“PPBL+翻转课堂”教学模式在电磁学教学中的探索与实践

香 莲，邱 伟，孙 勇

（内蒙古民族大学 物理与电子信息学院，内蒙古通辽 028043）

1 “PPBL+翻转课堂”教学模式

随着社会的发展和科学的进步，时代对人才的需求日益迫切，同时，对人才的要求也更加多元。所以，高校传统的教学模式、教学法面临着挑战。随着教育观念的转变，近几年我国各高等院校掀起了教学改革的浪潮，出现了几种教学模式，如LBL 教学法（Lecture Based Learning）、CBL 教学法（Case Based Learning）、TBL教学法（Team Based Learning）和PBL教学法（Problem Based Learning）［1-3］等。所谓翻转课堂，就是打破传统的理念，运用以学生为主体的教学方式，进一步加深学生与老师之间的互动［4］。PPBL（Physics Problem Based Learnig）教学模式是以物理问题为基础、学生为主体、教师为导向的小组讨论式的实验教学模式［5-6］。虽然翻转课堂的很多模型与文献理论具有很强的普适性，但由于学科特点有差别，效果上可能会有不同，因此，借助技术手段和教学模式更便于进一步体现出学生的主体地位，最大程度地调动学生的主观能动性，让学生从以往的被动接受知识变成主动探求知识。电磁学课程教学中采用“PPBL+翻转课堂”教学模式，构建电磁学课程模型和设计教学流程，改变教师的教育理念和教育模式，确保翻转课堂教学方式的科学性与完整性，可以充分调动学生的学习积极性和主动性，培养学生独立学习的能力及创造力。

2 “PPBL+翻转课堂”教学模式设计与实施

“电磁学”课程是物理学教育专业开设的核心课程之一，是四年制高等师范院校物理教育专业大学二年级上学期开设的必修课程。该课程是电动力学、模拟电路、电路分析和计算物理等课程的先导课，也可为应用电磁学知识解决实际问题打下基础。“电磁学”的基本原理现如今有着非常广泛的应用，同时也是学习许多后续课程的基础。“电磁学”的研究方法对提升学生的创新思维具有重要的启迪作用，其独特的知识体系对增强学生的科学素养具有重要的参考价值。为改变传统课堂的灌输式教学方式，体现自主学习的指导思想，笔者将教师任务与学生任务清楚划分，突出学生的主体地位；以学生为主体、物理问题为基础，教师为教学的导向，增强学生的积极性，激发学生的学习兴趣，充分调动学生的主观能动性，使学生从被动学习变为主动学习，自主进行知识接受与内化。

2.1 课程资源建设及应用情况

首先，课程建设的核心问题是要有一本好教材，笔者选用的是赵凯华等著、高等教育出版社出版的《电磁学》［7］，该教材是一本受到广泛好评的电磁学经典教材，由浅入深、通俗易懂，既能培养学生的自学能力，又能激发教师的积极主动性。其次，为了能够动态反映教学过程，从而提高教学水平，根据本课程的特点，利用现代教育技术，制作了本课程的多媒体课件。最后，建立了课程网络资源库，将教学内容的理论部分与实验部分的相关资料都纳入课程网络资源库，如教学大纲、教学进度表、电子教案、课件、各章节的具体内容、精品教学视频课程、教学SPOC视频课程、自制录制课程、习题集及课后拓展资源以及对各章节的具体要求，实现教学与管理的网络化。学生利用网络的便利性和开放性，既能够随时进行练习、测试、讨论和反馈，也能快速查阅关于课程的背景知识与物理学史以及相关网络资源的链接。利用课程网络资源库，学生能够及时预习，了解各章的要求、进度、掌握知识的情况，能够不断地扩大自己的知识范围，激发学习热情，提升学习效果和学习质量。

“电磁学”课程作为混合式教改课程，线上资源包括优慕课和学习通平台，线下资源为学校现有的智慧教室以及电磁学实验室。课程主要面向物理学和应用物理学2个专业的学生开放，应用情况良好。

