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大學物理實驗教學翻轉課堂研究論文
第一篇：大學物理實驗開放式教學慕課研究
摘要：
“互聯網＋”時代背景下的高職院校教育改革應將重點放于以互聯網為平臺，與國內外前沿科技動態、發展方向以及人才知識需求相結合，對學生知識體系予以拓展，并提升其創新意識、思維及能力。“慕課”教學模式同傳統大學物理實驗的結合是對物理開放式實驗教學的探索，有利于學生視野的開闊、創造性思維的發散以及學習積極性的提升。
關鍵詞：
“慕課”；大學物理；開放式實驗教學
大學物理實驗教學在提升學生綜合素質、培養其創新精神與實踐能力上發揮著不可替代的作用。目前，大學物理實驗教學的開放程度已成為對高職院校實踐教學水平予以評判的重要指標之一。近年來興起的“慕課”（MOOCs）是以互聯網為基礎的一種大規模、在線且開放式教育教學新模式，概念提出以來，得到了社會各界的廣泛關注與重視，為教育界帶來了巨大挑戰與機遇。將“慕課”引入大學物理實驗開放式教學中，使其與傳統課堂教學相結合，能夠讓學生自由選擇學習時間與地點，在課堂上進行實驗操作與數據處理，并就實驗內容進行討論，既能增加學生實驗操作時間與討論環節，又可保證學生有充分的時間進行實驗方案的自主設計，有利于學生學習興趣的極大提高及其動手能力與創新意識的培養。
1一般實驗教學模式
現階段，學術界已對大學物理實驗教學采用分階段循序漸進模式達成了一定的共識。例如，美國大學物理實驗課大致對其教學過程進行了三個階段的劃分，分別為基礎訓練階段、教師指導階段與設計階段。與此同時，我國部分職業院校也對大學物理實驗進行了基礎訓練、專業基本訓練以及綜合設計三種實驗類型的劃分。在第一階段中，主要訓練學生的基本實驗技能、基礎實驗方法以及對基本實驗儀器的使用；第二階段則主要利用學生在第一階段掌握的基本知識與技能，訓練其一些高層次的物理思想、模型及方法；到了第三階段，教師會向學生布置一些專題實驗，讓其在特定時間內獨立完成，在這一過程中，學生需要獨立設計實驗方案、選配實驗儀器、分析實驗結果，最后還要就實驗中出現的問題做深入的研究。整個實驗環節中，教師的主導作用尤為明顯，學生一般都是處在一種被動式的學習狀態中。為了對實驗室與實驗儀器等的利用率予以提高，讓學生變被動學習為主動探索，一些高職院校開始進行開放式實驗室的建設，并對實驗室實施開放化管理，開展具有開放性質的實驗教學與活動。
2“慕課”（MOOCs）的優勢及其對大學物理實驗開放式教學的促進
2．1“慕課”的優勢
“慕課”即“大規模在線開放課程”，較之傳統課堂教學而言，基于“慕課”的開放式教學有著明顯的優勢。
（1）教學資源優勢。現階段，全球已經成功構建起三大知名在線免費課程平臺，它們分別為Coursera平臺、edX在線免費課程平臺以及Udacity平臺。其中，Coursera平臺由美國斯坦福大學教授創辦，目前，該平臺已同含北京大學、上海交通大學等內在的100多所大學建立起合作關系；edX在線免費課程平臺由哈佛大學與麻省理工學院聯合創辦，Udacity平臺的創辦者有SebastianThrun等。這些平臺教學資源豐富，以絕對性的資源優勢引領著全球的教育與教學工作。
（2）教學師資優勢。現階段，從事“慕課”教學工作的教師大多都是來自于世界名校的知名教授與專家，他們有著豐富且先進的教學經驗，學生們可以對高水平、側重點不同的教師進行自由選擇，這有利于學習效果的提升。
