高校物理类课程翻转型作业改革与探索

亓 鹏 王殿生 王玉斗 周 伟 刘学锋 周丽霞 刘 健

(中国石油大学(华东)理学院，山东 青岛 266580)

高校物理类课程翻转型作业改革与探索

亓 鹏 王殿生 王玉斗 周 伟 刘学锋 周丽霞 刘 健

(中国石油大学(华东)理学院，山东 青岛 266580)

作业是课程教学的一个重要环节，针对物理类课程作业枯燥乏味、难度大的特点，通过对其重新设计，使其焕发出新的活力，使这一教学环节发挥出应有的重要作用。设置翻转型作业，让学生结合课堂所学知识，思考生活中遇到的现象或者问题，抽象出物理模型，自己设计题目自己做，可以有效解放学生的思想，增强物理问题的趣味性，进而提高学生学习物理类课程的积极性，培养学生的创新能力和协作能力。在此基础上还增加了学生提问式课堂问答，培养学生提出问题的能力。实践结果表明，这一方法极大地激发了学生做作业的积极性，学习效果有了大幅度提高。

作业改革；翻转型作业；物理；课堂问答

在高校的许多课程教学过程中缺少作业环节，许多人认为只有中小学教师才应该布置和批改作业，许多教师在一门课中布置的作业不超过5次，有些教师甚至认为大学中的作业是可有可无的，教师只管教，做习题是学生自己的事。由于对作业不重视，也导致了传统高校作业存在诸多问题：单一的课后习题、缺少综合性作业、缺少合作交流性作业、教师单一批阅评价、作业反馈周期过长等。也有许多教师认为，布置和批改作业是一个重要的教学环节，任何一个学科、任何一门课程都应该布置适量作业，并且要认真批改[1]。他们在作业方面提出了一些行之有效的改革。然而，在高等教育中，随着科技的进步，各种教学改革新方法也逐渐提出，总体而言，作业方面的改革力度仍然落后于教学方法改革。

物理类课程作业作为高等教育作业中的一种，既有共同的特点，也有自身独特的地方。一是物理类课程作业难度较大，学生不愿意做；二是现有的物理类习题都是过于理想化的问题，与现实脱节，学生觉得枯燥乏味，因而不愿意做。针对物理类课程作业的特点，笔者首先总结了传统作业存在的问题，借鉴了教育工作者提出的有益作业改革方法，探索了基于翻转型作业的高校物理类课程作业改革的新方法，并取得了较好的成绩。

1 现有的作业改革与探索

1.1 提高作业重视程度

要提高对高校作业的重视程度，思想上的重视是一切行动的前提。应该从高等教育的指导上重视作业环节，高等教育的相关方针、政策、规范、标准等应该突出作业环节。完善高校作业环节相关管理制度和规范、要求，形成强有力的制度保障。在学生教学管理方面，应该积极地将高校作业成绩与学生的分数、学分等挂钩，完成相应的制度建设，增加作业成绩的比重[2]。也有教师提出，教师在作业方面应该起到表率作用，一方面自己认真批改作业，及时纠正作业中的错误，另一方面还要严格要求学生[1]。

1.2 统一作业向分层次作业转变

充分认识到学生的智力、兴趣、技能是有差异的。在教学过程中，教师根据不同学习层次的学生，布置不同要求的习题作业[3]。对于基础较好的同学，可以探索一题多解，积极探索解答途径和方法，有利于学生养成发散思维、深入思考的习惯，使作业真正成为课堂教学的一种补充和深化[4]。对于基础较差的同学，可以多做一些基础知识作业，难度较低，以巩固课堂所学知识为主。

1.3 由单一作业向多样化作业转变

在作业形式上注重多样化，将教材预习、书面作业、实验作业、大作业、课程设计等相结合，培养学生主动学习的态度和基于问题的学习能力[2,3]。为丰富学生的学习内容，提高学生的学习兴趣，开拓学生的学习视野是其中的一个必要环节。所以在作业内容上确保新颖、先进，突出培养学生的创新意识、知识应用和设计能力，以及严谨的科学素养，充分挖掘物理课程对人才培养的潜在价值[5]。

1.4 由知识性作业向综合性作业转变

改变单一的知识性作业，作业内容不再只限于教材，而是联系实际应用。形式上也不再只限于做题，而是使用网络及多媒体技术，精心制作大作业和课程设计。内容可以是课程主题发展的综述、课程某些章节的综合应用等[3]。综合性作业不仅强化了基础知识，而且强调了对学生方法、技能、创新能力的培养。

1.5 由独立性作业向小组合作性作业转变

已有不少教师认识到合作性作业独有的特色，并开始在教学中使用。主要有4个步骤：团队组建、作业探究、成果展示、总结评价[3]。合作性作业既增强了学生的探索精神和参与意识，又培养了学生团队协作精神，并有利于学生自我认识的提高和学习兴趣的提高[6-8]。

1.6 由教师评价向多人多方式共同参与评价转变

有些教师提出师生共同评价相结合的评价方式，树立学生的主体意识，并在评改过程中学会自我发现、学会自我反思和欣赏他人[6]。有教师把作业贴到教师博客上，教师和学生在作业后自由点评，不仅可以有效避免学生抄袭作业，还方便学生相互对比，激励其取长补短，使得师生的交流沟通从一对一变为多对多，这比传统的作业方式有效得多[2]。也有教师提出综合评价体系：教师评价、学生自我评价、学生互评、课程网站公开评价等方法，实现作业的及时、异步和高效的反馈与矫正[3]。还有教师把师生共评要求进行了细化：评思路、评过程、评表述、评结果[9]。

