微課與翻轉課堂在大學物理習題教學中的研究與實踐

陳巧悅，周恒為

（伊犁師范大學物理科學與技術學院新疆凝聚態相變與微結構實驗室，新疆 伊犁 835000）

“微課”是依托現代信息技術和教學資源整合而形成的一種全新教學方法，它的誕生為教學翻轉打下了基礎?！胺D課堂”，是重新調整和分配課堂內外時間，把學習的決定權和選擇權由教師轉給學生。在這種模式下，學生能夠節省教室內的寶貴時間，提高學生學習的內驅力和主動性[1]。大學物理，是中國高校理工科學生的通識課程乃至文科學生的熱門選修課。該學科所講授的科學基本概念、基本理論和基本方法是構成學生整體科研素質的重要部分，對于激勵學生探究與創新科學精神、訓練其思維創新能力、提高其整體的科學素養、建立科學價值觀起到了與其他學科所無法替代的重要功能[2]。

在翻轉式教學的理論指導下，若要求學生制作大學物理課程中主要教學內容的微課，是意義甚微的。教學是教師的本職工作，如果說教學的主要部分教師不做而讓學生自學，那教師的意義何在?備課做微課需要花費大量的時間精力，盡管學習者對自身講授的某部分教學內容認識比較深刻，但是并不是同一個學習者講解全部的知識點，針對不能自己講的知識點也可能掌握的不足，這樣一來的翻轉課堂效果是極差的。如果學習者沒有講教材的主要知識點，而是習題，針對一些典型題，學生們把習題制作成微課的形式與老師同學分享。這樣的翻轉課堂的實施才更有意義。

1 微課與翻轉課堂結合的優勢

“微課”以闡述某一知識點為宗旨，以短小精悍的教學短片為主要形式，并以互聯網上大量的教學資源為依托，建立起較為獨特和完善的小規模教學體系。微課在我國教學領域的使用已經逐步走向成熟化，這對改變教師傳統教學方式與理念有重要作用。在傳統教學方法中，多數老師授課目的都是傳授學生專業知識，采用習題訓練和講授的方法使學生會利用相關理論知識處理問題。

“翻轉課堂”主要是“翻轉”傳統的教學過程，采用“上課前了解+上課時研究”的方式，在這樣的教學方式下，學生們成為課堂教學的主要參與者，而教師是課堂教學的主要合作者和推動者。翻轉課堂更關注學習過程，重視學習方法習得，增加互動參與度，減少合作的邊緣化。翻轉課堂借助于信息技術平臺上的優勢，一定會有發展的空間，但也不一定是靈丹妙藥，它有自身的局限性。因此，在教學實踐過程中，要通過目標定學，微課助學，組內互學，反饋悟學等各要素的靈活組合，相互誘導，需要教師做中學，感中悟。在“微課”+“翻轉課堂”教學模式下，能夠充分調動學生的課堂教學的積極度，課堂教學協作的實效性，訓練的及時性。打造符合學生實際需求的課堂，共促師生成長[3-4]。

翻轉課堂要求學生在課外自行安排時段通過收看“微課”視頻掌握相應的課堂知識，在課堂上由教師展開討論與問題解答，課下則進行課堂拓展與課堂反思。翻轉課堂教學通過課堂交流的環節克服了“微課”網上授課無法與教師們直接見面討論交流的缺陷，所以我們將“微課”納入翻轉授課，彼此取長補短，提高總體的教育效果。翻轉授課模式包括3個主要步驟：（1）課前教學：教師及時公布所學主要任務和目標；同學們上課前收看微課，達到教師所設定的學習任務總體目標。教師上課前要全面剖析學生在線研討和知識掌握狀況，梳理學生在上課前練習中發現的主要問題，以此來開展授課。（2）課堂教學：任課老師對課堂教學內容展開串講，并根據課前學生的在線討論內容和網絡留言所涉及的提問來展開分組討論，同學們相互回答自己所提出的主要問題，以矯正認識上的誤區，并將最終無法解決的問題及時地反映給任課教師。老師解答同學們所提的問題，再對教學內容總結。（3）課后教學：學生通過課后習題和探究，糾正對知識點誤區，并且在線提交作業；教師設有拓展任務，學有余力的學生可以挑戰，進行知識點的積累與擴展[5]。

