大学物理“对分课堂”教学模式实践探索

秦 丹，邢 娟，李光仲，花贵原，战丽波，闫 鹏

(滨州医学院 基础医学院，山东 烟台 264003 )

1 大学物理课程教学中的挑战

1.1 教学内容多与学时偏少的矛盾

大学物理教学内容涉及抽象的物理概念和规律，知识体系逻辑严密，演绎推理多，例题多以公式的理解、应用为目标. 以药学类专业为例，116所院校物理基础理论课平均学时为53.4学时[1]. 笔者所在学校为48学时，略少于平均水平. 授课内容涵盖力学、热学、电磁学、光学等模块，学时少、课程内容多使教师难以将实践应用讲透、讲活，学生在运用规律求解问题时经常存在困惑，易挫伤积极性，较难建立学习成就感.

1.2 信息技术为代表的社会发展影响学生的发展状态

当前大学生普遍习惯于利用互联网实现信息传输，多样化的信息呈现方式(如短视频、社交软件等)不断影响着他们的学习能力、学习方式. 同时社会剧烈变革，使得人才需求呈现多样化，学生学习目标随之呈现出显著差异.

1.3 传统讲授式教学模式与认知规律存在矛盾

以我校为例，大学物理每周安排3学时理论授课. 三节联排的教学组织方式使得短时间内新授内容多，学生认知负荷较大. 从注意力时间角度看，随着讲授时间的增加，学生课堂注意力逐步下降.张萍调查发现80%的学生课堂注意力保持率(学生听课时间占课堂总时间的比率)低于50%[2]. 被动学习方式(听讲、阅读、视听、演示)下，学习内容留存率均在30%以下[3]. 因此，单纯教师讲、学生听的传统授课模式容易带来学习效率低等问题. 以翻转课堂、基于信息技术的混合式教学为代表的多种模式被用于改善课程教学质量[4-6].

2 对分课堂教学模式的发展

为解决大学课程教学困局，提升教师教和学生学的效率及质量，2014年复旦大学张学新教授提出了对分课堂教学模式，其核心理念是将一半课堂时间用于讲授，另一半课堂时间分配给学生，以讨论的形式交互学习. 对分课堂的教学流程分为三个过程，即讲授、内化吸收和讨论[7-8]. 讲授环节的核心目标是促进学生随后的学习. 在内化吸收环节，学生阅读教材，根据兴趣、能力进行个性化的知识建构，独立完成作业. 讨论环节可分为同伴讨论和师生对话两个阶段，在同伴讨论阶段，学生针对个人学习结果，分享收获、困惑，互相答疑，互相启发；在师生对话阶段，教师组织全班讨论，对小组讨论中存在的疑难问题进行解答，并做总结[9]. 讲授和讨论在课堂上完成，二者的时间分配依据教学情况灵活调整. 对分课堂创新的关键是将讲授和讨论两个教学活动在时间上错开，变“即时讨论”为“延时讨论”；将记录个人思考和收获的“作业”作为课堂讨论的发言依据，使学生言之有理，提升了生生、师生讨论的效率和质量.

对分课堂教学模式以教学流程简单易学、教学效果有效提升等优势获得了众多教师的青睐. 无论在思政教育、英语等文史类课程，还是在物理等理工类课程，对分课堂教学均提升了学生学习主动性和课堂参与度[10-14]. 李淑青等结合信息软件在大学物理课程中开展了对分课堂实践，学生成绩和教师评教结果均明显提升[13]. 苏琴等基于对分课堂教学模式，有效解决了学生学习大学物理时被动接受知识的困局[14]. 对分课堂促进了深度学习的发生，实现了学生的能力培养[15]. 孔祥宇从传播学7W理论出发，分析了对分课堂与SPOC翻转课堂的异同，提出了二者在基础教育教学中的应用范围与结合形式[16]. 金兰根据高等教育教学改革诉求，提出了对分课堂教学模式的制约因素，建议通过提高学习活动主体的水平，提升教学实施主体的素养，调整分组讨论中介，优化学习成果中介，精选自主学习中介，促进对分课堂的合理化发展[17].

3 非物理专业大学物理教学的对分课堂实践

以2018级药学班为教改实施对象，按照对分课堂教学模式组织理论课教学. 根据组内异质、组间同质的原则设定学习小组(每组4人). 每2个教学周完成1章(每周3学时)教学内容，举行1次讨论活动. 每次讨论时间为1学时(50分钟)，即隔周对分，教学流程见图1. 正式授课前举办对分课堂教学流程培训，介绍师生责任.

