大学物理实验翻转课堂实施策略分析与实践效果研究

杨 欢，刘向远，赵敏福，赵江东，吴兴举，张穗萌

(1.皖西学院 实验实训教学管理部，安徽 六安 237012；2.皖西学院 原子分子与光学应用研究中心，安徽 六安 237012)

随着信息技术不断发展并逐步应用于教学，翻转课堂作为一种新兴的课堂教学模式，对传统课堂中课上进行知识传授、课下进行知识内化的教学模式产生了巨大冲击，这一教学模式为我国课堂教学改革提供一种崭新的思路和方向[1-6]。因此，近年来这一教学模式得到了国内高校很多专家与学者的关注，并在各种课程上进行了理论和实践的研究[7-15]。但是这些研究，尤其是实践大多是针对理论课程，而在实验课程上进行相关研究的相对较少。在众多实验课程中，大学物理实验作为高校理工科学生所学习的一门重要基础课程，具有内容丰富、量大面广特点，传统实验教学模式中学生过多依赖课堂上老师的讲解与演示，学生课前预习效果差的缺点十分显著，教学质量急待提高。翻转课堂正好为我们提供了一个改进大学物理实验教学模式的途径。那么开展大学物理实验翻转课堂实践的策略如何，实践的教学效果又如何都是值得我们探讨的重要内容。本文在前期我校大学物理实验教学资源库建设的基础上对实施策略、实践过程进行了研究，并对实践效果进行了调查、分析和探讨。

1 翻转课堂在大学物理实验教学实践中的实施策略

1.1 完善课程内容分级，精选实验项目

大学物理实验课程教学内容丰富，每个实验项目知识点、难易程度、学生实验技能训练目的不尽相同，传统教学内容分级方法已不再适用翻转课堂教学模式。为此我们打破传统普通物理实验与近代物理实验之间界限，对教学内容进行了重组、融合，将该课程分为一级实验、二级实验和三级实验共三个层次，形成从低到高、从基础到前沿、从接受知识到培养综合能力，逐级提高的课程新体系。

大学物理实验课程实验项目众多，选择合适的实验项目对于开展本次实践至关重要。二级实验属于综合性物理实验，此类实验项目是为了巩固学生在一级实验阶段的学习成果，培养学生对基础实验技能的综合运用能力。将翻转课堂引入该课程教学可以从二级实验入手，其优点主要体现在：首先二级实验项目在整个教学体系中处于承前启后的地位。学生在一级实验已学基本实验技能的基础上，可以利用所掌握知识完成二级实验课前的自主学习工作，实现课堂的翻转。其次，在一级实验学习过程中，学生已经适应了传统的教学方法，在二级实验教学过程中开展翻转课堂教学实践，能够让学生充分认知这一新的教学模式相对传统课堂的优缺点，并对其形成更加客观的评价，有利于我们对教学实践效果的分析。

1.2 依托综合管理平台，丰富学生课前学习途径

2015年我校基础实验中心搭建了综合管理平台，校内学生可以登录管理平台，根据自己的空闲时间预约实验的上课时间。我们将制作的各种教学资源上传至基础实验中心综合管理平台(如图1-4所示)，并及时更新。通过该平台以及QQ等交互工具积极引导学生课前利用综合管理平台下载相关资源或在线观看，完成课前的学习工作，进而丰富学生课前的学习资源和途径，为我校大学物理实验翻转课堂的顺利实施提供了必要的软件支撑。

