将翻转课堂教学模式应用于大学物理教学的实践研究

将翻转课堂教学模式应用于大学物理教学的实践研究*

张拥军

(合肥工业大学电子科学与应用物理学院安徽 合肥230009;

蚌埠医学院公共课程部安徽 蚌埠233000)

林 辉

(合肥工业大学电子科学与应用物理学院安徽 合肥230009)

吕道文

(蚌埠医学院公共课程部安徽 蚌埠233000)

景 佳

(合肥工业大学电子科学与应用物理学院安徽 合肥230009)

*2014年安徽省高等教育省级振兴计划项目，项目编号：2014zytz014;安徽省教育厅质量工程省级教学研究项目，项目编号：2014jyxm027

摘 要：针对大学物理课程教学所面临的现状和遇到的一些问题，将近年来在国内外颇受关注的翻转课堂教学模式应用于大学物理教学，构建相应的教学流程与模型并组织教学实践，通过测试、问卷调查等形式分析该教学模式对提高大学物理教学效果的作用.

关键词：大学物理翻转课堂教学模型

收稿日期：(2014-10-20)

作者简介：张拥军(1977-)，男，硕士生，讲师，主要从事大学物理课程教学与研究工作.

大学物理学是高等学校理工科重要的一门公共基础课程.打下牢固的物理基础不但有利于学生专业知识的学习，也影响到学生未来的发展.国际纯粹物理和应用物理联合会第23届代表大会决议中指出，物理学对人类未来的进步起着关键的作用[1].

随着高校教学改革的不断深化，同时社会对培养高素质、创新型人才的呼声也越来越高，传统的大学物理教学已经不能够很好地适应当前新形势的要求，大学物理课堂教学必须要与时俱进，开拓创新，进行改革.为此，从事大学物理教学与研究的老师们进行了许多有益的尝试与探索，其中翻转课堂教学模式是近几年来比较受关注的热点之一.

1大学物理课程教学现状和翻转课堂教学模式

1.1大学物理课程教学现状

很多学生对大学物理课程“又爱又怕”，“爱”是因为他们在中学阶段系统地学习过物理课程，能意识到大学物理课程对专业学习、未来发展的重要性；“怕”是因为大学物理知识理论性较强，内容比较抽象，需要较深层次的高等数学知识等[2]，比较难学.故大学物理课程的境遇有点尴尬，其原因主要有：教学内容陈旧，不能结合专业特点；教学方式相对单一，很难兼顾每个学生的自身特点；教学手段单调，不能很好地调动学生的学习兴趣；考核方式不合理，应试化学习倾向明显，忽视对物理思想、物理方法的学习和掌握，限制了学生的想象力和洞察力，很难培养出学生对物理的直觉思维，甚至部分学生通过考前突击复习也能取得不错的成绩.

1.2翻转课堂教学模式

翻转课堂英文名称为“FlippedClassroom”，通常也称为翻转教学、颠倒课堂、翻转学习等.翻转课堂是指学生在课前利用教师制作的数字材料(多媒体课件、音视频材料等)自主学习课程，然后在课堂上参与同伴和教师的互动活动(释疑、解惑、探究等)并完成练习的一种教学形态[3].

1.2.1什么是翻转课堂

翻转课堂最早出现于2007年，美国科罗拉多州(Colorado)“林地公园”高中(WoodlandParkHighSchool)的两名教师将录制好的多媒体教学视频上传到网络，让学生晚上在家看教学视频，白天在课堂上完成作业，并对学生在学习中遇到的困难进行讲解与讨论.因为这种教学模式与传统的课堂正好相反，所以称之为“翻转课堂”.翻转课堂这种教学模式自出现后引起人们极大的关注，来自世界各地的许多教师将这种模式用于小学、初中、高中乃至成人教育，来教授西班牙语、科学、数学，这种教学模式也受到了学生的广泛欢迎[4].

翻转课堂的实质就是利用教育技术和活动学习从根本上影响学生的学习环境[5].这种教学手段能充分利用教学时间，使师生之间能充分交流.学生需要自己熟悉学习环境和教学内容，不再是完全被动地去学习；教师是教学的参与者与指导者，而不再是知识的权威与灌输者.这种变换把翻转课堂的优势完全地体现了出来.首先，学生可以自己掌控学习节奏，使个性化的学习成为可能.其次，通过在自我学习的过程中发现问题、解决问题，可以提高学生的学习成就感.再次，能增加教学中的师生、生生互动.许多实施翻转课堂的教师强调，翻转课堂最大的好处是改变了教师与学生相处的时间[3]，让教师更了解学生，同时也颠覆了传统的课堂管理方式.

