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基于改進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

2019-02-11 13:08孫江郭冰王豐
中國(guó)教育技術(shù)裝備 2019年18期
關(guān)鍵詞:教學(xué)模型大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)課程

孫江 郭冰 王豐

摘 ?要 針對(duì)制約能力培養(yǎng)的講授式教學(xué)法,將改進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。改進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的基礎(chǔ)上,對(duì)課前自學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)室形式兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。在分析實(shí)施可行性后,構(gòu)建基于改進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型,選取聲速測(cè)量這一綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)案例,并與傳統(tǒng)教學(xué)法教學(xué)效果進(jìn)行比較,學(xué)生能力培養(yǎng)得到有效改進(jìn)。

關(guān)鍵詞 翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)法;大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);網(wǎng)絡(luò)課程;實(shí)驗(yàn)室;教學(xué)模型;深度學(xué)習(xí)

中圖分類(lèi)號(hào):G642.423 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1671-489X(2019)18-0115-04

Research on Teaching of College Physics Experiment based on Improved Flipped Classroom Teaching Method//SUN Jiang, GUO

Bing, WANG Feng

Abstract According to pedagogy of restricting ability cultivation, the

improved flipped classroom teaching method is used to the teaching of college physics experiment. Based on the flipped classroom tea-

ching method, two aspects of pre-class self-study session and lab for-

mat are improved in the improved flipped classroom teaching method.

After analyzing the feasibility of implementation, the teaching model

of college physics experiment based on the improved flipped class-room teaching method is built. The teaching cases is designed by

using sound velocity measurement that is a comprehensive experi-ment. Compared with the teaching effect of the traditional teaching method, ability cultivation has been improved effectively.

Key words flipped classroom; teaching method; college physics experiment; network course; laboratory; teaching model; deep lear-ning

1 引言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高等院校教育中一門(mén)基礎(chǔ)的實(shí)踐課程,既具備基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn),也突出未來(lái)崗位的需求。課程涉及的知識(shí)及方法體現(xiàn)了客觀世界及科學(xué)研究的普遍性規(guī)律,同時(shí)是其他專(zhuān)業(yè)課程實(shí)踐研究的基礎(chǔ)。作為實(shí)踐課程的開(kāi)端,通過(guò)該課程的授課,引領(lǐng)學(xué)生探索、認(rèn)知復(fù)雜世界的客觀規(guī)律,掌握科學(xué)研究的基本手段,培養(yǎng)學(xué)生多方面的綜合能力。其綜合能力主要體現(xiàn)在“2+3”個(gè)方面,其中,“2”是未來(lái)崗位需要的兩個(gè)核心基本能力,即自主學(xué)習(xí)能力和思維能力;“3”體現(xiàn)了動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和合作能力。以?xún)蓚€(gè)核心能力為牽引,帶動(dòng)三個(gè)方面能力同時(shí)發(fā)展。

目前,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程通常分為演示實(shí)驗(yàn)、基本實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等。不同類(lèi)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目授課形式仍然以講授式為主,教師在講解完實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、儀器、內(nèi)容等方面后由學(xué)生進(jìn)行實(shí)操,或結(jié)合實(shí)驗(yàn)特點(diǎn),采用邊講邊做的形式。但這些授課形式問(wèn)題也很明顯:學(xué)生沒(méi)有自主研究的空間,學(xué)生結(jié)合教師講解的原理、內(nèi)容直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn);學(xué)生自主實(shí)操時(shí)間變短,教師的講解占用一部分課堂時(shí)間;師生沒(méi)有相互討論,以便學(xué)生深入學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)思想和本質(zhì);缺少合作,學(xué)生實(shí)操過(guò)程相對(duì)獨(dú)立。針對(duì)這些問(wèn)題,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不斷進(jìn)行改革[1-3]。本文嘗試?yán)酶倪M(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法進(jìn)行綜合、設(shè)計(jì)類(lèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的授課,以便尋求更好的教學(xué)效果。

2 改進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法及實(shí)施的可行性

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法 ?翻轉(zhuǎn)課堂譯自“Flipped Classroom”

