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物理翻转课堂实验教学研究

摘要:本文根据大学物理实验教学的特点,分析在大学物理实验教学中实施“翻转课堂”的必要性,并给出具体的实施方案。“翻转课堂”有助于提高大学物理实验教学质量,提高学生分析、解决问题的能力。

关键词:翻转课堂;教学模式;课堂互动

一、引言

“信息传递”和“吸收内化”是学习过程的两个有机部分,传统教学课堂为“信息传递”的主要场所,被教师用来传授知识,虽然容易达到教学目标,教学效率高,但学生被动接受知识,不能积极、主动地参与教学过程,并且缺乏个性,易造成学生实践精神和创造能力的夭折,不利于学生的全面发展。近年来,随着信息技术和网络教育的不断发展,一种新的教育教学模式——“翻转课堂”在全世界范围内受到广泛关注。“翻转课堂”教学模式克服了传统教学中存在的以教师为主体的弊端,将课堂变为“吸收内化”的主要场所,将学习的主动权还给学生。长期以来,高校满堂灌的课堂教学方式,使一些学生对课堂学习失去兴趣,出现玩手机、睡觉、看小说,甚至逃课的不良现象,学校也采取很多措施制止这些不良行为,但大都是强制措施,不能从根本上解决问题。为了提高高校的教学质量及学生的学习兴趣,“翻转课堂”教学模式开始在高校开展。大学物理实验是理工科学生系统学习科学研究方法和研究手段的开端,通过实验预习、仪器使用、实验操作、现象观察、数据记录、实验结果处理及分析等环节,学生掌握实验的基本技能,培养学生的动手能力、分析解决问题能力及创新精神,是学生能力提升的重要环节。课程的自身特点要求以学生自主学习为主,教师指导为辅。“翻转课堂”教学模式适宜于在大学物理实验课程中实施。

二、“翻转课堂”的特征与优点

“翻转课堂”重新调整了“知识传递”和“吸收内化”的顺序和场所,学生在上课前通过对课程内容的自主学习完成知识传授环节,在课堂内通过答疑、同学之间的协作探究以及师生之间的交流,完成知识内化环节,实现将学习的决定权从教师转移给学生,从而激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性,同时使学生逐步掌握学习方法,把学会知识变为学会学习。“翻转课堂”重新调整了教学角色,将教师由传授知识者调整为学习过程中的组织着、引导者。学生由被动接受者变为主动学习者,从而真正实现以学生为中心的自主化、个性化学习,让学生在教学过程中有更多的自由。“翻转课堂”具有更先进的教学理念,能满足人对自主的基本需要,从而促进学生的自主发展。“翻转课堂”为学生提供了包括文本资源、图形图像资源、动画资源、声音资源和视频资源等丰富的教学资源,通过网络平台和信息技术支持,为教学主体提供优质服务。

三、运用“翻转课堂”教学模式的必要性

实践教学是高校教学的一个重要环节,提高实践教学的质量是高校实施“质量工程”及特色发展的一个重要举措,大学物理实验是理工科学生较早接触的一门实践性课程。为了激发学生对大学物理实验的学习兴趣和积极性,提高教学质量,各个高校在实验教学内容、教学手段、教学管理等方面进行了一系列改革,如更新实验项目及内容,增加设计性、综合性实验的比例;更新实验设备,引进多媒体、智能仪器设备;增设创新实验室,加大实验室的开放力度等。但目前的大学物理实验教学,一般仍采用预习、实验、写报告这几个步骤来开展。学生在预习时,通过看实验教材了解实验目的、仪器、原理及步骤,由于实验教材缺乏直观性,学生看教材后往往难于把所看的内容与具体的操作联系起来,导致预习效果不佳,上实验课时,教师不得不占用实验课时间,对实验原理、操作方法进行详细的讲解。由于占用了学生的实验操作时间,在实验操作过程中,学生缺少思考、交流的时间,特别对难度较大的实验项目,为了能按时完成,学生往往机械地按照实验教科书上的步骤或者模仿教师的操作方法完成实验。这种教学方法强化了实验步骤和实验规范,强调教师的主导作用,限制了学生的主动性和创造性,不利于学生能力的培养,实际效果达不到课程的要求。大学物理实验这种实践性较强的课程,要求以学生自主学习为主,教师指导为辅,课程的要求与“翻转课堂”的教学模式相吻合。“翻转课堂”尤其适用于大学物理实验的教学,将“翻转课堂”教学模式引入大学物理实验教学,课前学生通过观看详细的视频进行实验原理和操作部分的自主学习,遇到问题可以利用网络平台进行师生及学生之间的在线交流。由于视频的直观性和逼真性,学生在预习时易于将原理与操作对应起来,提高了预习效果。在实验课堂上,教师不需要进行实验原理的讲解以及操作部分演示,只需花较短时间检查学生的预习情况,对有问题的同学进行答疑及指导,整个实验操作过程由学生独立完成。这种教学模式克服了以前实验课堂学生模仿教师进行实验操作的弊端。