2.2 教学设计思路与实施

教学设计的思路线上线下相互补充、发挥各自的优势，共同促进学生的全面发展。

第一步：课前自主学习。以物理问题为导向，选取典型且优质的教学资源进行课前知识传授，使学生对教学内容有一个初步的认知，这个过程在线上进行。

教师发布的部分物理问题如下：

电容器是什么装置？储存能量大小与什么有关系？为什么引入电场能量密度这个概念？它表达什么？电介质是谁发明的？它有什么功能？位移极化是什么现象？退极化场是什么场？其功能是什么？极化强度的物理意义是什么？获得高速粒子的方法是什么？回旋加速器的原理？回旋加速器的核心是什么？n型p型半导体用什么方法区别？为什么随着温度的升高，金属的电导率减小，电阻率增加？在金属导体里，自由电子在电场力的推动下做定向运动形成电流，在这过程中导体为什么会发热？电阻元件中产生焦耳热的原因是什么？为什么平常都说“电”的传播速度是非常快的？导体有温度梯度的时候为什么产生电动势？导体中的电流方向给导体产生什么影响？高温的时候用什么方法来测量温度？磁路和电路有什么不同？磁路定理可以解决什么问题？什么是磁路？电磁逆效应是什么……

第二步：课堂教学。教师通过翻转课堂，引导学生协作学习，提炼总结知识点，并进一步深化学习的过程，构建起完善的知识框架体系，师生共同参与解决提出的问题，完成翻转课堂、小组讨论、测验及学生评价整个过程。

第三步：课后巩固。教师根据学生的留言、测试题回答情况、作业、小组作品以及查找资料等情况及时调整教学活动。教学组织实施设计图见图1。

图1 “PPBL+翻转课堂”教学模式实施流程Fig.1 The implementation flow chart of“PPBL+Flipped classroom”teaching model

3 教学成效

3.1 期末总成绩明显提高

“PPBL+翻转课堂”教学模式改进了传统的教学方法，激发了学生的学习兴趣，学生成绩有明显提高，课堂教学效果良好。未采用“PPBL+翻转课堂”教学模式混合式教学改革的数理学院2019级物理2班电磁学课程期末总成绩分析见图2，平均分数66.5分，及格率为84.85%；实施“PPBL+翻转课堂”教学模式的混合式教学改革的数理学院2020级物理2班电磁学课程期末总成绩分析见图3，平均分数73.4分，及格率为96.3%。从图2和图3可以看出，实施“PPBL+翻转课堂”教学模式的混合式教学改革的2020级物理2班期末总成绩分布呈正态分布，而且及格率和班级平均分数明显提高。

图2 2019级物理2班期末总成绩分析 Fig.2 The analysis chart of final total score of Physics Class 2 in Grade 2019

图3 2020级物理2班期末总成绩分析Fig.3 The analysis chart of final total score ofPhysics Class 2 in Grade 2020

3.2 提高了教师的教学、科研能力

“PPBL+翻转课堂”教学模式对教师提出了更高的要求。以物理问题为基础的自发性学习，将学生的学习目标转变为解决问题和科学探索，这要求教师对知识理解得更深入，不断学习，才能设计问题，引导学生主动思考探究。同时，自身的教学和科研也不断提高，彻底改变了“黑板+板擦”教学方式。

3.3 提高了学生自主学习能力

“PPBL+翻转课堂”教学模式增加了学生的课上课下的参与度，增强了学生自主学习的动力，改变了学生完全依赖老师，期末刷题的现象，有利于推动教学的可持续发展。

3.4 锻炼了学生的实践教学能力

通过问卷调查，对教改课程满意度为100%。大部分学生认为，“PPBL+翻转课堂”教学模式以问题为基础的导向学习、分组讨论，翻转课堂等，对合作学习、探究学习很有帮助，提高了他们的探索能力、思考能力、自学能力、团队合作能力和讲解能力。学生对学习通平台给予了肯定，课前自主学习资料和课前测试题能预习知识点，随堂练习能及时验收学习成果，课堂活动活跃了课堂氛围，课后可查看课件巩固知识点，平台上传的资料及试题库的发布对学习亦有很大的帮助。

4 结束语

在教学改革的浪潮中出现了若干的教学模式。“PPBL”教学模式和“翻转课堂”教学模式都有各自的特点和优点，“PPBL+翻转课堂”教学模式是在“电磁学”课堂上引用的新的教学模式，一方面，其创新点和效果显著，提高了课堂效率，有效地提升了学生的思考、探索、自主学习、团队合作和表达能力。另一方面，“PPBL+翻转课堂”教学模式也对老师和学生提出了新的挑战和更高的要求，要求教师不断提高自身的知识储备和科研能力，学生要加强独立自主学习能力。