或“Inverted Classroom”,也可以譯為顛倒課堂,是指重新建構(gòu)學(xué)習(xí)的流程,即將課堂內(nèi)外的安排進(jìn)行重新調(diào)整,傳統(tǒng)的信息傳遞時(shí)間由課堂內(nèi)教師的講解調(diào)整到課前學(xué)生進(jìn)行自學(xué),而學(xué)生對(duì)信息的吸收內(nèi)化由課后調(diào)整至課堂中進(jìn)行。

翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)包括:學(xué)生自主學(xué)習(xí)時(shí)間更加充足,空間更加靈活,便于進(jìn)行深度學(xué)習(xí),有利于自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng);課堂效率更高,教師針對(duì)學(xué)生的問(wèn)題進(jìn)行有針對(duì)性的講解,學(xué)生學(xué)習(xí)效率進(jìn)一步提高;增加談?wù)摥h(huán)節(jié),便于學(xué)生深入理解實(shí)驗(yàn)思想和本質(zhì)。

改進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法 ?鑒于翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢(shì)[4-10],結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)特點(diǎn),本文采用改進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法。改進(jìn)主要體現(xiàn)在課前自學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)室形式兩個(gè)方面。

課前自學(xué)環(huán)節(jié)方面,通常的翻轉(zhuǎn)課堂中的課前自學(xué)環(huán)節(jié)主要是通過(guò)觀看教學(xué)視頻、閱讀電子資料等途徑實(shí)現(xiàn)的。目前,網(wǎng)絡(luò)課程發(fā)展迅速,實(shí)驗(yàn)課程也有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻作為教學(xué)的輔助手段,如通過(guò)視頻演示實(shí)驗(yàn)的流程,通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)的操作等。這些網(wǎng)絡(luò)課程打破了實(shí)驗(yàn)空間、時(shí)間和器材的限制,提高了資源的利用率,但也有其弊端,即省略了學(xué)生動(dòng)手自主研究、自主實(shí)操的探索過(guò)程,并不利于思維、動(dòng)手、創(chuàng)新、協(xié)作這幾個(gè)方面能力的培養(yǎng)。針對(duì)綜合、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),學(xué)生有條件進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)操的情況下,課前的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)不設(shè)置網(wǎng)絡(luò)課程,不直接學(xué)習(xí)實(shí)操過(guò)程,而是要求學(xué)生通過(guò)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或圖書(shū)館查閱參考資料等形式進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的自主研究,撰寫(xiě)研究報(bào)告并上傳至授課教師,說(shuō)明研究中存在的問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)室形式方面,翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)體授課中,實(shí)驗(yàn)室的形式采用創(chuàng)新的主動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì),桌椅的擺放,計(jì)算機(jī)、投影儀、錄像機(jī)的設(shè)置,都更加注重學(xué)生的主體地位,也更有利于學(xué)習(xí)效率的提高。

學(xué)生學(xué)情分析 ?綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在基本、演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之后開(kāi)設(shè),學(xué)生通過(guò)基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)習(xí),已經(jīng)掌握了物理實(shí)驗(yàn)所需的基礎(chǔ)知識(shí)及常用方法,具備了利用改進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂自主深入研究綜合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。具體情況如下:

1)課程開(kāi)始時(shí)首先進(jìn)行了緒論課的學(xué)習(xí),學(xué)生掌握了物理實(shí)驗(yàn)所需的基礎(chǔ)知識(shí),包括誤差、有效數(shù)字、不確定度及數(shù)據(jù)處理的常用方法等;

2)通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有了初步了解,對(duì)物理現(xiàn)象和客觀規(guī)律有了直觀認(rèn)識(shí),對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)建立了一定的興趣;

3)通過(guò)基本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)有了一定深度的了解,學(xué)習(xí)和掌握了基本的實(shí)驗(yàn)方法和常見(jiàn)物理量的測(cè)量方法,熟悉了物理實(shí)驗(yàn)的基本要求和流程,明確了實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)要求,具備了自主研究、探討綜合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。

3 基于改進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型構(gòu)建

利用改進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)模型進(jìn)行構(gòu)建,具體包括三個(gè)環(huán)節(jié):課前環(huán)節(jié)、課中環(huán)節(jié)、課后環(huán)節(jié)。

課前環(huán)節(jié) ?首先對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組,合理搭配學(xué)生,形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。如將理論知識(shí)扎實(shí)與動(dòng)手能力突出的學(xué)生分為一組,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作能力,提高教學(xué)效率。

