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微电子物理基础课堂教学探索

1.引言

当前,提高我国高校教学质量已经刻不容缓,必须进行教学改革和创新。教学模式改革是提升高校教学质量的重要方法之一。同时,随着互联网和信息技术的不断发展,创新的教学模式已经成为推动国家教育体制改革的重要力量。翻转课堂作为一种新型的教学模式,成为改进和提升高校教学质量的新方法。翻转课堂,也称为“颠倒课堂”,是指重新调整课堂内外的时间,将学习的决定权从教师转移给学生[1]。学生在课外根据自己的学习能力和时间,自主规划学习内容、学习方式和展现学习成果的方式,通过互联网等学习丰富的在线课程;教师采用讲授法和协作法来满足学生的个性化学习[1]。翻转课堂的出现受到了国内外中小学教师和教育研究者的热捧并取得了良好的教学效果。翻转课堂作为一种新型的教学模式,学生根据教师的要求在课前通过观看教师提供的教学视频、PPT、作业等资料,自主完成课程知识的学习和传授,在课堂上通过小组讨论、协作探究、问题解决、成果展示以及课堂作业等方式完成知识的内化,教师有针对性的更好的满足学生的个性化需求[2]。这种教学模式的优点是学生课外可以根据个体学习接受能力和水平的差别,充分利用自己的时间、调整学习策略,实现个性化学习;在面对面的课堂,学生有机会通过课堂展示、问题讲解和其他小组活动进行主动学习,在学习中遇到的问题可以得到更好的理解和应用;教师在课堂上可以考察学生的学习效果并为学生提供指导和帮助,根据情况进一步调整和修改教学计划和教学模式。《微电子物理基础》是微电子专业基础选修课,32学时,讲授器件类课程所需的量子力学和半导体物理基本理论知识,主要讲述量子力学和固体物理经典理论及其应用,通过学习能够解决一些与专业有关的基础理论问题,课程理论性较强,知识点比较多,如果学生不做预习和巩固,只靠教师讲授,学习难度较大。我系微电16级仅有一个班级,学生人数较少,结合微电子物理基础课程的特点,适合进行基于翻转课堂的教学探索与实践。本文以《微电子物理基础》课程为实验课堂,以微电2016级学生为研究对象,基于网络、即时通讯工具等,采用翻转课堂教学模式,探索理工科理论教学的翻转课堂的新型教学模式和方法,研究翻转课堂模式下提高学生自主学习积极性的途径和方法;研究翻转课堂模式下如何调整传统的教学结构和教学设计;建立翻转课堂下学生成绩的考核评价方法;比较分析传统课堂教学与翻转课堂的教学结果。

