基于翻转课堂模式的应用光学实验教学探索

边心田，陈贵宾

(淮阴师范学院　江苏省现代检测技术与智能系统重点建设实验室，江苏　淮安　223300)



基于翻转课堂模式的应用光学实验教学探索

边心田，陈贵宾

(淮阴师范学院江苏省现代检测技术与智能系统重点建设实验室，江苏淮安223300)

结合实验教学的实践和体会，并根据应用光学实验教学的特点，提出了应用光学实验翻转课堂的教学模式。实践证明，基于翻转课堂的应用光学实验教学模式对提高学生成绩，增加学生学习兴趣具有积极的作用。

翻转课堂；实验教学；教学模式

一、引言

翻转课堂(Flipping Classroom)，是近几年出现的一种新型教学模式，是国内外教育界关注的研究热点，该教学模式起源于美国克罗拉多州落基山地公园高中，2007年，该校的Jon Bergmann和Aaron Sam两位老师将授课的课件和讲解的视频上传至网络以供不能按时上课的学生使用，取得了良好的效果。由此，两位老师提出了翻转课堂的理念。2011年翻转课堂成为研究热点，开始为众多教师所熟知，并成为全球教育界关注的新型教学模式[1-4]。

应用光学实验是大学光学工程、光信息科学技术及应用专业的重要教学内容，但在实际的教学过程中，由于受实验课时、实验室开放时间、学生做实验时间及师生交流互动有限等条件的限制，以及单调的实验教学内容和传统陈旧的教学方法等的影响，实验教学效果不够理想。因此，跨越实验教学低效率的障碍，融合教育资源，提高本科生实验教学水平是摆在教育工作者面前的一项新的课题。

翻转课堂教学模式的出现，为大学应用光学实验课程的教学提供了一种新的教学思路[5-7]：教师利用计算机网络技术将实验教学视频上传至网上，学生在课前完成相关实验知识的学习，在课堂上有更多的师生沟通与交流以及学生进行应用光学实验的时间，从而解决了学生实验时间不足，师生互动交流有限的问题。本文将在国内外已有的翻转课堂研究者的经验基础上，在应用光学实验课程中利用翻转课堂的教学模式，并结合一个学期的实验教学实践说明翻转课堂教学模式在应用光学实验中的实施过程。

二、 应用光学实验翻转课堂教学模式

翻转课堂模式的产生，促进了教师角色和工作重心的转变。教学模式改变以后，教师由原来知识的灌输者变为学生知识学习的促进者和引导者，挖掘学生的学习潜力，促进学生学习的积极主动性，引导学生注重探究过程，向探究的深层思维发展，培养学生的科学素养。翻转课堂教学模型图如图1所示。

图1　实验教学的翻转课堂教学模式框图

(一) 课前准备活动

1. 教师准备学习资源

教师课前准备的学习资源包括微视频教程、电子课件、参考书籍、相关学习网站等。为了有效地组织起翻转课堂，提高教学质量，让学生在课前明确自主学习的内容、目标和方法，能按照自己的步骤学习，教师要布置学习任务单。学习任务单将学习目标、学习方法、实验视频等按照教师设计的流程组织起来，以最小偏向角法测量棱镜折射率为例，学习任务单内容见表1。其中，视频教程是学习资源中的核心内容，视频中所讲述的内容要与教学目标、教学内容相吻合，同时还应考虑学生学习的实际情况，每次实验为学生准备2-3个微视频，每个视频时间控制在10分钟左右。在视频录制过程中应考虑到如何调动学生的兴趣，引导学生主动参与到视频学习中。每段视频都根据“最近发展区域理论”制定针对性练习题，以便于学生对学习的内容进行巩固[8]。题量和难度要适中，还要根据学生的认知结构，对题目进行合理设计，以帮助学生完成已学理论向实验知识的过渡，同时也要让学生感觉到自己的进步和不足，以便激发学生的学习兴趣。

表1　学习任务单内容设计

2. 学生课前学习

学生可以按照自己的节奏轻松地观看教学视频，遇到问题可以随时查阅资料，并根据自己对知识的掌握情况对教学视频进行倒退或快进。看完视频后，结合在线练习检验自己的学习情况。

3. 利用网络进行交流

对于课前的学习，教师和学生可以通过留言板、QQ群等网络交流工具进行学生之间和师生之间相互沟通交流。在学习过程中遇到的困惑通过交流得到解答，并分享自己的收获。教师需要随时捕捉学生的学习情况，对实验学习过程中大多数都存在困惑的问题提取出来，在课堂上集中详细讲解。

(二) 组织课堂活动

在翻转课堂教学模式中，课堂活动的关键是实现学生知识内化的最大化。构建主义者认为，知识的获得是学习者在一定情景下通过人际协作活动实现意义建构的过程[9]。因此，教师在设计课堂活动时，应充分发挥学生的积极主动性，让学生在实验过程中应用所学理论知识，完成所学知识的内化。

1. 教师确定研讨问题

教师根据实验教学内容和课前互动交流中提出的疑问，总结出一些有研讨价值的问题进行安排任务，例如安排学生用实验现象判断最小偏向角位置，由小组同学合作完成。

2. 学生在实验过程中独立探索

将学生每2-3人分成一组，学生实验过程中，根据自己的兴趣对相关研讨题目进行独立解决。引导学生积极展开思考，解决问题，甚至提出更好的实验方案，有助于对知识进行内化，系统地构建出自己的知识体系。