图1 综合管理平台教学视频资源

图2 综合管理平台教学课件资源

图3 声速的测量教学视频

图4 分光计的调节与使用教学视频

1.3 积极引导学生自学，保障实践有效实施

翻转课堂实践的重要环节是积极引导学生自主学习和探究，让学生成为课堂的主人。为了达到这一目的，我们在课堂上采取多种方法，积极引导学生自主学习。例如：在课堂上老师通过提问等方式积极了解学生课前学习效果，引导学生在课堂上对教学内容进行回顾性学习，并对学习过程中遇到的问题以及重点和难点进行探究，进而让学生在课堂内化知识的过程中通过主动探究的方式准确掌握并消化这些教学内容。另外，我们将参加实验的学生分组，一方面采用加分等措施积极调动课堂气氛，鼓励各种课堂交流活动，探究所遇到的问题；另一方面学生可以借助手机、电脑等在课堂上对教学视频进行回顾性学习，自主分析并解决相关问题。对于课堂上内化知识过程中解答所遇到问题的同学，我们创造性的让他们在课堂上与老师共同承担各种辅导任务，引导其他学生进行问题的探究。这样做一方面能够加深参与辅导的学生对所学知识的理解和掌握，另一方面也能够活跃课堂相互讨论的氛围。

1.4 建立实验成绩评价体系，客观评价学生实验成绩

我们打破传统的操作成绩和实验报告成绩评价标准，建立了新的成绩评定体系。新的成绩评定体系由五部分组成，分别为课前学习成绩(30%)、课堂操作成绩(教师评定占20%，小组互评占20%)、加分成绩(15%)、实验报告成绩(15%)。其中课前学习成绩主要由教师通过课堂提问等方式加以评定；课堂操作成绩的评定分为两个部分，分别为教师评定和小组互评，教师通过每位学生的实际操作情况以及与学生的各种交流结果给出相应的评价；小组互评则由相互讨论的各小组根据每个小组实验的完成情况以及对问题的探究与解答情况给出相应的评定；加分成绩指对于课堂上讨论积极的学生以及参与并承担各种辅导任务学生给予相应的加分鼓励。实验报告成绩指根据学生对于数据处理的结果以及相应问题的回答由老师给出相应的评定。通过具体的实践我们发现，这种评价体系使得学生不仅亲自参与到课堂知识的内化和探究中，而且还参与到了最终实验成绩的评定中，有效地调动了学生课堂上自主学习相互讨论的积极性，增添了课堂上求知的氛围。

2 翻转课堂实践效果分析

本次开展的实践对象为2015级理工科专业学生，实践教学内容为二级实验，共20学时。对于实践效果的分析方法采用的是匿名问卷调查和随机访谈的形式，调查内容涉及教学实践满意度、教学实施过程、教学效果以及总体评价等。参与调查的学生共计529人，问卷全部回收且有效。下面结合此次调查结果对本次实践效果进行分析，在分析的过程中，我们采取对问题答案赋值的方法(三问题答案按评价水平分别赋值2、1、0分，四问题答案按评价水平分别赋值3、2、1、0分)，并对学生回答相关问题的得分平均值和标准偏差做了计算。

2.1 实践满意度问卷调查结果分析

调查的第一部分为参与度与满意度，共设置3个问题，调查结果如表1～2所示。

表1 学生参与度调查

由表1可见，有27.79%的学生在之前的学习中参与过翻转课堂教学模式，这些学生大多是在高中学习时接触过，这也反映了我校开展这项实践的必要性；有72.21%的学生此前并没有参与过这种教学模式，这一结果表明本次实践的对象大多停留在对这种教学模式的感性认知上。另外通过表1可以看出，关于上述问题的回答均分基本为1分，也就是说更多的学生听说过但没有亲身参与实践，这在客观上也增强了学生参与本次实践的积极性。

由表2可见，学生对将翻转课堂引入大学物理实验教学过程以及教师自制的教学视频感到满意的分别占总调查人数的82.80%和93.00%，这两个问题学生的平均得分也在2分以上，这一结果肯定了我们所开展的各种教学资源建设以及整个实践活动，总体来说满意度较高。另外从表2我们发现，学生对教学视频满意度的得分更高，接近2.5分，这说明我们为了开展本次实践而自制的教学视频质量得到了学生的广泛认可。