图1 对分课堂教学实践流程图. P(Presentation)即讲授；D(Discussion)即讨论；P、D属于课堂教学环节；A(Assimilation)即内化吸收，课下学习环节.

3.1 教学内容“回归基础，应用引导”

教学内容筛选是实施对分课堂的首要条件. 基于对分课堂讲授强调精讲、留白的理念，教学团队设计了“回归基础，应用引导”的筛选策略.

回归基础是指讲解基础概念、规律的逻辑关系，培养基本思维方法，例如，质点运动学的两类问题分别是利用微分法求解质点速度、加速度和利用积分法求解运动学方程. 教学中讲解并练习微分类问题，重点论述位置矢量、位移、速度、加速度之间的区别与联系，突出上述物理量的瞬时性和矢量性. 课堂授课不再讲解积分类问题，教师只简略论述两类问题的相互关系.

应用引导是指教学内容实现两结合，一是结合专业需求；二是结合现实问题. 在学院协调下，教学团队与药学专业负责人结合人才培养目标共同商定授课内容，例如，后续专业课程会涉及光的波长、频率等概念和多种光谱仪器，在教材(普通物理学，第7版，程守洙主编)中，光学章节重点阐述干涉、衍射、偏振三个物理规律，上述概念未做介绍. 教学团队将振动、波动、光学三章前后关联，以振动、波动两章帮助学生建立光波的波长、频率等概念，以机械波的干涉规律类比光的干涉，并与后续各类仪器的工作原理联系. 通过教师的串讲，一方面降低学生构建知识体系的难度，另一方面提升了学习兴趣.

教学团队注重结合日常实例，增强教学内容的实践运用，使学生在学习物理学的过程中建立一种理性思维方式，例如，在每章学习开始前，提出相关现实问题，如“当你在高速公路上驾驶一辆速度为110千米每小时的汽车时，突然正前方汽车发生车祸，你至少距离前车多远才有可能不碰撞？”通过引入质点运动描述、牛顿运动定律、摩擦力等概念规律，在现实问题的近似中建立模型，在实践中体验课程价值[18].

3.2 教学目标明确化、层次化

教学团队结合布鲁姆教育目标分类法和《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》，梳理知识点形成章节教学目标(具体案例如表1所示).陈述目标时使用具体、可评测的行为动词，便于学生践行和学业评估，不再使用了解、掌握等模糊动词. 教学目标中设有开放性学习任务，鼓励学生结合个人兴趣、能力完成不同的学习主题，满足学生差异化需求.

3.3 教学活动支架化

教学活动支架化是指围绕教学目标、教学活动的设计与安排要基于学情和学习任务，不断唤起学生先前的经验，引导学生结合新的信息构建新经验，给学生提供发展的脚手架. 以“微分法求解速度”的课堂讲授为例，教师最初按照“讲授位移、速度概念，以例题分析讲方法，练习强化”的流程授课. 分析发现，例题求解涉及若干个知识点，任一知识点前期经验的缺失，都会导致失败体验. 结合对分课堂强调的适度挑战理念，教师在介绍例题时，同时列出相关知识点的公式或图片，按照学生“先思考、再试做”、教师“讲思路”的流程完成教学任务，学生答对率和参与度明显提升.

对分课堂依托书面作业保障后续课堂讨论的效率和质量. 作业包括三个模块，分别是亮闪闪(学习收获总结)、考考你(设计考题)、帮帮我(个人学习困惑). 在亮闪闪模块中，大多数学生习惯于用笼统语言描述，缺乏针对性和思考深度. 为此，教学团队在课堂上讲解目录、标题间的关系，指导学生以思维导图为工具呈现知识点的脉络关系；讲授阅读技巧，培养分析阅读能力，引导学生通过亮闪闪的撰写记录个人成长，增强其学习成就感. 例如，在运动和力一章中，教师引导学生阅读章节概述，示范分析章节目录和各级标题间的逻辑关系.

表1 章节教学目标的二维分类(以教材第1章运动和力为例)

改革前学生普遍忽视审读目录、标题，教学改革后，学生能够归纳梳理标题间的联系，以思维导图的形式陈述个人视角下的知识点(详见图2). 又如，大学物理热学部分的目录顺序是热力学第零和第一定律、第一定律对于准静态过程的应用、循环过程和热力学第二定律. 学生突破原有框架，将其归纳为“三定律、四过程和一循环”. 在总结学习收获时，教改初期学生一般只是笼统描述或者罗列知识点，如“运用数学微分和积分求解运动学问题”、“学习了质点模型和位置矢量、速度、加速度”. 经过教师指导和反复训练，教改后期学习收获的阐述体现出个人的思考结果，如“振幅和离开波源的距离成反比(只针对球面波)”、“静电场高斯定理与磁场环路定理求解场强的四步对比”. 面对同一学习内容，学习者的不同收获得以直观呈现，这为后期讨论活动的深度交流、同学间的互帮互助奠定了基础.

