翻转课堂在工科大学物理教学模式中的探索与实践

姚青荣 杨鹏程 李华兵

摘 要：随着科学技术的迅速发展，知识成为社会和经济健康发展的重要支点。为了使工科大学物理满足科技和社会发展的需求，本文以翻转课堂模式为主体，互联网教学、演示实验教学、课堂教学为辅，对工科大学物理教学模式进行探索与实践，并分析其优势与缺点，指出改革创新之处。

关键词：翻转课堂；互联网教学；实验教学；课堂教学

一、引言

高等教育由规模扩张阶段进入注重质量、发展内涵阶段，如何以多种方式满足多样化需求，并应用现代教育技术丰富教学形式、提高教学效果，是亟待解决的问题。“大学物理”课程是高等院校理工科各专业学生必修的一门重要通识性基础课，它在培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索科学精神和创新意识等方面，具有重要作用。随着我国高等教育规模不断扩大，人才培养模式的国际化，要求我们从国际创新型人才培养的层面重新审视我国“大学物理”课程教学的基本要求、教材建设以及课程实施各环节来不断提升、完善目前的大学物理教学体系。目前，国内各大高校都压缩物理课程学时，但是很多专业课却离不开大学物理课程。另外，在教学过程中还发现，《大学物理》课程讲述的专业知识大多与中学物理知识重叠，很多理论知识与实际生产应用联系太少，无法给与学生直观感受，认为《大学物理》教学没有用处，可以忽略。针对出现的情况，有必要对物理课程的很多方面进行改革和建设，使课程既有本校的特色，结合传统模式和近代物理、前沿科技接轨，又能满足各个理工科专业对物理知识的需求，既让学生对物理知识感兴趣，又让学生学有所用。

在上述分析的基础上，本课题以桂林电子科技大学理工科专业学生为载体，以翻转课堂模式为主体，融合网络教学、实验教学、课堂教学等多种教学模式，提出“翻转课堂”在大学物理教学模式中的探索与实践，并进行相应教学模式的研究与实施。探索新的课堂教学模式，并在教学过程进行实践，检验新模式的实施效果，并推广该新教学模式在其它专业和课程的应用。

二、探索与实践

翻转课堂作为一种新兴的教学模式，为新老教学法的混合提供了新的教学思路，颠覆了传统教学模式。在这种模式中，学生在课外提前观看由教师提供的教学视频或其他形式的课程材料并思考老师设计相关的问题，而课堂时间以学生自主学习为主并提供个性化指导。学生在课堂外进行理论内容的学习，而课堂上通过做练习、互相发问等活动巩固所学内容，并对所学知识进行梳理。这与传统教学的课堂上老师讲授、课后作业练习正好相反。传统的课堂讲授可以以视频形式完整保留下来，供学生复习观看；而原来用于讲授的课堂时间又可以被新教学法填充。这就使得翻转学习模式逻辑上可以同时有力地支掌新老教学方法的实施，而原先两者竞争有限的课堂时间的矛盾则因教育技术的介入不再成为障碍。让学生摆脱被动认知角色，培养学生自主学习意识和提升学习效率，使之成为教育教学的主体。

在上述分析的基础上，本课题拟从“大学物理”这门课程入手，以桂林电子科技大学理工科专业学生为载体，将翻转课堂引入大学物理的授课模式中，探索新的课堂教学模式，并在教学过程进行实践，检验新模式的实施效果，并推广该新教学模式在其它专业和课程的应用。主要进行以下几个方面的探索。

1.运用互联网教学

互联网网络教学是学生课外学习另一重要平台，通过互联网教学视频可以让学生提前了解课堂的学习内容，思考老师教学视频遗留下来的问题。利用桂林电子科技大学数字化校园网络平台和QQ等互联网交流方式，构建《大学物理》翻转课堂网络教学平台。通过网络平台上传授课内容的视频和教学资源，及提出各种问题，研究“翻转课堂”下数字化课程资源共建共享的策略。网络教学视频的制作是非常复杂的，制作的内容不能太难，尽可能的满足所有学生的学习接受能力，并能讲述基本问题。教师可根据学生掌握知识能力以及学校仪器设备情况来合理安排教学内容，也可以在优质的互联网教育资源中寻找与自己课堂教学相符的视频资源作为该课程的教学内容，这样既提高了资源的利用率，节省了人力和物力，也使学生接触到国际优秀教师的教学内容，开拓了视野。

2.结合演示实验教学

演示实验是随堂进行讲授内容的实验，具有主题突出、通俗易懂、操作简便等特点，有助于帮助学生理解理论知识和激发学生们的想象力[1]。比如在讲解电荷那章节“密立根油滴实验测量电子电荷”，讲述光时“光的双缝干涉实验”，电路的“电表与改装”等等。演示实验应当具有以下特点：趣味性，简单方便、形象、生动；灵活性，所需的仪器设备易操作，边讲述变演示；直观性，所用器材可见度大，便于学生观察。根据学生自身情况和授课内容来设置悬念，将学生的注意力集中在重要的观察上，这样使得演示实验才能最大限度的发挥直观、生动的作用。