（3）教學模式優勢。開展“慕課”教學，學生不會受到上課地點與時間的束縛，在學習過程中，他們還可以自由選擇回放或快進，以自己所學的實際進度為依據決定課程的具體內容，學習進程的可控度與自由度更高，這是現場教學難以比擬的優勢所在。
2．2“慕課”促進大學物理實驗開放式教學的具體體現
（1）更新課程內容。基于辦學資金與辦學基礎的限制，我國很多高職院校所開設的物理實驗課程大都存在著儀器設備品種少且落后的現象。“慕課”的教學資源優勢十分明顯，開設“慕課”的院校大都有齊全的實驗儀器設備。通過“慕課”，學生能夠了解很多在校內無法見到與掌握的物理實驗儀器的操作原理與方法，增長高科技知識，這有利于學生學習興趣的增強，對學生視野的開拓、潛在創造能力的開發等均有很大的益處。
（2）豐富課程內容。通常，我國高職院校物理實驗課程的課時都比較少，如果想在固定的學時內增設更多的實驗項目，就必須對各個試驗項目的授課時數予以縮短，但是，學生的實驗能力是有限的，這又對相應學時數的保證提出了要求。“慕課”的應用能夠有效解決上述問題，教師可以讓學生先通過“慕課”自學相關實驗項目內容，在課堂上對其進行提問，并讓學生相互討論，通過具體實驗獲取并鞏固知識，這有利于授課時數的節省，由此便可增設物理實驗項目，實現在有限課時數內對實驗物理實驗課程教學內容的豐富，在培養學生自主能力的同時讓其變被動學習為主動學習，最終實現真正意義上的“翻轉課堂”。
（3）減少課程投入。于大部分高職院校而言，投入儀器設備的資金本就有限，加之物理實驗教學多以公共基礎實驗課程教學為主，因而通常情況下都得不到足夠重視，可以購買的儀器設備由此也會更加有限。“慕課”的到來能夠解決高職院校購買儀器設備資金少的難題，部分價格高昂的實驗項目儀器設備是無需購買的，學生只需要對“慕課”加以利用，通過自學或借助教師的講解便能掌握儀器的原理與使用方法，這向高職院校物理實驗教學工作的開展提供了強有力的支撐。
（4）提高課程效果。高職院校中普遍存在著物理實驗課程教學時數少、儀器設備落后、師資水平有限以及學生接受能力不強等問題，這些因素都會對其物理實驗的教學質量產生負面影響。“慕課”豐富了普通教師所扮演的角色，他們不再僅僅是授課者，還是學習者，通過向名師學習，這些普通教師能夠提高自身的教學水平，以此對學生進行更加專業的教授與指導。學生可以與自己的實際水平相結合選擇課程的學習內容，帶著問題上實驗課，這樣不但能對學生的積極性與主動性產生極大的調動作用，還能優化他們的學習效果，將其潛能更大程度地激發出來，對其創造力予以挖掘，實現對自然科學素養的培養。在此意義上，將“慕課”融入到大學物理實驗開放式教學中是十分必要的。
3以“慕課”促進大學物理實驗開放式教學的努力方向
3．1構建大學物理實驗“慕課”網絡平臺
隨著網絡建設工作的不斷開展，我國很多高職院校都有了自己的網絡教學平臺，但是，有的院校中平臺的利用率并不高，究其原因，主要在于師生之間的互動比較少，參與討論的人員通常只限于本校學生，致使這些網絡教學平臺沒有足夠高的“人氣”，這最終對高職院校優質資源的共享產生限制。通過建立“慕課”網絡教學平臺，更多師生能夠對高職院校的教育與教學資源進行共享，作為物理實驗開放式教學的前提與基礎，平臺中所具有的討論功能、師生互動、成績評定、作業提交等內容都會得到極大的豐富。
3．2對學生學習、年齡以及文化背景等加以考慮