1.2.2应用翻转课堂需要具备的基本条件

首先，学生需要有较好的自学能力、自我约束能力.其次，学生愿意尝试并配合教师进行翻转课堂教学模式的体验与尝试.再次，学生需要具备一定的硬件条件，且能熟练地运用各种网络教学平台及使用各种多媒体资源.第四，教师要设计教学流程及提供良好的学习素材.

1.2.3翻转课堂应用于大学物理教学的可行性

为了调查将翻转课堂教学模式应用于大学物理课程的可行性，以获得第一手资料，首先，笔者进行了一次问卷调查.调查对象为拟进行翻转课堂教学的2013级制药工程班56人，调查内容包括是否愿意尝试新的教学模式、学生多媒体设备拥有情况、能否有方便的互联网络可供使用、能否熟练使用多媒体设备及网络资源等多个方面.调查结果显示，愿意尝试新的教学模式的学生占89.3%，拥有电脑或智能手机的学生占96.4%，能方便地接入互联网或与其他同学共享互联网的学生达100%，能熟练地使用多媒体设备的学生占85.7%，能熟练地使用网络平台或网络资源的学生占32.1%.从以上调查结果中可以看出，在学生中已经具备了开展翻转课堂的基本条件.其次，从教师的角度来说，由于多媒体教学的普遍开展，教师在多媒体素材的编写与制作方面已经具备了一定的基础，而且校园网络的使用也非常方便，故能够胜任常规教学资源的制作、学习资源的发布与管理等任务，有部分教师在多媒体素材的制作与网络资源的利用上已经积累了非常丰富的经验.再次，作为新世纪的大学生，部分已经具备了一定的自主学习能力和自我约束能力，能够按照教师的要求去开展自主学习.尽管少数学生的自主学习能力不强，但在同学、老师的带动下，能够胜任对大部分知识内容的自主学习[6].

总之，从以上几个方面可以看出，在大学物理教学中应用翻转课堂的教学模式是可行的，学生对新的教学模式充满了兴趣并愿意去亲身体验，而教师也期待着能探索出一种新的教学模式，以改变大学物理课程目前的教学现状.

2翻转课堂在大学物理课中应用的教学模型设计

建构主义的学习观理论指出，学习是一个以学习者已有知识和经验为基础，通过个体与环境的相互作用，主动建构意义的过程.学习者不是被动地接受知识, 而是积极主动地建构知识[7].也就是说，学习不简单是知识由外到内的转移和传递，而是学习者主动地建构自己的知识经验的过程，即通过新经验与原有生活知识经验的相互作用，来充实、丰富和改造自己的知识经验.为了探索将翻转课堂教学模式应用于大学物理课程教学，笔者选择了《大学物理学》中3个章节的教学内容，进行了翻转课堂教学模式的尝试.选择我校2013级的两个班级进行试验，以A班(56人)作为试验样本，另一个平行班级B班(52人)作为对照样本，以便于比较不同教学模式的教学效果.通过对前测成绩的独立样本t检验可知，两个班级对测试部分基础知识的掌握无明显差异.根据翻转课堂教学模式的特点以及建构主义学习理论，在参考已有教学模型的基础上，构建出了大学物理教学的翻转课堂教学模型.该模型主要由两大部分组成.

2.1课前自主学习模块

2.1.1确定教学目标，编写导学单，组织课前导读

教学目标是否明确、具体和规范，直接影响到教学能否沿着预定的、正确的方向进行[8].而导学单是教学内容安排的开始，它不仅仅是教学内容的安排流程，更是承载了教师的教学理念.导学单与教案不同，它是以学生为认知主体，按主体的学习规律来思考和安排学习方式、程序和内容，在编写导学单的过程中转换编者角色很重要[9].因此在学习新的内容之前，教师要站在学生的立场上合理编写导学单，设置教学内容的各导读环节.导学单内容应包括：明确学习目标、主要学习内容以及学习的重难点；设置导学问题，由浅入深逐步引导学生学习和掌握所学的内容，且应尽量将物理思想和思维方法融入到问题之中.这些问题的主要作用是帮助学生掌握所学内容的大体脉络，不一定要求学生能马上给出答案，而是让学生能带着问题去学习；设置适当的问题以检测学生自学的效果，该部分问题要求学生在学习完教学内容后尽量能够给出答案；记录学习中遇到的疑问或是自己的一些想法与收获，以便在课堂上讨论或与老师、同学分享.