2 學習大學物理的意義及習題課的重要性

為什么理工科專業學生都需要學習大學物理？最深層的原因不是因為知識內容，最深層的原因在于物理這門課程對思維能力的訓練和提高是十分廣泛和深入的，所學的基礎知識可能在期末考試后一段時間會忘記，但思維能力的鍛煉會影響學生學習和成長的全部階段，物理這門課程涉及的時間跨度從宇宙大爆發到現在再到未來，涉及的空間跨度，大到廣闊的星球、天體，小到原子核。用《中庸》上的話來講：致廣大，盡精微。物理不單是一種精密的實驗科學，更是很嚴肅的理論科學，學習物理既是學以致知的過程，又是學以致用的過程，物理對思維能力的培養和鍛煉可以通過一個小例子說明，大學物理中動力學部分要學習受力分析，僅這一個例子對思維能力的培養就很全面深刻，在做物體受力分析時要運用整體法和隔離法，這就是整體和局部的思維，在分析力時先從重力開始到彈力接著分析摩擦力再到其他的力，條理性非常清晰，在分析彈力和摩擦力的時候要看具不具備產生的條件，具備什么條件才會有什么樣的結果，這說明邏輯性非常強。同時物理中還會用到相對性思維和極限思維等。因此學習大學物理的意義重大且深遠。

在諸多課程中，大學物理是掛科率較高的一門課，在采訪部分掛科同學后得到這樣的說法：“即使物理中的公式定理定律能夠聽懂，但一做題就不知如何下手，特別是計算題”。大學物理課程的內容體系十分龐大力學、熱學、電磁學、光學等。雖然學習深度相比物理系同學小很多，但大學物理課時量不多，一般在54-108課時之間，這樣看來學習這么多知識還是很吃力的，習題課占總課時量的比例更低，且教師在實際上課過程中還有可能壓縮習題課的時間。大學的學習與中學有很大不同，知識點的運用更多的是靠學生自己的內在動力，部分學校大學物理課程開在大一，學生還沒有適應這樣學習轉變。所以大學物理中習題課的設置是很有必要且很重要的。

3 基于“微課”的翻轉課堂與大學物理習題課相結合教學研究

筆者在中國知網以“微課”為主題檢索共找到85177條相關結果，以“翻轉課堂”為主題檢索共找到67633條相關結果，以“大學物理”為主題檢索共找到25807條相關結果，說明以上三個主題在受到的關注度是不容小覷的。以“大學物理習題”為主題檢索共找到122條相關結果，“微課”+“翻轉課堂”+“大學物理習題”為主題檢索共找到0條相關結果，由此微課與翻轉課堂在大學物理習題課中的實踐與探索是有必要且有意義的。

在大學物理習題課課時量少與習題課在大學物理課程中重要性的矛盾下，同時每個同學的知識儲備，學習優良程度的不同的情況下，筆者研究了基于“微課”的翻轉課堂與大學物理習題課相結合的教學模式來解決這一矛盾。老師可以不再浪費更多上課的時間來講解習題，這部分習題也要求學生在課中課后進行自主練習。老師也會用更多的問題和每個同學溝通，能更好地因材施教。在課后，學生自己設計了知識、認知結構以及表現知識的方法，老師將通過講授法和合作教學法以適應他們的需求和促進學生的個性化認知，其目標是希望使他們透過實踐得到最實際的知識。

對于能聽懂大學物理的基本知識但不會做相應習題的情況，這些基礎差，底子薄的同學可以先把不會做且同類型的習題對應的答案看一遍，自己懂了以后講給其他同學，首先保證這些不會的題目自己能夠通過答案能解一遍，在給其他同學講清楚講明白這道題。這個方法是費曼學習法，它將煩瑣的知識簡單化，以教代學，讓輸出倒逼輸入。這與翻轉課堂的底層邏輯相通。以上學習方式存在不確定性，第一大學物理的習題答案有可能很簡潔，學生看答案也不明白怎么解題；第二學生已經通過答案感覺自己融會貫通了卻沒有教的對象沒有輸出的用武之地。由此基于“微課”的翻轉課堂與大學物理習題課相結合教學就可以解決這兩部分的不確定性。