2.2 实践实施过程问卷调查结果分析

调查的第二部分为教学实施过程，共设置4个问题，调查结果统计情况如表3～6所示。

由表3可见，有96.41%的学生课前通过观看教师自制教学视频等进行了课前的学习，其中有59.55%的学生课前完整地观看了教学视频，学生回答该问题的得分也在1.5分以上，这一结果充分反映了我们依托综合管理平台积极引导学生进行课前学习收到了成效，这也为我们此次实践的顺利开展打下了基础。相比传统课堂，翻转课堂更强调课堂上主动提问探究以及学生分组讨论，如表4所示，在所调查的学生中有92.06%的学生认为主动提问和分组讨论是重要的，学生的得分也在2.3分以上，这从另一个侧面反映了学生通过本次实践形成了对翻转课堂的客观认识。在传统实验课堂上，学生遇到问题更多的是请教老师，而从表5的统计结果可以看出，在遇到问题首先采取解决途径的调查中，请教老师解决、观看教学视频等资源自主解决、和同学分析探讨解决的学生所占比例分别为11.72%、31.76%、56.52%。

表3 学生课前学习情况调查

表4 实施过程学生认知调查

表5 学生解决问题途径调查

表6 学生内化知识途径调查

我们尤其注意到，和同学分析探讨解决问题的学生数超过半成，与传统实验教学模式相比，请教老师解决问题的学生人数比例明显减少；但让我们意外的是仍然有三分之一的学生是通过观看教学视频等资源自主解决所遇到的问题，这也是我们所忧之处，这一结果说明学生虽然认识到了分组讨论的重要性，但是主动参与各种讨论的积极性还有待提高，这可能与学生长期养成的学习习惯有关，这一问题也为我们以后相关的实践活动积累了经验，同时也提出了严峻的挑战，因此，如何进一步激发学生参与课堂分组讨论的兴趣和积极性成为我们今后需要进一步研究的重要内容之一。通过表6可见，在最喜欢的教学活动调查中，喜欢与教师或者同学进行课堂互动和交流的占比64.84%，但我们发现仍然有30.43%的学生喜欢独立自主完成实验，这一调查结果也再次验证了我们上面提到的关于学生参与课堂分组讨论的兴趣和积极性的所忧之处。

2.3 实践教学效果问卷调查结果分析及总评

调查的第三部分为教学效果，共设置3个问题，调查统计结果如表7-9所示。

如表7所示，经过调查发现有30.62%的学生认为翻转课堂的引入对于提升学习该课程的兴趣非常有帮助，有59.36%的学生认为有帮助，学生对该问题回答的得分平均值也在2分以上，这一结果表明该教学模式对于增加学生的学习兴趣作用明显，在提升教学效果方面起到了重要的作用。由表8可见，在学生能力提升方面，有81.66%的学生选择自主学习的意识和能力，46.50%的学生认为实验操作能力得到了改善，60.49%的学生认为自己的分析问题和解决问题的能力得到了提高。通过这一调查结果可见，本次实践有效的改变了学生在传统课堂依靠教师讲解和演示的学习方式，自主学习的意识和能力得到了更加显著的改善，同时学生的各种能力也得到了显著的提升。另外如表9所示，关于改善课堂教学内容情况调查结果表明，有70.70%的学生表示自己的听课效率得到提高，能够更好地接受并掌握知识，39.89%的学生认为课堂活动更加丰富，55.95%的学生认为自己的课堂参与度提升，51.42%的学生认为自己的协作与交流能力得到了提高，这一部分调查结果表明，我们开展的实践收到了较好的教学效果。但是我们通过表9尤其注意到，认为课堂活动更加丰富的学生比例是唯一没有达到半成的，这也从另一个侧面提醒我们今后需要使用更多的方法和手段活跃课堂的氛围，这也是值得深入研究的重要内容之一。

表7 提升学生学习兴趣调查

表8 提升学生能力情况调查

表9 改善课堂教学内容情况调查

调查的第四部分为总体评价，并要求学生对今后的实践工作提出自己的意见和建议。调查结果如表10所示。

表10 实施效果总体评价调查

由表10可见，在参加此次教学模式实践的学生中有98.87%认为翻转课堂适用大学物理实验课堂教学，学生回答该问题的平均得分也在达到了1.37分。这一结果表明我们所开展的实践工作得到了学生的广泛认可。