2.1.2以多种形式呈现教学内容

翻转课堂之所以在国外得到很好的推广，得益于网络教学视频在教学中的广泛应用.据调查[5]，2007年，有15%的观众利用在线教育视频进行学习，2010年增至30%.在线网络课程不仅涉及历史等文科领域而且扩展至数学、物理学和经济学等领域.能否将翻转课堂这一模式很好地应用于大学物理课程，很重要的一个因素是能否制作出高质量的学习素材.为适应不同学生的学习风格和习惯，教学素材应以多种形式呈现给学生.例如PowerPoint课件、教学视频、图片、网页、MP3文件、Flash动画、Authorware课件或动画等.授课的主要内容可在PPT课件中展示，对于一些学生难以理解的知识点，可以适当地运用图片、动画或是音视频文件帮助学生去理解.而教师的教学录像中可以结合以上这些素材形式，针对教学内容的重点和难点有的放矢地进行讲解，每一段教学视频包含的知识点不宜太多，时长一般控制在10～15min之内.

2.1.3以自主学习与合作学习相结合的形式组织课外学习活动

任何人的成功都离不开自主学习，但我们在肯定自主学习的同时，也不能忽视合作学习的作用.因此，尝试将自主学习与合作学习相结合不失为一种好的课外学习方式.课外学习过程的流程为“独立思考—小组讨论—汇报交流—产生新的问题……”.首先，学生进行自主学习.根据教师提供的不同形式的学习资源以及知识导航，自主进行学习，对学习内容做一个大概的掌握和理解，对于重点和难点内容要侧重学习，力争能比较明确地理解内容.学习过内容之后，结合导学单上提供的检测问题，检测自主学习的效果.对于自己一时难以解决的问题或是短时间内很难充分理解的内容，做好记录以便在小组交流时与同学一起讨论.其次，进行合作学习.让学生进行小组交流讨论，先请一位学生对本次学习的主要内容做一个总体汇报，然后每位学生提出自己在学习中遇到的问题，互相交流讨论，以期获知答案.对交流讨论后仍然不能解答的问题，记录汇总后待课堂上提出与老师及全班同学一起交流讨论.为了最大程度地发挥小组交流学习的优势，小组的划分要按照优势互补、相互促进、有利竞争、方便交流、动态平衡的原则进行.

2.2课堂学习交流模块

翻转课堂并非简单地等同于课前预习，其根本目的是通过学生课前的深度学习，能真正将课堂上的互动交流推向更高层次.传统的教学过程通常包括知识传授和知识内化两个阶段，教师在课堂上通过讲授来完成知识传授，而学生通过课后作业、操作或实践来完成知识的内化.而翻转课堂正好颠覆了这种教学传统，知识传授通过之前的自主探究及小组交流过程来实现，而知识内化的过程则在课堂上经老师的帮助或在同学的协助下实现.课堂上先让每个小组推选出的代表对学习内容进行简短的汇报，并提出每个小组讨论交流后没有解决的问题.教师在每个小组汇报结束之后应对每个小组的学习和汇报情况进行点评.然后对学习的内容进行大体上的讲解，主要是针对学生汇报当中没有理解的或是理解不够透彻的内容进行讲解，对每个小组提出的问题进行汇总整理后组织学生讨论，引导学生得出正确的结论，对于有争议性的问题，鼓励学生多查资料、多争论，以期在想法上能撞击出火花.对于课堂讨论之后还是被问题所困惑的学生，可以再成立学习辅导小组，由对课程内容掌握较好的学生对他们进行课后辅导，必要的时候教师也要参与辅导.

3翻转课堂教学模式的效果分析与评价

在尝试翻转课堂教学模式试验前后，分别就所选择教学的3章内容，对两个班级的学生进行知识测试.使用SPSSforWindows19.0软件对测试成绩进行统计分析，以掌握翻转课堂教学模式对大学物理教学效果的影响情况.前测内容主要是所选章节的基础知识，目的是判断测试组学生和对照组学生在基础知识的掌握上有无明显差异，满分为100分.而后测内容则偏重于对所选章节内容的理解与应用，满分为100分，目的是判断新的教学模式对提高学生的大学物理成绩有无明显效果，并结合问卷调查的形式了解学生对实施翻转课堂教学模式的意见和想法.对前测成绩进行独立样本t检验获得的统计结果如表1和表2所示.