教師利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)布實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容及具體要求。學(xué)生利用課前課余時(shí)間通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)或圖書(shū)館等途徑對(duì)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行提前學(xué)習(xí),以便課堂上提供大量自主實(shí)操及解疑的時(shí)間,這有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與教師進(jìn)行交流,并撰寫(xiě)研究報(bào)告上傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái);教師通過(guò)平臺(tái)查看每名學(xué)生撰寫(xiě)的研究報(bào)告,并整理學(xué)生遇到的問(wèn)題。研究報(bào)告內(nèi)容包括預(yù)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題、自己的思考及查閱的參考資料,目的在于反映預(yù)習(xí)難點(diǎn),體現(xiàn)查閱資料的情況,對(duì)學(xué)生課前學(xué)習(xí)起到一定的督促作用,便于了解掌握該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目哪些內(nèi)容是學(xué)生的難點(diǎn)。

課中環(huán)節(jié) ?課堂中,教師首先進(jìn)行抽測(cè),檢查課前學(xué)習(xí)情況,計(jì)入學(xué)生平時(shí)成績(jī);而后對(duì)學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況進(jìn)行反饋,解答學(xué)生課前學(xué)習(xí)中遇到的重點(diǎn)問(wèn)題,便于其后續(xù)的實(shí)操。實(shí)操前強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng),而后進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。不提前講解實(shí)驗(yàn)原理,給予學(xué)生充足的自主研究空間,培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

基于自主學(xué)習(xí)理念[11-13],對(duì)實(shí)驗(yàn)室布局進(jìn)行改進(jìn),如圖1所示,創(chuàng)新地將實(shí)驗(yàn)室形式布局成主動(dòng)學(xué)習(xí)式實(shí)驗(yàn)室,即可移動(dòng)的講臺(tái),便于教師在實(shí)驗(yàn)室任何位置進(jìn)行講課,以及與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng);可移動(dòng)的桌椅,便于學(xué)生自由組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室中安置一臺(tái)可移動(dòng)的錄像機(jī),并連接投影儀,可以將各個(gè)實(shí)驗(yàn)桌畫(huà)面實(shí)時(shí)投影至大屏幕,便于教師與學(xué)生之間互動(dòng)教學(xué),也便于不同組學(xué)生之間交流與學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)室四周都安置投影屏幕,教師的課件和錄像機(jī)的影像可以投影至實(shí)驗(yàn)室的四個(gè)方向,便于不同位置的學(xué)生從不同角度進(jìn)行觀看。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,每組選代表進(jìn)行發(fā)言交流,鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力,活躍課堂氣氛,便于教師更有針對(duì)性地解答問(wèn)題,提高教學(xué)效率。教師講解學(xué)生實(shí)驗(yàn)中操作錯(cuò)誤的地方,從總體上總結(jié)實(shí)驗(yàn)思路,深入講解實(shí)驗(yàn)原理;給學(xué)生修正實(shí)驗(yàn)的時(shí)間,便于學(xué)生對(duì)知識(shí)的深層理解。

課后環(huán)節(jié) ?學(xué)生完成課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě),回顧和理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過(guò)分析學(xué)生學(xué)習(xí)情況,教師給予學(xué)生一個(gè)多方面、多維度的綜合評(píng)價(jià),較科學(xué)地反映學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力[14-15]。

針對(duì)一個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,學(xué)生具體的學(xué)習(xí)流程如圖2所示。

4 教學(xué)設(shè)計(jì)案例

按照構(gòu)建的基于改進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型,選取聲速測(cè)量這一綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,設(shè)計(jì)一個(gè)教學(xué)案例。

教學(xué)目標(biāo)設(shè)置 ?本次教學(xué)設(shè)計(jì)案例所選取的綜合實(shí)驗(yàn),可以從知識(shí)、能力、態(tài)度三個(gè)維度設(shè)置教學(xué)目標(biāo)。

知識(shí)層面,了解超聲波的實(shí)際應(yīng)用,掌握在介質(zhì)中的兩個(gè)傳播特性,即傳播速度、多普勒效應(yīng)。

能力層面,該綜合實(shí)驗(yàn)利用多種方法測(cè)量超聲波傳播速度,使學(xué)生對(duì)聲速測(cè)量方法有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)。結(jié)合選取的教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生自主研究這一相對(duì)復(fù)雜的綜合問(wèn)題,達(dá)到培養(yǎng)綜合能力的目標(biāo)。