3.加强课堂理论教学

在国内理工科院校里，大学物理教师对知识的讲授方式往往是首先提出概念或原理，进而对其进行解释、证明以及应用方面的介绍。这将会对学生思想产生仅仅注重对概念、原理或公式内容的记忆，而忽略了知识提出的目的性与所证明的方法，这将导致学生无法对所获得的物理概念形成科学的知识体系，不利于学生知识体系的建立[2]。笔者认为课堂理论教学通过背景介绍、物理知识的提出以及得出的结论帮助学生建立物理框架，让学生明白物理学科如何与自然事物、现象和实际应用联系在一起。通过生产实际的应用、图形的插入、例题的选择等让学生感受到物理学科与大自然、生产、生活和社会、科技之间的密切联系，让学生乐于去探索物理学的缤纷世界。

课堂教学的改革要以学生为主，教师为辅的教学模式，打破传统的以老师为主的教学。教师应当引导学生积极、主动的参与学习，引导学生产生积极的学习情感，保持与学生间有效互动。

三、国外《大学物理》课程教学研究现状

国外课堂教学往往将物理基础知识讲解清楚之后，给学生留下探索、思考和创造知识的空间。且热衷介绍当今的物理学家研究方向，紧跟时代科技发展的脚步，这对于热爱科学事业的学生而言将是一个开拓视野的良好机会。例如，Ronald Lane Reese所撰写的《University Physics》课本中，设计了Investigated Projects内容，通过Expanded Horizons让学生主动地查找相关的资料来了解所学知识的相关历史与发展前景；通过Lab and Field Work让学生亲自参与设计实验来感受所学的知识；通过Communicating Physics让学生真正把所学知识与生产实际相结合起来，通过自己的理解阐明物理概念的内涵，真正掌握所学知识。而这些教学方式都在潜移默化中让学生充分理解物理奥妙之处，并加以致用，既培养了学生合理的科学体系和浓厚的科学兴趣，又锻炼了学生的实际操作能力[3]。

四、改革创新之处

1.改革目标

通过整合大学物理课程的教育教学资源，建立起以“翻转课堂”为平台的数字化教学环境，开发、收集、组织一批丰富的教育教学信息资源，形成教学资源库。结合大学物理教育的特点，基于“翻转课堂”，开展教育教学、在线学习及习题解答等方面的应用研究，促进学生自主学习的发展，从而提高学生学习的主观能动性。通过研究制定基于“翻转课堂”的大学物理课程资源，以提高大学物理教学效果。

2.创新之处

以学生自主学习为主的学习过程。传统的学生学习，以在教学课堂听教师讲课的形式进行，这样不仅学习的积极性不大，互动性不够强，更使得学习的效果不够好，学生的对知识的印象不够强烈。在新的教学模式中，利用“翻转课堂”使得学生有更多的自主学习的机会，并能主动参与到项目的设计与开发的过程中，能切实有效地激发学生对物理知识应用开发的积极性，并能在大学物理教学的过程中取得良好的教学成果。从传统课堂到“翻转课堂”的转型。改革课堂教学方式，采用启发式、探究式等互动教学方法，课程资源系统从服务高校教师为主到服务学生、高校教师和社会学习者并重。用基本资源实录真实的教学过程，以基本资源+拓展资源展示课程的进化，分类指导的课程设计+教学团队的教学过程。

物理学原理在实际工程技术中应用的翻转。在这过程中，学生通过有效资料的搜集，物理模型建立，知识表述讲解等一系列过程，对基本物理知识的构思和物理学建立的模型等手段都将会有更深刻的体会和认识。翻转课堂最大的优势就是全面升华课堂师生之间的互动，有效的促进在教师和学生之间以及学生与学生知识的联系。由于教师的教学角色已经从课堂内容的呈现者转变为学习的辅助者，这让教师与学生之间有更多的交谈，回答学生提出的问题，参与到学生学习小组中，对每个学生知识的学习进行个性化指导。学生在完成作业时，对于出现的问题，教师将组织学生成立辅导小组，对其进行辅导。并进一步为这类有相同疑问的学生举行知识讲座，让其深入理解物理学科的框架。知识讲座的奥妙之处，当学生遇到知识难题时，能及时的给予行之有效的指导方案。

五、结束语

大学物理知识体系的建立将对学生知识、能力、素质的提高起到了积极推动的作用。当代大学物理的发展应当紧跟时代的步伐，改革创新之处既要符合学生教育教学的发展，也要满足社会经济的发展。以翻转课堂为主体，互联网教学、演示实验教学、课堂教学等教育手段为线索的大学物理改革创新之路任重而道远，在理论和实践的过程中还需进一步的探索其优势，为国家培养创新型人才发挥更大的推动作用。

参考文献

[1] 姚青荣，潘顺康，周沁，等.工科物理教学改革的研究[J].兰州石化职业技术学院学报，2009，32

（3）：59-61.

[2] 王轶卓，李磊，仲海洋.中外大学物理教材的对比与分析[J].物理，2012（2）：114-116.

[3] Reese R L， Ramsier R. Post-Use Review. University Physics[J]. American Journal of Physics， 2000， 68（9）：874-874.