2.翻转课堂教学模型的构建与实现

本文通过查阅相关文献和观看国内外各种在线教学视频,分析国内外翻转课堂教学案例的基础上,结合国内外相关研究成果,借鉴他人的经验和方法,运用建构主义理论、有效教学理论、行为主义教学理论,结合我校的实际和微电子物理基础课程理论性较强的特点来构建翻转课堂教学模型。该模型主要包括课程开发、课前学习、课堂活动、研讨总结四部分。2.1课程开发。翻转课堂教学模式下,知识的传授在课前由学生自主学习完成,这就需要教师为学生提供足够的学习资源。教师根据课程教学的需要,为学生提供系列学习内容和任务、视频教学微课或者在线课程讲解、配套习题等各类学习资源,建立微信群等供学生课前学习和交流讨论。教师首先根据微电子物理基础课程的特点,对教学目标、教学内容的分析,设计教学活动和资源。教学活动设计主要包括如何分配学习任务、根据学生的特点划分学习小组、根据学生的表现制定合理的评价标准等。教学资源的形式种类繁多,包括:国内外各大高校在线教学视频、教师个人录制的视频、微课、教学PPT。教师首先要根据教学大纲和课程特点制定详细的教学计划,以独立的知识点为单元,易于学生的接受和理解,让学生进行自主学习。为此,需要根据微电子物理基础课程具有理论性强、知识点多、前后联系紧密的特点,按照知识结构划分为若干模块,每个模块再划分为若干小的知识点。教师根据教学知识点制作教学PPT、提供教学视频、课后习题库等多种形式的教学资源,并收集与教学知识点相关的网络教学视频资源,将学习任务和资源发布于微信群和微信公众号,供学生下载和学习。2.2课前学习。翻转课堂模式下,相比传统课堂,课前学习是非常重要的一个环节,学生要完成知识的学习。教师根据课程教学目标和教学计划,根据学生的学习能力和水平,安排学生课前需要学习内容、达成目标、配套作业习题等。学生通过观看视频、查阅文献资料、小组交流讨论等方式完成知识的学习和传授,达到对教学内容的基本理解,在理解课程内容基础上完成练习或作业来检测来评估学习效果。在整个学习或练习过程中,学生应当详细记录遇到的问题,通过微信群、e-mail等即时通讯工具及时与教师交流,教师也可以根据学生共同遇到的问题提供具体的讲解指导学生学习;一旦遇到无法解决的问题要做好记录,留待课堂与教师或者同学讨论。2.3课堂活动。在翻转课堂模式中,课堂活动的主要任务是帮助学生完成知识的内化,是翻转课堂中重要的一个环节[3]。课堂中留出大量时间针对性讲解学生共同遇到的问题,培养学生的高级思维能力,如创新、合作、问题解决等。翻转课堂对于学生的自律性和意志力的要求很高,部分由于基础差而学不下、学习方向不明确、学习方法不当、学习效率低等方面的因素,对于那些自律能力较差的学生,教师如何找到合适的方法监督他们在课堂外有效学习是一个难题。另外传统的课堂教学都是以讲授为主的,教师课业任务重,没有时间组织学生互动、没有时间进行项目化学习、没有时间开展小组合作等。但是,翻转课堂对教师的教学能力提出了新的要求,要求教师有足够的学识和经验把握课堂、引导学生学习,敏感地意识到大多数学生存在的困惑,并及时形成解决方案,对学生进行持续的观察,合理的对学习进程和学习结果进行评价[3]。评价环节主要是教师来完成,采取学习过程评价和考试成绩评价相结合的方式。在该阶段我们加入学生个人汇报、成果展示、小组讨论、网络或课堂中交流的活跃度等平时表现作为评估标准,降低期末考试成绩占总评成绩的比例,相应提高课前学习和课堂活动两个关键环节的比例并建立相关的评分指标体系及评分细则,将平时成绩(课前学习和课堂活动)的比例从30%提高到60%,期末考试成绩的比例从70%降低到40%,使得对学生的评价更客观、准确。2.4研讨总结。教师要不断根据不同学生的智力特点、认知水平等制定个性化学习菜单,优化调整教学设计和资源、改进教学方法,避免成绩中等偏下成绩的学生放弃学习,真正做到因材施教和学生的个性化发展,进而促进教师的专业发展。

3.翻转课堂效果分析

在期末,通过问卷调查的方式了解学生对翻转课堂的评价,结果表明80%的学生都认为随着互联网、微信等信息技术的发展翻转课堂有利于知识的个性化学习,唤醒学生学习动力、激活学习兴趣转化,培养学生的自主学习能力,让学生学会学习,爱上学习,提高学习效率。但是也有20%的同学表示,由于基础差,课后学习的效果更差。本文对翻转课堂开展前学生的期中成绩和开展后学生的期末成绩为样本进行对比,发现学生成绩期末平均值为78.25,往年平均成绩基本是70-75之间,比以往年级学生成绩有显著提高。

4.讨论与总结

翻转课堂充分体现了“学生为主体,教师为主导”的教学理念,有一定的优势,也存在一定的问题。翻转课堂对于提升学生的自主学习能力、合作学习能力、学习效果有显著的作用。但是由于课堂时间有限,对于少数基础较差同学也存在逃避课前学习、课上无法与同学教师交流的问题。随着互联网和信息技术的进一步发展,更多的教学资源共享、开发和积累,使得教师可以有更多的时间来跟踪学生的学习进度,更有针对性的组织课堂活动,提高教学质量,促进教师的职业化发展。

参考文献

[1]Johnson,L.,AdamsBecker,S.,Estrada,V.,&Freeman,A(2014)NMCHorizonReport:2014HigherEducationEdition[R].Austin,Texas:TheNewMediaConsortium.

[2]Khan,S(2011)Let'susevideotoreinventeducation[EB/OL].[2011]//www.ted.com/talks/salman_khan_let_s_use_video_to_reinvent_education.

[3]WalterDick,LouCarey,JamesO.Carey.TheSystematicDesignofInstruction[M].北京:高等教育出版社,2010.

作者:孙海燕 单位:北方工业大学电子信息工程学院

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