图2 学生思维导图实例

在“帮帮我”模块中，许多学生难以提出有效、高质量问题. 为此，教师设计了两种解决方案：一是结合教材思考题，找出自己不能回答的问题；二是参考目标分类法，教师提供不同学习层次的问题模板，如记忆理解类问题：你能写出……？你能用自己的语言解释……？应用类问题：你能否说明……的适用范围？学生将某一知识点放于题干内，就形成了具体问题. 例如：你能写出瞬时速度的表达式，并说明速度和速率的关系么(记忆理解层次)？你能写出牛顿三定律的适用范围么(应用层次)？你能设计一种测量瞬时速度的方法么(创造层次)？

3.4 教学媒介信息化

对分易是一种支持对分课堂教学的线上交流工具，通过它可实现资源共享、练习自测等功能，课件阅读的学生名单、频次等可在电脑端查看，教师可了解学生课下学习情况. 课堂讨论阶段未被抽取发言的学生将本组学习报告以照片形式发送至讨论区. 在线练习模块提供选择题、填空题、判断题3种题型模板，可定时发卷、收卷、阅卷，实现了学习过程和效果的即时反馈. 对分易一方面降低了教师工作量，使教师有时间、精力分析教学数据，优化教学设计，另一方面也促进学生调整个人行为.

3.5 教学评价的全程化、全员化

教学评价的全程化是指将讲授(课堂内)、内化吸收(课堂外)、讨论(课堂内)三个阶段的学生行为均纳入学业成绩评价的体系内. 期末闭卷笔试占总成绩60%，平时成绩占40%. 课堂外学习行为以书面作业完成情况为评判依据，得分即为平时成绩.

课堂内学生行为评价标准：清晰阐述个人观点；积极参与讨论活动、发言即可得分，专人记录并定期公布. 该部分成绩累计于平时成绩.

教学评价全员化是指学生参与书面作业评定.教师提供评分标准，学生负责作业分档评分，30%的学生可得90～100分；50%的学生可得75～89分，20%的学生得70～74分. 作业评定共计5次.每名同学拥有1次评阅作业的权利，评判结果由教师复审确认.

4 对分课堂教学效果评价与反思

授课团队通过问卷星向学生发放电子问卷，收到答卷33份，部分调查结果见表2. 本次教学改革在三个方面产生了积极影响. 首先，改善了学生学习行为，在学习时间、思考深度、作业质量、讨论参与度4个维度上，超过50%学生认为自身有了更积极的行为.其次，强化了学生学习过程的自我监控，约54%的学生能够主动反思个人的学习过程、学习收获，85%的学生能够结合学业评价体系或者同伴表现改变自身学习行为. 最后，实现了知识、能力、情感的多维发展，约33%的学生认为知识的记忆和理解水平提升，55%的学生认为个人交流沟通能力增强，约45%的学生认为自主学习能力增加，约30%的学生认为学习积极性提升.综上，对分课堂改革一定程度上提升了大学物理的教学质量.

表2 对分课堂教学反馈问卷

调查问卷同时也反映出教学实践中的一些问题，如：约18%的学生表示对分课堂教改未能影响其学习行为、态度，约24%的同学认为在个人收获方面教学改革不如传统授课模式. 上述数据说明，部分学生未能有效参与到教学改革中，对此，教师首先要利用课内和课外时间，与辅导员、班委同学沟通交流，全面充分了解学情，结合学生能力、态度的发展水平，设计多层次教学目标和教学活动. 其次，专项技能培训和多元化评价标准相互呼应.教师授课时注意将学习理论运用到教学中，通过榜样示范和专项训练，分阶段、分层次提升学生能力；围绕教学目标和能力培养要求，设计学业评价体系，做到讲、练、评相结合. 最后，在师生群体中营建“发展为中心”的软环境，教师通过探究教育学、心理学、学习科学等新理论在教学实践中的应用，不断提升教学设计能力和人际沟通能力等，以教师个人发展保障教学改革成效. 减少教师对学生的直接管理干预，增大生生间的相互评价，以学习同伴的进步激发内部动机. 教师对学生发展给予及时反馈，增强外部情感认同. 希望通过大学物理课程，让学生有兴趣获取新知识，有能力提升学习效果，更从容应对未来挑战.