习效率［10］。

4．1．4 课堂深度教学

教师以基本问题为驱动力进行教学，引发学生进行积极的、主动的思考；翻转课堂的课内时间充分，为教与学、学与学的主体间互动提供了可能。实施翻转课堂的前置作业为个性化指导提供了内容和对象。如果将具有普遍性的问题作为课堂的话题，或将具有典型性的案例作为活动的议题，进而促成师生之间的问题研讨和经验交流，因此教师就不能够“一份讲稿次次用”、“自定问题，自问自答”，必须在课前认真研究前置作业，分清主要问题和个别问题，分别进行全班重点解答和个体针对性指导，且精心选择典型案例，引导分组讨论和班级交流。课堂内研讨不充分的案例，必将延伸到课外，促成教师之间的面对面或网络交互的实现。

课堂教学是教师的主阵地，翻转课堂的精髓是个性化的学习，要求教师具有较高的课堂教学组织能力。教师可以通过总结与分解问题、组织学生协作学习、对学习成果进行展示及评价、与学生交流互动等来提高课堂组织教学的能力和教学研究能力。

4．2 提高实施翻转课堂学生基本素养的策略

新的教学模式要求学生具备新的学习技能来保证学习效果的提升。教师要从不同方面对学生的学习技能进行培养。

4．2．1 培养学生使用现代教育技术手段和获取信息的技能

主要包括使用网络教学平台的技能、通过网络接收教师微课程的技能、进行网络信息检索的技能、获取网络信息并对信息进行整合、处理、创新、发布的技能等等。除了利用本校的学习平台外，还推荐相关的资源平台比如国家精品课程资源网、国家教师教育课程资源网、高等教育视频资源数据库、中国高校物理课程网等供学生选择，以保证教学效果和教学质量，满足各层次学生的需求。

4．2．2 培养学生自主学习的能力

翻转课堂的视频教学部分需要学生在课外时间进行学习，相应的检测也需要学生自己完成，这就要求学生必须具备独立学习的能力，从而保证翻转课堂的教学质量。

4．2．3 培养学生协作学习的能力

协作学习是个体之间采用对话、商讨、争论等形式充分论证所研究问题，以获取知识的途径。在翻转课堂上进行协作学习，有利于发展学生个体的思维能力、增强学生个体之间的沟通能力，有利于教学活动的开展和学生对于知识的获取［11］。

4．2．4 培养学生展示自我的能力

“展”即展示、交流、分享、共赢。课堂交流就是让学生大胆说话、主体参与、合作探究。通过展示交流让学生表达多样化的思维，并相互启发，相互沟通，从而达到培养学生的多元化思维能力，达到在分享中实现共赢的目的。学生通过倾听他人发言、接受教师点拨，升华思想，提升自我，最终让每一个学生享受成功的喜悦。值得注意的是，展示只是教学的一环，而不是全部。问题是展示的载体，展示是互助合作探究后对疑难问题的解读［5］。

5 翻转课堂在大学物理实验教学中的应用案例

翻转课堂要在中国的教育热土上开花结果，要促进我国的课程教学改革向纵深方向发展，需要教育工作者的长期努力和各方面的支持。近年来，我们尝试在大学物理实验教学中实施翻转课堂教学，以“十一线电位差计测电动势”为例，采用翻转课堂混合式教学模式进行教学，全班40个人分成2个大组，具体步骤如下：

第一步：观看教学视频。这一环节需要教师具有较高的现代教学技能功底，教学视频精练、内容重点突出、教学风格朴素。在视频中主要讲解：（1）11线电阻线板的组成、原理；（2）灵敏检流计的原理及使用方法；（3）使用标准电池的注意事项；（4）线式电位差计的测量原理及补偿法的实质。通过讲解让学生明确实验原理及实验内容，对实验仪器及其构造有了初步的印象。

第二步：提出问题。（1）怎样通过十一线电位差计测量电动势？待测电源的电动势怎样计算？（2）如果实验中检流计总往一边偏转，怎样处理？（3）怎样提高线式电位差计的灵敏度？（4）什么叫“补偿”、“比较”法？以上两步均为课外进行。

第三步：组织课堂教学。学生进入实验室现场操作。每个大组20人，单人单组进行实验。现场操作、设计记录表格、记录数据、判断实验结果、计算误差。

第四步：分析误差原因。实验误差可能有多种原因：（1）电阻丝粗细不均匀或电阻率不均匀；（2）检流计指针没有完全处于零刻度就开始读数；（3）实验过程太长或环境温度明显波动导致标准电池的电势出现比较大的变化。

第五步：改进实验。针对实验中的误差，提出自己的设计方案。如：（1）将板式电阻改为数字滑动变阻器；（2）直尺上镶磁性物质，使之与移动铁片相互作用；（3）把直尺读数改为自动读数器；（4）将电阻线绕成圆柱状，方便读数（类比分光计读数盘）；（5）改滑块为接触式圆孔，使电阻线接触穿过。这一步可以在课下进行，或者体现在课程论文或课程设计中。