對于學生而言，網絡“慕課”的選課基本上是沒有“門檻”的，只要有學習需求，任何年齡、知識層次以及教育背景的人都能自主選課與學習，這與“終生教育”理念相符。但是，大學物理實驗教學涉及的部分儀器操作是有一定危險性的，如果學生對基礎知識并不了解，只是單純操作儀器，對其創新意識的培養而言是不會產生促進作用的。基于此，物理實驗教學的開放需要先對學生的學習內容進行分類：一部分是在校學生必須預習的內容，涉及理論知識與儀器操作規范，以此為內容對學生進行考核，將最終成績作為預習分數錄入總成績中；另一部分是以校外學生為對象設計的教學內容，在條件允許的前提下許可校外學生來學校實驗室進行現場儀器的操作并記錄實驗的內容，對這部分學生理論知識的掌握要求需適當放寬，單獨開設實驗時間，不能與本校學生的學習產生沖突，以此保證課堂質量。
3．3對物理實驗室建設模式予以全面開放
與理論教學不同，實驗教學以儀器操作、實驗觀察、總結與分析為其重要內容，其教學目的定位為對學生科學素質、思考與操作能力的提高。雖然“慕課”能夠在較大程度上對課堂教學壓力予以緩解，但它并不能完全取代傳統的課堂教學。由此，大學物理實驗“慕課”網絡平臺必須以線下實驗室為支撐，線上線下相結合，讓學生共同完成對物理實驗的學習。針對在校生，應使其在實驗室開放期間完成實驗；針對社會學生，則可考慮對“虛擬網絡實驗平臺”予以引進，以此讓其完成實驗部分的學習。
參考文獻
1曹顯瑩，曲陽．基于慕課模式的大學物理實驗教學改革與創新［J］．物理實驗，2016（5）
2倪燕茹．地方本科院校大學物理實驗課程融合“慕課”教學模式必要性的思考［J］．大學物理實驗，2014（6）
第二篇：大學物理實驗教學翻轉課堂研究
摘要：
文章著重分析了大學物理實驗教學中翻轉課堂教學模式的內涵、優勢和存在的問題，指出學生課前通過觀看教學視頻，自主學習教學內容，課堂上邊操作實驗，邊相互討論，尋找解決問題的途徑，可以培養學生學習的主動性，提高學生分析和解決問題的能力，形成開放性知識體系。
關鍵詞：
高等學校；物理實驗；翻轉課堂
翻轉課堂顛覆了傳統教學模式，利用網絡把教師的授課部分以視頻的方式展示給學生，讓他們在課外自主學習，而把學生練習和分析討論部分放到課堂上[1]。它是學與教的革命[2]。
一、大學物理實驗教學中的翻轉課堂教學模式內涵及其優勢
（一）大學物理實驗教學中的翻轉課堂含義
大學物理實驗教學中的翻轉課堂教學模式，是讓學生在課前自主學習教學視頻，通過查找相關材料，補充相關知識，課堂上操作實驗，提出并討論問題，師生相互交流，共同尋找解決方案。此種教學模式可以培養學生學習的主動性，提高學生分析和解決問題的能力，使物理實驗教學不再是學生完全被動的、機械的操作儀器的過程，而是讓學生像科學家一樣邊思考邊實驗，相互討論交流，最終得出科學結論的過程。
（二）大學物理實驗教學中翻轉課堂優勢
第一，增加了學生主動學習的時間。傳統教學模式中，學生被動接受知識后，機械的操作實驗，以獲得學分為目的，即便提問，也只是針對操作中遇到的問題，是完全被動的學習。而在翻轉課堂教學模式中，教師只是教學活動的設計者和組織者，課堂時間全部用來引導學生思考，發現和提出問題，分析討論和相互交流，尋求解決問題的途徑，充分調動了學生的學習主動性。整個課堂教學過程不再是知識的傳遞過程，而是知識的生成過程。學生從知識的接受者轉變為知識的探索者。第二，重視知識的內化過程。與傳統教學相比，翻轉課堂教學模式把教師講授部分放到課外，而把原本放在課外的發現和提出問題，分析討論，總結和練習等學生個人的知識消化和理解過程放在課堂上進行。教師主要通過營造自由探究氛圍，組織學生討論交流，邊討論邊實驗，把理論和實驗結合起來，幫助學生順利完成知識內化的過程。