4 基于“微課”的翻轉課堂與大學物理習題課相結合教學實踐

筆者以伊犁師范大學數學與統計學院四個班的同學基于“微課”的翻轉課堂與大學物理習題課相結合模式進行教學實踐。對于教師要求：教師需要把課本上典型的一道題包含一個知識點的簡單題，以及包含兩個或兩個以上知識點綜合習題做3～10分鐘習題講解視頻微課，并以知識點命名對應視頻劃分難易等級。教師對學生安排方面：教師讓學生自行分組，然后按組認領大學物理課程各章習題。各小組在課余時間通過小組成員間的組織與協調，相互配合，制作各章節課后習題的微課，在制作微課的過程中實現了翻轉課堂雛形。學生方面：學生按組需完成自己小組選擇的課程章節習題微課制作。制作完成后交給教師審核并評價，同時各小組制作的各章節大學物理習題微課會被教師匯總分類發布到班級內部學習群平臺，進行學生互評。這樣教師和學生都有一定習題微課的制作要求，每個人的貢獻組成了總的大學物理習題的微課習題庫。教師和學生互評過程既可以滿足知識的學習與鞏固，又可以促進師生制作出高質量的微課作品還能夠促進學生和學生之間，教師和學生之間的交流與合作。成效方面：通過基于“微課”的翻轉課堂與大學物理習題課相結合進行教學實踐發現學生學習的內驅力和主動性的提高，期末考試成績也有顯著提高。

筆者以大學物理力學部分的碰撞為例做了課程設計，碰撞問題是典型的對動量守恒定律和機械能守恒定律應用的綜合問題。

學情分析：系統動量守恒定律比牛頓運動定律、動能定理等相關概念和規律更加籠統、難以理解，學生對守恒條件的理解還流于表面，守恒表達式不能熟練應用，建立相關物理模型，及用其解決實際問題的能力不夠，在教學過程中還需引導總結。

教學目標：（1）知識與技能方面知道系統動量守恒定律的定義及表達式，掌握定律的適用條件及適用范圍，碰撞分類及特點，能解決相關實際問題。（2）情感態度與價值觀方面讓同學們知道系統動量守恒是自然界中最基本、最重要的物理規律之一，激發學生學習的主動性和積極性。

教學設計思想及策略：回顧系統動量守恒定律。通過PPT演示具體的情景，說明碰撞是動量守恒定律的一個非常重要的應用，讓學生會區分不同類型的碰撞，掌握其適用規律、與機械能守恒等知識的鏈接，運用它們分析并解決相應問題。

教學過程：課堂中運用牛頓擺給同學們做完全彈性碰撞演示實驗。由于學生對碰撞中的知識有所了解，但并不詳細，但是學生在提前看了教師做的習題微課以及同學做的習題微課后提出了碰撞中動量守恒的疑問？老師在課堂中對碰撞的概念定義分類做了總結，解答學生的疑問，大學物理中學習的碰撞問題都是一種近似守恒：系統受到的外力矢量和不為零，但當內力遠大于外力時，系統的動量可近似看成守恒。圖1為教師制作習題微課截圖。

圖1 教師制作習題微課截圖

課程的教學特色：交互性強，形式多樣。實驗演示部分的動作學習者均可參與，能有效吸引學習者的注意力，同時學生制作習題微課提高學習者的課程參與度。實際演示、微課視頻結合，課堂討論熱烈，學習氣氛輕松。

課程評價反饋：教學思路清晰，教學實施過程較好，教學過程中體現了“探究、合作、互動、評價”的三維教學模式，能夠利用“微課”+“翻轉課堂”模式把典型習題教會給學生，讓學生也制作習題微課，充分體現以學生為課堂主體，能夠讓學生主動學習，照顧不同層次學生，同學們掛科率相較于普通教學模式明顯減少。

5 結語

基于“微課”與翻轉課堂相結合的教學模式在大學物理習題教學中應用進行研究并分析，在伊犁師范大學數學與統計學院做了教學改革實踐，得到良好的教學效果，不但有利于進一步提高教學質量，而且有利于培養學生主動學習意識，其教學改革對于各理科及工科專業大學物理習題教學部分均有借鑒意義。