“以学生为中心”的量子力学教学模式设计和探索

张 悦，于德军

(鞍山师范学院 物理科学与技术学院,辽宁 鞍山 114007)

现代教育的任务已由单纯的传授知识转变为提高受教育者的智慧，智慧本质上是运用知识的创新能力，单纯地了解书本知识并不能培养创新能力.以往的“师傅领进门，修行在个人”的课堂教学方式已不能满足当今教育内涵发展的客观要求.如何提高现代教育效率和效果是摆在全体教育工作者面前亟待解决的问题.全世界范围内的教育学者进行了大量的研究和探索，“翻转课堂”“对分课堂”等新的课堂教学方式变革已成为全球教育界关注的教学模式，“慕课”“微课”等网络远程教育系统随多媒体及互联网在教育方面的应用已得到长足发展.本文在分析了“微课”远程教学和“对分课堂”课堂教学方式的优点和不足的基础上，探讨了两者相结合的教学模式,设计并进行了有意义的探索.

1 “以学生为中心”的教学模式设计

1.1 量子力学的学科特点

量子力学是物理学专业本科生的专业核心课，素以难学著称，其难学主要在于内容抽象，难于理解，更难于掌握、应用.本科生由于第一次接触量子力学，单纯的讲解和要求记忆不能解决问题，需要大量的用语言很难描述的视频资料来辅助教学，“微课”资源恰好可以满足这一需求.量子力学教学更需要学生的积极思考，必须“以学生为中心”，积极引导学生主动思考并及时答疑解惑，“对分课堂”教学模式更适合解决这一问题.

1.2 “微课”和“对分课堂”

“微课”一词来源于英语的“Micro-Courses”，是根据课程标准和教学要求，以影像资料为载体，记录教师在课堂上对某个知识点的教学活动过程[1].国内较早提出和实践“微课”的是广东省的胡铁生，他把人们对“微课”概念的认识分成“微资源构成”“微教学过程”“微网络课程”三个阶段[2].经过数年的发展，“微课”的网络资源从国际上的Khan Academy、EDX、TED-ED以及Udacity、Coursera等MOOC 平台上的视频资源，到现在几乎所有的国内门户网站都有自己的“微课”频道(如网易云课堂、新浪公开课、腾讯课堂，等等).

“对分课堂”是复旦大学心理系张学新教授提出的课堂教学新模式[3]，其核心理念是分配一半课堂时间给教师进行讲授，另一半给学生以讨论的形式进行交互式学习，突出课堂讨论过程.通过把讲授与讨论在时间上错开，让学生有一周时间自主安排学习，进行个性化的内化吸收，给予了学生课后主动学习的理由与动力，同时避免了课堂讲授后立刻提问讨论而学生尚未完全吸收、无问可提、无论可讨的尴尬.对分课堂把教学在时间上清晰分离为三个过程，分别为讲授、内化吸收和讨论.类似于传统课堂的是对分课堂强调先教后学，教师讲授定框架明方向，为学生内化吸收省力.“对分课堂”与“翻转课堂”相比，相当于增加了一个预先的讲授过程，解决了内化吸收前的科学框架体系建立和待解决的问题引入及思维方法和解决途径的指引，显然更适合于相对复杂知识的学习过程.学生课后内化吸收的过程如果不能得到相应的帮助，仅靠学生自学很容易引起消化不良.“微课”的网络资源恰好可以填补学生理解过程中需求帮助的缺失空白.

1.3 基于“微课”的“对分课堂”教学模式设计

利用丰富的网络微课资源及笔者自己建设的微课资源，结合量子力学学科的学习规律，探索性地设计了基于“微课”的“对分课堂”的教学模式：将课堂教学基本划分为三个过程：(1)讲授新课；(2)组内讨论、全班交流；(3)集体解惑、布置习题作业.时间分配大致为2∶1∶1，可灵活掌握.课后学生在完成前次课的习题作业后，根据教师所授新课内容，通过自己阅读参考书籍和观看微课资源等，完成思考和过关任务以达到对新课知识的内化吸收，完成读书笔记(含亮、考、帮.亮——亮闪闪：思考总结出的精华，考——考考你：自己掌握而其他同学可能不会的问题，帮——帮帮我：没有想明白，需要帮助的问题)和作业，以备下次课上讨论之用，并将作业网上提交供教师考评.具体操作流程如图1所示.

图1 “以学生为中心”的基于“微课”的“对分课堂”教学模式实施流程图

小组讨论是以四人为一学习小组，讨论上次课讲授的内容，重点是自己通过读书、观看微课，思考所取得的领悟和发现，以及自己发现的一些问题.在学习中遇到的困惑和不解也可以向同学们求助，使学生们既是学习者也是教育者，这种成就感可以进一步激发学生主动学习的积极性，同时也可以使学习稍有困难的学生得到更多的帮助，从而提高整体的学习效率和效果.

全班交流是在全班范围内以组为单位进行分享和求助，这个环节教师只是起到引导和组织的作用，并不负责评价学生的分享和解答疑惑.