表1　试验班与对照班前测成绩统计表

表2　试验班与对照班前测成绩独立样本t检验统计表

如表1所示，试验班前测平均成绩为72.9分，对照班前测平均成绩为73.8分，从平均成绩来看，两个班的前测成绩差距很小.

如表2所示，F值为0.569，伴随概率0.452>0.05.可认为试验班和对照班成绩的方差相等.在t检验结果中，选择方差相等的行数据为两个班级的t检验结果数据.t值为0.478，概率0.633>0.05.故可认为试验班和对照班基础知识测试成绩显著性差异不明显.

对后测成绩进行独立样本t检验获得的统计结果如表3和表4所示.

表3　试验班与对照班后测成绩统计表

表4　试验班与对照班后测成绩独立样本t检验统计表

如表3所示，试验班后测平均成绩为79.3分，对照班后测平均成绩为75.0分，从平均成绩来看，两班后测成绩有了一定的差距.

如表4所示，F=3.386，伴随概率0.069>0.05,可认为试验班和对照班的后测成绩的方差是相等的.在t 检验结果中，选择方差相等的行数据作为两个班级的t检验结果数据.t值为-2.090，伴随概率为0.039<0.05.故可认为试验班和对照班在所选择3章内容的后测成绩具有一定的显著性差异.

从以上的分析结果可以看出，在大学物理教学中进行翻转课堂教学模式试验对提高教学效果是有一定作用的.另外，通过调查问卷及平时通过与学生交流反馈得知，开展翻转课堂教学有利于激发学生的兴趣，调动学生主动学习的积极性，提高学生自主发现、探究的能力，培养学生对大学物理的直觉思维.课堂上教师与学生双向互动，气氛更活跃，学生参与性更高；培养学生合作的精神、激发思维；促进师生共同进步.

4总结与思考

大学生的学习既具有自主性又具有探索性[10]，广大教师需要认真思考如何让学生在研讨式教学、课外学习中得到较好的发展[11].通过翻转课堂教学在大学物理课程中的试验研究不难看出，该模式对提高大学物理教学效果有一定的作用.另外，通过近两个月的翻转课堂教学试验，学生自主学习能力得到了加强，信息素养也在逐渐提高.当然，这很大程度上依赖于教师的精心准备以及学生的积极配合.但同时我们也应该注意到，还有些主客观因素在制约着这种新教学模式在大学物理课程中的实施.比如学生和教师是否都能适应翻转课堂教学模式；大班教学中很难应用翻转课堂教学模式；对于少数不适应这种新教学模式的学生，如何能通过其他教学方式进行弥补；教师需要在课外花更多的时间与学生交流讨论等.因此，作为近年来在国内外颇受关注的教学模式——翻转课堂，要想使其“本土化”，并真正改变大学物理课程的教学现状，还需要广大教师去充分实践和总结.

参 考 文 献

1第23届国际纯粹物理和应用物理联合会(IUPAP)代表大会通过决议五 物理学对社会的重要性.大学物理，1999，18(07)：40

2董少光.大学物理教学与理工科学生学习现状的思考.中国西部科技，2008(07)：73～75

3张渝江.翻转课堂变革.中国信息技术教育，2012(10)：118～121

4张跃国，张渝江. 透视“翻转课堂”.中小学信息技术教育，2012(3)：9～10

5http://blogs.kqed.org/mindshift/2011/09/the-flipped-classroom-defined/，2014.10

6马秀麟，赵国庆，邬彤.大学信息技术公共课翻转课堂教学的实证研究.远程教育杂志，2013(1):79～85

7吕耀中，王新博.论建构主义学习观.青岛科技大学学报(社会科学版)，2003(19)：98～100

8董金玲.新课程背景下高中地理教学目标的设计. 教书育人，2011(29)：75～76

9张晓冰.浅谈物理课堂教学——别让导学单“迷”了眼.物理教师，2013,34(12)：94～95

10畅肇沁.大学生学习特点探究.山西师大学报(社会科学版)，2010(9)：131～133

11叶信治.从美国大学教学特点看我国大学教学盲点.高等教育研究，2011(11)：68～75

Practical Research on Mode of Flipped

Classroom Teaching in University Physics Teaching

Zhang YongjunLin HuiLü DaowenJing Jia

Abstract:According to the current situation of university physics teaching and some of the problems encountered，we apply flipped classroom which is popular at home and abroad in recent years to university physics teaching，and have built related teaching process and mode，in addition，we organize teaching practice through testing，questionnaires and other forms to analyse the effectiveness of the teaching model in improving university physics teaching.

Key word: university physics；Flipped Classroom；teaching model