3. 开展协作式探究，教师总结点拨

实验后，教师将重点问题融入到题目当中，同学之间采用对话、商讨的方式研究问题，以达到获取学习目标，加深重点知识掌握的目的。开展协作式探究有助于发展学生个人思维能力、增强同学之间的交流沟通能力以及同学之间相互包容的能力[10]。在翻转课堂的协作学习过程中，教师不仅要有随时捕获学生动态的能力，对于在实验过程和研讨过程中出现的问题要及时的给予指导，还要适时、适当的做出决策，提供合适的互动策略，保证翻转课堂式实验的有效进行。最后，教师再结合各个小组在做实验过程中出现的问题，将重点知识和重点问题集中进行讲授，对整个实验进行梳理，对实验做出总结。

(三) 教师对学生所做实验进行反馈评价

翻转课堂中的评价机制不同于传统课堂，教师需从学生和实验小组及整体角度对其进行整体评价，重视评价的多元性，不仅注重学习结果的评价，还注重学习过程的评价。对学生学习结果的评价主要是强调学生对所学知识的掌握程度，对学习过程的评价强调学生在课前预习、课中实验、问题研讨、活动记录、学习体会等方面的表现，是综合性的。教师还应注意学生在积极探索知识、交流沟通能力以及团结协作方面能力的培养，在知识学习过程中提高学生解决问题的能力。

三、 实验过程及学习效果分析

(一) 实验方法

本实验课程选本校物理与电子电气工程学院大二两个班级学生为对象，采用实验对照的方式进行。其中一个班采用翻转课堂教学模式作为实验班，另一个班级采用传统的“教师讲授+学生实验”的教学方式作为对照班。实验班共有学生39人，对照班共有学生40人，两个班级学习基础相当，符合对照实验的条件。

(二) 测试成绩比较

将两个班学生的测试按成绩高低排序进行统计[10]，对比两个班级的成绩曲线如图2(a)所示。实验班的平均成绩为80.46，对照班的平均成绩为78.17,通过平均成绩可以看出，实验班的平均成绩比对照班高出2.29分。

图2　成绩分布图 (a)曲线图，(b)统计图

两个班级学生的成绩按照分数段统计如图2(b)所示，由图2(b)可知，实验班学生的优秀率(80分以上)明显优于对照班，低分数段的比例显著减少。采用翻转课堂教学模式下教学，学生的成绩有了明显的进步。

四、 总结

基于翻转课堂的实验教学模式采用课前知识预习、课堂知识内化的方式，改变了传统的“灌输式”教学方式，是一种构建深度知识的教学方法。学生可以自由支配自己的学习时间，控制学习进度，实现了学生学习的主体性，同时解决了实验时间不够，亲自动手时间机会少的问题。

翻转课堂的先进性以及其教育方式的灵活性，决定了其未来广阔的发展前景[11]。翻转课堂的教学模式为实验教学带来新的思路。本文把翻转课堂教学模式引入到光学实验教学中，通过借鉴研究者已有的翻转课堂教学实践经验，对光学实验翻转课堂的教学模式进行了研究。

翻转课堂借助信息技术促进了教学方式的变革和教育教学创新，得到了广泛的认可。但在翻转课堂的实施过程中发现还存在一些有待解决的问题，如学生的自主学习习惯有待加强，学生大多只会学习教师上传的学习资料，难有自己主动搜索资源的意识。教师传统的教学理念也很容易影响翻转课堂的教学效果。因此，加强学生自主学习意识，将翻转课堂教学模式融入到实践教学中，还需要在实践教学中检验，并作进一步的研究和探索。

(责任编辑：夏璐)

[1]钟晓流，宋术强，焦丽珍.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究，2013(1):58-64.

[2]刘艳斐，乜勇.“翻转课堂”教学设计研究[J]. 现代教育技术，2015,25(2):61-66.

[3]ASH K. Educators Evaluate “Flipped Classroom” Benefits and drawbacks seen in replacing lectures with on-demand video[J]. Education Week,2012(10):6-8.

[4]汪晓东，张晨靖仔.“翻转课堂”在大学教学中的应用研究——以教育技术学专业英语课程为例[J].现代教育技术，2013,23(8):11-16.

[5]徐妲，钟绍春，马相春. 基于翻转课堂的化学实验教学模式及支撑系统研究[J].远程教育杂志，2013(5):107-112.

[6]宋朝霞，俞启定.基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J].远程教育杂志，2014(1):96-101.

[7]邢磊，董占海.大学物理翻转课堂教学效果的准实验研究[J].复旦教育论坛，2015,13(1):24-29.

[8]王红，赵蔚，孙立会，等.翻转课堂教学模型的设计——基于国内外典型案例分析[J].现代教育技术，2013,23(8):5-10.

[9]何克抗.构建主义——革新传统教学的理论基础[J].电化教育研究，1997(3):30-31.

[10]陈怡，赵呈领.基于翻转课堂模式的教学设计及应用研究[J]. 现代教育技术，2014,24(2):49-54.

[11]丁雪梅，张晓君，王鹏,等. 翻转课堂教学模式在大学实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2015,34(6):207-212.

Study on Applied Optics Experiment Teaching Based on Flipped Classroom Mode

BIAN Xin-tian，CHEN Gui-bin

(Jiangsu Key Construction Laboratory of Modern Measurement Technology and Intelligent System；Huaiyin Normal University，Huaian 223300，China)

According to the characteristics of applied optics experiment teaching，we proposed a flipped classroom teaching model of applied optics based on the flipped classroom at home and abroad and combining with practice and experiences in experiment teaching. Practice shows that this teaching mode has a positive effect to improve students’ achievement and enhance their learning interest.

flipped classroom；experiment teaching；teaching mode

G642

A

1671-9719(2016)8-0044-03

边心田(1978-)，男，山东淄博人，副教授，博士。

2016-05-12

2016-06-03

淮阴师范学院课程群教学团队课题。