第三，尊重學生個體之間的差異，滿足學生個性化發展的需要。傳統大學物理實驗教學模式是教師先講解實驗原理，實驗儀器的使用方法和注意事項，然后由學生獨立操作。這種教學模式的弊端在于，它是在有限的、相同的時間內，向所有學生灌輸大量的“陌生”信息，忽視了學生之間的個性差異。由于有的學生缺乏相應的知識基礎，無法在短時間內完全消化這些信息，導致教學效果不好。而在翻轉課堂教學模式中，學生可以根據自身的情況，自主選擇學習時間，管理學習進度，可以反復聽課，隨時查閱資料，補充相關基礎知識，在線與教師互動，答疑解惑，實現個性化學習。課堂上，教師不再是知識的傳遞者，而是教學活動的組織者和引導者，甚至是參與者。教師積極參與到探究活動中，與學生一起探索解決問題的方法，對學生提出的方案給予及時的、有針對性的評價和個性化的指導，促進學生個性化的發展。第四，更注重學生學習能力的培養。與知識相比，翻轉課堂教學模式更注重對學生獲得知識能力的培養。課堂上學生在教師的引導下，通過參與問題討論、協作交流和實驗操作等探索活動，親自體驗知識的獲得過程，提高學習能力和實驗操作技能，而且學生的語言表達能力和合作交流能力也得到培養。翻轉課堂教學模式下，師生交流互動變得更頻繁，課堂外線上交流，課堂上面對面的交流，學生學會了知識獲得的新方式-合作與交流。有了這些技能，學生的知識體系不再是閉合的、僵化的，只局限課本上的結論，而是開放和活化的，通過與周圍信息交流，能隨時得到補充和發展，應用到現實生活中，解決實際問題的。
二、大學物理實驗教學中的翻轉課堂教學模式設計
大學物理實驗教學中翻轉課堂教學模式主要分為課前知識傳遞，課堂上實驗探究，課后綜合性評價三個階段。
（一）課前知識傳遞教學設計
該階段教師要明確教學目標，設計教學方案，錄制教學視頻，布置學習任務。教學視頻可以錄制成三個，分別為講解實驗原理，介紹實驗設備與儀器的使用方法，講解實驗數據處理方法。視頻中，教師要提出思考問題和學習任務，用來激發學生學習興趣，促進小組交流與合作，使學生帶著問題進入課堂。根據具體的實驗內容，通常教師提出的學習任務可以是設計性的，例如讓學生設計某物理量的測量方法；可以是操作性的，例如讓學生利用日常生活中常用物品，自制儀器；還可以是書面性質的，例如讓學生通過查閱資料了解實驗的歷史背景和相關人物。
（二）課堂實驗探究教學設計
1.學生自主學習情況信息反饋
課堂上，要求各小組組長匯報學習情況。主要包括課前進行了哪些活動，如何分工的，取得了哪些成果，存在哪些問題，有哪些體會等，便于教師及時了解和掌握學生的自學情況，同時對學生的課前學習活動起到一定的監管作用。
2.探究性實驗
項目驅動教學法是20世紀80年代在德國推行的教學方法。教學中，以項目為載體，以小組為學習單位，推動學生通過運用已有知識，在分析和解決實際問題過程中，理解抽象的理論知識，激發學習興趣，培養學習的主動性和團隊合作精神[3]。大學物理實驗翻轉課堂教學模式，可以仿照德國的項目驅動教學法，教師將整個實驗任務融入到一個現實性問題中，按探究階段把整個實驗任務分成幾個小任務，圍繞著這些小探究任務，結合各小組課前遇到的問題，師生團結合作，討論與交流，實驗操作，共同探究，利用實驗來驗證自己的想法，或通過對實驗現象和過程的觀察，發現"新"的理論和方法。隨著課堂教學活動的深入，通過一個個小目標的實現，逐步完成整個實驗。課堂上，教師不要直接給出實驗操作的具體步驟，而是讓學生在探究中，通過不斷的嘗試，自己探索出正確的操作流程，得出實驗結果。實驗結束后，教師要組織學生進行誤差分析，找出誤差產生的原因，并鼓勵學生提出減小誤差的方法，改進實驗方案。