学生通过学习，自学视频、回答问题、现场操作、误差分析和改进实验，“记住”的知识更多了，并且丰富了想象，拓展了视野，提高了创新能力。

6 体会与展望

翻转课堂是一种教学形态，它是一种融学生认知建构与情感激活、教学控制与情境创设为一体的教学形态。提高教学质量、培养合格的人才是高等教育永恒的主题，是教师永远的追求。通过在大学物理中实施翻转课堂教学，取得了一些成效。

我校大学物理教研室共8个人，承担着全校的大学物理及大学物理实验课程，平均每学期选课人数均在2 000人左右，超负荷的工作量和重复劳动还不能保证较高的效率和较好的教学效果。翻转课堂特有的教学模式可以避免这一现象的发生。教师的讲课内容体现在教学视频中，一次制作多次使用。同时还可以整合全体教研室乃至所有物理教学资源，让学生接触到多种风格的教学，实现真正意义上的资源共享。

在教学中尝试运用翻转课堂模式，它涉及学校、教师、学生3个方面，都要转变观念才能提高质量。学校要以提升教学质量为核心，激励教师重视教书育人，在政策措施上予以保障，并营造重视教育的氛围；教师要从以“教”为主，转变为引导学生以“学”为主，应更多地与学生互动交流，启发学生思考；学生要从“被动”学习改变为积极“主动”探究学习，以提升能力为学习目标，避免功利性。总之，要使翻转课堂教学模式能够更好地在实践中应用，还需要教育教学研究者不断地探索、总结并逐步完善教学各环节，更加高效地促进学习者的学习。随着信息化技术的发展，翻转课堂必将为信息时代的教与学提供新的思路，使教学质量和教学水平再上新台阶。

（References）

［1］王长江，胡卫平．技术促进教学：发展、演进和启示［J］．现代教育技术，2013：23（10）：15－20．

［2］埃里克马祖尔．同伴教学法［M］．朱敏，陈险峰，译．北京：机械工业出版社，2011．

［3］栎风．乘着MOOCs歌声的翅膀：复旦大学陆昉副校长访谈录［J］．物理与工程，2013，23（6）：3－5．［4］詹泽慧，李晓华．混合学习：定义、策略、现状与发展趋势：与美国印第安纳大学柯蒂斯·邦克教授的对话［J］．中国电化教育，2009，（12）：1－5．

［5］李根全，宋金璠，张萍，等．优化教学模式 构建高效课堂：以固体物理学课堂教学为例［J］．南阳师范学院学报，2013，12（9）：55－59．

［6］岑健林．“主动”学习模式的研究与憧憬：从信息革命到学习革命［J］．中国教育信息化，2013（18）：21－24．

［7］王长江，胡卫平，李卫东．“翻转的”课堂：技术促进的教学［J］．电化教育研究，2013（8）：73－78．

［8］杨伟杰．翻转课堂：转变与挑战［J］．教学与管理，2013（10）：93－95．

［9］张福涛．基于学校特色的翻转课堂实施探索［J］．中国信息技术教育，2013（12）：13－16．

［10］张金磊．“翻转课堂”教学模式的关键因素探析［J］．中国远程教育，2013（10）：59－64．

［11］朱宏洁，朱赘．翻转课堂及其有效实施策略刍议［J］．电化教育研究，2013（8）：79－83．

［12］钟锡华．现代光学基础［M］．北京：北京大学出版社，2003．

Application of flipped classroom in university physics experiment teaching

Song Jinfan，Guo Xinfeng，Shi Mingji，Chen Lanli
（1．School of Electronics and Electrical Engineering，Nanyang Institute of Technology，Nanyang 473004，China；2．College of Physics ＆Electronic Engineering，Nanyang Normal University，Nanyang 473061，China）

Accompanied by the continuous emergence of flew ideas and technology，the integration of information technology and curriculum is deepening day by day，nowadays，the flipped classroom is becoming a new wave of education reform at home and abroad，which provides a different way for the further development of teaching and learning．Taking the University Physics Experiment curriculum teaching as a medium，this article explores a new teaching system that takes the reform of teaching mode as an entry point and aims at constructing effective classroom．

flipped classroom；university physics experiment；teaching quality；individualized learning

G642．4

A

1002－4956（2015）3－0033－04

2014－07－10 修改日期：2014－09－12

河南省高等学校教师教育精品资源共享课程建设项目“中学物理教学技能与教学设计”（豫教〔2013〕136号）；河南省教师教育课程改革研究项目“基于教师专业标准下的教师职前职后一体化发展模式的研究与实践”（豫教〔2014〕136号）；南阳理工学院专项经费资助项目

宋金璠（1965—），女，河南南阳，教授，主要从事教育研究和大学物理教学．

E－mail：sjf200936＠163．com