另外在学生提出的意见中，大多数学生肯定了本次的实践工作，并希望今后这种教学模式能够应用到更多的课程教学中去，同时提出了一些建议。例如：教学视频操作内容拍摄更加详细一点，着重强调重难点和易错点；可以将上课的问题放在教学视频或者讲义中，供学生课前学习思考；进一步加强对学生相互讨论的引导，活跃课堂氛围；教学资源更加丰富；教学视频清晰度进一步提高，在视频中可以配上相应的文字说明；课前提供学习指导；实践过程应充分考虑到实验的难易程度；甚至有的学生提出课堂上随机抽取学生上台讲解和演示实验过程，加深对所学内容的理解和掌握。这些建议为我们今后进一步改进教学方法积累了宝贵的经验。

2.4 相关性分析

为了进一步对实践效果进行分析，得到课前学生观看教学视频情况(实践过程重要活动)与我们所制作的教学资源质量(实践重要保障)的关系，以及学生对实践满意度、激发学习兴趣以及翻转课堂的适用性之间关系，我们运用SPSS18.0软件对本文问卷调查原始数据进行了相关性分析，所得到的结果如表11和表12所示。

如表11所示，学生课前观看教学视频情况和对教学视频满意度之间的显著性检验结果Sig值为0.000，即两者具有显著的相关性，它们之间的Pearson相关系数为0.224，这说明学生课前观看教学视频情况和对教学视频满意度之间存在正相关，但是相关度较弱，由此可见，教学视频质量在一定程度上会影响学生课前教学视频观看的效果，对教学视频满意度越高，学生课前观看教学视频情况越好。

表11 学生课前观看教学视频情况和对教学视频满意度的相关性

注：**在0.01水平(双侧)上显著相关

表12 学生对实践满意度、激发学习兴趣以及翻转课堂的适用性之间相关性

注：**在0.01水平(双侧)上显著相关

如表12所示，我们发现学生对实践的满意度、翻转课堂对于激发学生学习大学物理实验课程的兴趣以及对于该课程的适用性之间的显著性检验结果Sig值都为0.000，即三者彼此之间具有显著的相关性。其中翻转课堂对于激发学生学习该课程的兴趣与学生对实践的满意度的Pearson相关系数最高，为0.491，接近0.5，相关度相对较强，这也说明，本次实践提高了学生学习该课程的兴趣，增强了学生对实践的满意度。而翻转课堂适用性与对激发学生学习该课程的兴趣以及学生对实践的满意度的Pearson相关系数分别为0.367和0.345，两者比较接近，这一结果表明，学生学习兴趣的提升以及对他们对实践的认可促使学生认识到这种教学模式适用于大学物理实验课程。

3 结论

本文针对大学物理实验课程的特点以及传统教学模式的弊端，系统分析了大学物理实验翻转课堂的实施方法与策略，并将这些方法和策略应用于该课程的教学，开展了实践活动，为了对实践效果进行研究。我们设计了调查问卷，对参与实践的529名学生进行了匿名问卷调查和随机访谈，并对实践的效果进行了分析和探讨。研究结果表明：所提出的实施策略适用于大学物理实验教学，通过实践有效地激发了学生学习该课程的兴趣，提高了学生自主学习的意识、协作与交流能力、实验操作能力以及分析问题和解决问题的能力，丰富了课堂的教学活动，提升了学生课堂参与度，收到了较好的教学效果；同时也说明翻转课堂教学模式适用于大学物理实验课程。但是研究结果同时也反映出学生主动参与各种讨论的积极性不太高，有较大的提升空间，因此，如何进一步激发学生参与课堂分组讨论的兴趣和积极性，活跃课堂的氛围成为我们今后需要进一步研究的重要内容之一。

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