態(tài)度層面,通過(guò)給予學(xué)生充足的自主研究時(shí)間,培養(yǎng)學(xué)生積極的學(xué)習(xí)態(tài)度;課堂中要求學(xué)生進(jìn)行交流發(fā)言,探討實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

教學(xué)內(nèi)容的選取 ?聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目用于測(cè)量超聲波的傳播速度,要求利用駐波法、相位法兩種方法進(jìn)行測(cè)量;了解時(shí)差法測(cè)量超聲波傳播速度的方法。

教學(xué)流程 ?教學(xué)流程如表1所示。

教學(xué)效果 ?在大一學(xué)生中選取兩個(gè)平行班進(jìn)行教學(xué)效果比較,其中A班采用本文提出的改進(jìn)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法進(jìn)行授課;B班采用傳統(tǒng)的講授式教學(xué)法進(jìn)行授課。兩個(gè)班綜合實(shí)驗(yàn)成績(jī)分布統(tǒng)計(jì)如圖3所示。

A班學(xué)習(xí)積極性明顯提升,90—100分、80—89分、70—79分、60—69分、60分以下五個(gè)分?jǐn)?shù)段分布比例分別為22%、52%、21%、5%、0%,B班相應(yīng)分?jǐn)?shù)段分布比例分別為12%、45%、32%、7%、4%。A班90分以上高分段學(xué)生較B班多出10%。A班平均分為86.91分,B班平均分為81.49分,A班比B班高出5.42分,教學(xué)效果明顯改善。

5 結(jié)語(yǔ)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中綜合實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)是能力提高的階段,需要充分尊重學(xué)生的主體地位。

引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí) ?深度學(xué)習(xí)有兩方面的優(yōu)勢(shì):一是有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力;二是有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。課堂時(shí)間是有限的,這就需要充分利用課余時(shí)間特別是課前時(shí)間。提前布置學(xué)習(xí)內(nèi)容,圍繞相關(guān)問(wèn)題,不能簡(jiǎn)單翻看教材,而是通過(guò)查閱大量資料,對(duì)知識(shí)進(jìn)行深入研究與思考,達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。課堂中,結(jié)合問(wèn)題進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo),提高教學(xué)效率。

注重實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的聯(lián)系與區(qū)別 ?傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以實(shí)驗(yàn)的難易程度進(jìn)行劃分,忽視了項(xiàng)目之間的聯(lián)系與比較,這不利于對(duì)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí),不利于形成知識(shí)體系。故加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的比較,將同類(lèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(內(nèi)容或方法上類(lèi)似)集中進(jìn)行教學(xué),幫助學(xué)生建立知識(shí)體系,提高思維能力。

采用先操作后講解的倒序形式 ?傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常采用先講解、后實(shí)操的教學(xué)順序,這種教學(xué)形式不利于學(xué)生自主探索。對(duì)于綜合實(shí)驗(yàn),更加強(qiáng)調(diào)能力的培養(yǎng),故采用先操作、后講解的倒序形式,給予學(xué)生充足的探索時(shí)間,自主進(jìn)行研究,而后結(jié)合學(xué)生的操作情況有針對(duì)性地進(jìn)行講解。

分組實(shí)操,加強(qiáng)合作 ?實(shí)驗(yàn)時(shí),可以采用分組的形式,充分發(fā)揮小組成員之間的協(xié)作互助精神。學(xué)習(xí)成績(jī)較好的學(xué)生主動(dòng)帶動(dòng)成績(jī)較差的學(xué)生共同進(jìn)步,提高學(xué)習(xí)的效率。同時(shí),培養(yǎng)學(xué)生合作的能力。

給予小組發(fā)言與互動(dòng)的機(jī)會(huì) ?小組之間的發(fā)言與互動(dòng),可以增進(jìn)課堂的學(xué)習(xí)氛圍,同時(shí)有助于學(xué)習(xí)效率的提高。下一步還可以在課前學(xué)習(xí)內(nèi)容的布置、交流發(fā)言的總結(jié)及教學(xué)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行改進(jìn),進(jìn)一步完善教學(xué)方法。

參考文獻(xiàn)

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