四、“翻转课堂”教学模式的实施条件

随着信息技术的飞速发展和广泛应用,计算机技术、网络通信技术的发展及多媒体数字设备的普及,笔记本电脑、智能手机等成为人们工作生活不可缺少的一部分,为翻转课堂的实施提供了媒体技术支持。东北大学秦皇岛分校实验中心建立了实验室综合管理系统,通过网络将学生终端与教师终端进行连接,教师通过教师终端上传实验资料到网络,学生通过学生终端的内置浏览器程序完成与网络之间的数据交互,实现学生在实验前对实验的自主学习。通过学生终端上界面,教师对预习题目进行解答。全部问题回答完毕,则自动生成实验预习报告。社交软件,如微信、QQ等的普及,为大学物理实验“翻转课堂”教学模式提供了平台。我们还建了大学物理实验“翻转课堂”微信群、QQ群,作为学生课前、课后学习交流的平台。学生可以下载群共享中的资料,在群中与教师、同学进行交流、互动。相关教师也加入该群中,帮助解决学生自学过程中遇到的问题,并及时获得学生的反馈建议。学生把在自主学习过程中遇到的疑难问题发布到群及论坛,教师、学生通过论坛帮助学生解决疑问,和学生进行交流、讨论,实验课后学生通过论坛对教学实施过程的问题,和教师进行反馈、沟通,这种模式有助于教师掌握学生的学习情况及自己在教学中存在的问题,帮助教师完善、修改实验教学资料,设计更为科学的课堂学习活动。

五、“翻转课堂”教学模式的设计与实施

我们将整个大学物理实验教学过程划分为实验课前自主学习、实验课中通过独立完成实验实现自主学习知识的内化、实验课后反思三个阶段。课前自主学习的教学:实验前阶段为“学生自主学习阶段”,这一步是大学物理实验“翻转课堂”模式有效实施的前提,教师根据实验项目的特点,制作适合学生自主学习的高质量微视频,并通过教师终端将视频及相关学习资料上传到网络,微视频的质量是整个教学方法有效实施的保证,并设计3~5个相关问题,检验学生的自主学习效果,如果学生没能正确回答出问题,系统显示重新进行预习,直到学生正确回答出实验的全部相关问题,完成实验前的自主学习,自动生成实验预习报告。课堂活动的教学:实验课阶段为通过独立完成实验实现“自主学习的知识的内化阶段”,这阶段是大学物理实验“翻转课堂”模式实施的关键,在实验课上由学生独立完成实验,教师只起督促和引导的作用。为保证课堂效果,教师需在课前查阅尽量多的教学资料以更新知识,引导学生积极交流,参与学生的问题讨论,并对他们提出的各种问题给予解答,要求教师具备宽广的知识面、极大的创造性及应变能力。课后的反思:实验课后是“课后反馈阶段”,学生对实验课中测试的实验数据进行处理,对实验课中观察到的实验现象进行总结,完成实验报告,分析误差产生的原因及改进的方法,实现学生能力的进一步提升,并总结教学视频、测试问题及教师课堂中对学生的引导中的问题,及时反馈给教师,促使教师及时修改教学资料、调整课堂的引导方式。东北大学秦皇岛分校大学物理实验实施“翻转课堂”后,学生自主完成实验时间平均增加了近百分之六十,提问时间平均增加近一倍,从而使学生有充足的时间,在课堂上通过自己的思考独立完成实验,部分实验项目的课堂时间分配情况对照如下表所示。

六、结束语

在大学物理实验课程中实施“翻转课堂”教学,可以很好地解决目前大学物理实验面临的“学生模仿教师进行实验操作”的问题,把学习自主权交给学生,使学生成为学习的主人,激发学生的兴趣,提高学生分析及解决问题的能力,提高实验教学质量。“翻转课堂”模式对教师的能力提出了更高的要求,首先,教师要具有运用先进科技手段进行教学的能力;其次,教师需要具有更加宽广的知识视野,具有调动学生参与互动、对课堂进行把控及细致的观察能力。教师要不断加强学习,提高自己的业务能力,以此保证“翻转课堂”教学模式的有效实施。

参考文献:

[1]张新明,何文涛,李振云.基于QQ群+TabletPC的翻转课堂[J].电化教育研究,2013

[2]刘邦奇.翻转课堂的技术特征及发展趋势[J].中国教育信息化,2015

[3]陈晓菲.翻转课堂教学模式的研究[D].华中师范大学,2014

作者:周红仙 单位:实验教育中心

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