解惑总结环节是教师根据讨论交流的实际情况针对性评价、升华学生分享的内容，具体地解答具有共性的困惑和问题，并适时地完成这部分知识的归纳和总结，安排课后需完成的习题作业，完成一个教学的完整流程.

讲授新课环节与传统的课堂教学基本相同，是一个新的教学流程的开始，学生不需要预习，保持新鲜感和神秘感有助于集中学生的注意力.与传统的课堂教学不同，由于授课时间减半，教师需要精讲重点，特别是要完成科学体系的建构、问题的导入及解决途径的指引，同时要明确问题和要求掌握的深度，提供学生内化吸收所必需的微课资源和其他资源.课堂讲授的主要目的是给学生内化吸收知识提供指引和帮助，这就要求教师精研教学内容，准备充足的辅助教学资源.

由于采用对分课堂的模式，每节课前学生都有半周到一周的时间利用网络教学平台来内化吸收上节课所讲授的内容，准备自己的讨论提纲，整理出自己的读书笔记并网上提交.读书笔记和讨论提纲是教师考评学生的重要依据.讨论提纲至少包含三部分，即：亮闪闪(独特的体会和感悟)、考考你(特殊的发现或窍门)、帮帮我(学习中困难和疑惑).

2 “以学生为中心”的教学模式实施和结果

通过对鞍山师范学院物理科学与技术学院15级、16级、17级物理专业学生的量子力学课程实施了这一新的教学模式，取得了较好的教学效果.

为了解新教学模式实施后学生们的真实感受，设计了匿名调查问卷，对全部实施新教学模式的学生展开匿名调查，发放问卷并全部收回.表1 是实施本教学模式后的调查反馈表，89%的学生喜欢这一新的教学模式，93%的学生能够独立完成对本门课程的内化吸收及作业，88%的学生认为这种教学模式能够提高学习效率，75%的学生认为这一新的教学模式对提高学习效果有明显作用，少数同学还不适应这一新的教学模式，有待以后进一步完善.

表1 学生对新教学模式的认可度调查数据

对照组和实验组的教学都是由同一位执教本门课程多年的教师执教，执教水平基本稳定，并且期末考卷是由同一套题库随机抽选生成，难易程度也基本稳定，因此，期末成绩在一定程度上可以客观地反映教学改革前后的教学结果.

表2 是采用本教学模式和采用传统课堂教学模式的期末成绩分布对比表,可以在一定程度上反映本教学模式在提高学生整体学习效果上的作用.由表2的数据可见:教改后，学生成绩普遍提高，平均分提高了6～7分，不及格学生比例大幅下降.新教学模式改革对提高学生学习效果比较明显.

表2 量子力学期末成绩对比数据

3 结论

通过教学实践发现，基于“微课”的“对分课堂”教学模式符合人们认知世界、掌握知识的学习规律，具有以下明显优点：

(1)有助于教师自身业务能力的提高.新的教学模式要求教师精研课程内容，完整掌握所教课程科学体系，能在减半的时间里实现等量的知识传授.当堂解答学生的困惑、问题必然要求教师提高自身水平.

(2)有助于教学创新.微课的使用有助于将教师从大量机械化的、重复的、缺乏热情的课堂讲授负荷中解脱出来，使教师有更大的精力从事教学创新.

(3)有助于提高学生的自学能力.授人以鱼不如授人以渔，掌握学习能力更胜掌握有限的知识，对分的模式要求学生自主学习、内化吸收所学知识，微课的使用降低了学生自学难度，使自学轻松实现，学生必将会从能自学到爱自学从而实现自学能力的大幅提高.

有助于激发学生的学习积极性.讨论的环节可以给学习较差的学生展示自我独特见解的机会，使他们发现自己也能见解独到、侃侃而谈，这必将激发其自信心和学习的积极性.同样，学习较好的学生因传授获得的成就感和同学追赶的紧迫感也将进一步促进其努力学习，从而形成你追我赶的良好学习风气.

(4)有助于提高知识的掌握深度和广度.由于所有的知识都是通过教师的引导、经过学生主动自我内化吸收所得，较之填鸭式被动灌输的知识不可同日而语.学生内化吸收过程中阅读的大量书籍和微课资源也将加强其知识的基础和广度.

有助于巩固所学的知识.学而时习之有助于巩固所学的知识，本教学模式的一个循环周期中实现了五次的学与习：讲授、内化吸收、讨论交流、解惑总结、完成习题，必然加深对所学知识的理解和掌握，从而巩固所学的知识.

(5)有助于全体学生同步进步，共同发展，提高整体的教学效果.常规的课堂教学只能以一个相同的进度进行，接受能力较差的学生课余无法得到帮助，问题的积累必然造成对新课程无法深入学习的恶性循环.本教学模式的内化吸收时间由学生自主安排，微课资源可以看了再看，一个不行可以多个，客观上提供了赶上学习进度的条件，实践证明本教学模式对学习能力较差的学生帮助更大.