3.鼓勵性的點評
教師的點評貫徹在整個課堂教學活動中。教師要善于發現學生的閃光點，對他們的有效行為表現給予及時的、鼓勵性的點評，不但能對學生的活動提供信息反饋，強化有效行為，還能激發探究動機，促進探究活動的順利進行。
（三）課后對學生進行全面的評價
與傳統教學模式相比，翻轉課堂不但注重學生獲得知識的數量，更重視學生獲得知識的"質量"，即知識建構能力和創新能力的培養。因此，對翻轉課堂教學模式中學生的評價，不能單一的只進行單一性的評價，考察學生獲得多少知識，成績提高多少，還要對學生獲得能力和在活動中的情感表現等進行多元性評價，使翻轉課堂教學目標在教學評價體系中充分得到體現。
三、翻轉課堂在大學物理實驗教學中應用遇到的問題
（一）資金投入問題
翻轉課堂教學模式的順利實施離不開網絡信息技術的支持。為了保證視頻質量，微課視頻的錄制，需要配備專業的攝影和錄音設備，專業的錄制和剪輯人員，還要建立專門網絡平臺等，這些需要大量的資金投入。大學物理實驗翻轉課堂需要建設具有多種功能的綜合性的網絡平臺，能流暢和清晰的播放教學視頻，方便學生自主學習教學內容；還要提供開放性的學習資源，方便學生隨時查閱相關文獻，補充和擴展自己的知識結構；更要能在線交流，方便學生解決疑難問題；要有在線測試，方便學生檢查自己的學習成果；還要能在線提交作業，虛擬實驗等功能，為學生打造個性化的自主學習環境。
（二）課堂教學活動的設計問題
翻轉課堂的教學成效主要取決于課堂上學習活動的設計。教師在課堂上設計的教學活動，要能充分的調動學生的主動性，讓學生相互交流，積極主動的發現，提出問題，并努力的尋找解決的方案，避免教學活動形式化。而這對于習慣以講授為主的教師是個不小的挑戰。需要有專門的翻轉課堂研究人員對教師進行培訓，講解相應的教學理論和方法，對教師設計的課堂活動進行指導。
（三）學生的自主學習能力
翻轉課堂中教師的教授部分是以視頻的方式，放到課外進行的，這就涉及到學生的自主學習能力問題。學生能否在沒有人監督的情況下，自覺利用課外時間有效的觀看視頻，查閱相關資料，獨立自主的學習新知識。要知道，如果學生課前沒有觀看視頻，或者只是敷衍的學習視頻內容，那么接下來的課堂上的學習活動，無法順利的進行。可以說，學生課前的學習效果，直接決定了翻轉課堂的成敗。
（四）師生轉變教育理念
翻轉課堂的順利實施，需要師生共同轉變教育觀念。教師不再是單純的知識的傳遞者，而是課堂教學活動的組織者和引導者，把課堂時間完全留給學生，通過組織學生討論和交流，引導學生實驗探究，順利實現知識內化。學生也不再是完全被動的知識接收者，實驗儀器的機械操作者，而是知識的主動建構者。學生要積極的參與課堂討論，大膽的表達自己的觀點，與他人交流，要有良好的交流和表達能力。而受傳統教育影響多年的師生，能否適應和接受自己的新角色，成為翻轉課堂能否成功的關鍵。翻轉課堂教學模式在我國高校的貫徹實施，只靠專家學者的努力，是遠遠不夠的。它需要建立網絡化的教學環境，建設優秀的教師隊伍，提高學生的自主學習能力等。總之，翻轉課堂教學模式在高校教學中的貫徹實施任重而道遠。
參考文獻.
[2]劉榮.翻轉課堂：學與教的革命[J].基礎教育課程，2012（12）：28.
[3]劉長青，孔麗丹.以項目驅動的雙主體教育模式在本科生導師制中的實施[J]．黑龍江高教研究，2013（7）：70-71．
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