1.7 采用项目式作业以培养创新能力

项目式作业是指在某一教学阶段，教师根据课程教学大纲的内容、教学进度和学生掌握的知识水平，设计能涵盖相关知识点，并结合现实生活实际的综合性作业[5]。在教师的指导下，鼓励学生自己动手进行项目作业，并要求学生项目作业结束后，写出项目作业过程，分析项目作业中存在的问题与不足，以利于提高项目作业技术水平和动手能力的培养[10]。

1.8 充分利用现代网络技术提高作业管理效率

网络技术发展至今，网络教学平台大量出现，与校园网相结合，十分好用，比几年前的电子邮件、博客、论坛等[2,4]管理作业的方法要方便得多。有些学校甚至研发出能自动识别出公式的智能批阅计算题的系统，极大地减少了教师的工作量[11]。

1.9 其他作业改革方法

(1) 取材于生活，创设生活小问题，让学生根据自己的专业所长，选择不同的题目，主动查找资料进行解答，可以加强对物理概念的理解，有效地提高对物理知识的灵活运用[5]。

(2) 学习物理学家在科学研究过程中体现出的百折不挠的科学精神、一丝不苟的科学态度和求真务实的工作作风，可以使学生在学习物理规律的同时，弘扬物理学家的人格品质，在潜移默化中培养学生严谨的科学素养[5]。

2 翻转型作业改革与探索

广大教育工作者分别从以上9个方面进行了作业改革，取得了较好的效果。在充分借鉴前人方法的基础上，本文对高校物理类课程作业进行了更深入的研究和实践，提出了翻转型作业改革尝试，力图让学生从接受性学习方式向主动性学习方式转变，从而培养学生的创新精神和实践能力。所谓翻转型作业，是指学生结合课堂所学知识，思考生活中遇到的现象或者问题，抽象出物理模型，自己设计题目自己做。为了确保翻转型作业的顺利实施，我们首先公开作业方案和评价标准，以提高对作业的重视程序；然后因材施教，对不同学生实施不同的作业方案；最后实行翻转型作业，并对实施效果进行分析。在实践过程中，我们还穿插着进提问式课堂问答，充分调动学生的学习积极性。具体的改革方案如下。

2.1 公开作业方案和评价标准，提高学生对作业的重视程度

每位教师都有自己的作业方案和评价标准，通常只有教师自己了解。学生并不清楚评价标准，往往会感觉做好做坏一个样，从而消极对待作业。如果在开课的第一堂课上，向学生公开作业方案和评价标准，使学生知道应该向哪个方向努力，有一种可以自己掌握“命运”的感觉，可以有效提高学生对作业的重视程度，以及做作业的积极性。

参考的作业方案如下，每人需要完成9次作业，共计90分，剩余10分为课堂问答得分，满分为100分。其中选择完成一次较难较大的项目型作业，可抵3次作业。如果学期末结课时课堂问题成绩为零分，则取消所有作业成绩。单次作业的评价标准见表1。

表1 单次作业的评价标准

为杜绝无意义的抄袭作业和不交作业的现象，附加两个条件：得3个D取消全部作业成绩，得3个E取消全部作业成绩，并取消考试资格。

2.2 对学生分类实施不同作业方案

对于学习积极性较高的学生，作业要求设置较低，甚至可以选择不交作业。如果强制要求做作业，可能会使学生产生抵触心理，这对于课程学习是不利的。对于学习积极性一般或者较差的大多数学生，作业要求多一些，作业数量也应达到一定要求。如果不强制做作业，这部分学生可能会放松学习，甚至出现不交作业或者抄袭的现象，同样不利于课程学习。

2.3 以翻转型作业为主，并网络公开作业

虽然物理类教材已经作了许多改革，但是从习题的类型看，物理类习题仍以计算题为主，缺少可供讨论用的，或在物理思想和方法上需要深入思考的问题；从内容上看，物理习题基本上还是属于在已知条件下，借助已知模型，利用基本原理或者定律，来求解未知状态的理想情况，缺乏从实际问题出发，通过首先建模而后加以分析解决的习题。这使得学生感觉物理类课程学起来很抽象，从而失去学习兴趣。基于这一现实问题，我们提出了翻转型作业。

翻转型作业分为全开放翻转型作业和半开放翻转型作业。全开放型作业，是让学生完全自主地结合课堂所学理论知识，来解答生活中遇到的问题或者现象，包括抽象出物理模型、计算过程、理论解释等。半开放翻转型作业，是由教师来提出问题，由学生利用课堂所学理论知识进行解答，教师可以给定物理模型，由学生来演算，以加深课堂所学知识。例如，在学习力学课程时，对于全开放翻转型作业，让学生查阅汽车的阻力模型，并利用不同马力的车型所能产生的最大速度来计算不同汽车的风阻系数，或者假定一个风阻系数，来计算不同马力所能产生的最大速度；对于半开放翻转型作业，给定滑动摩擦系数，假设180马力的汽车最高速度为180km/h，试建立最简单的风阻模型，并计算风阻系数。通过这种与生活息息相关的物理问题，可以加深学生对功率与速度关系的认识，学习起来不再枯燥乏味。

网络技术高度发达的今天，教学平台的作业系统已经十分完善，通过网络把所有的作业分开，让所有学生查看评价其他人的作业，有利于学习他人的长处，弥补自己的不足，扩展自己的视野。同时，也让抄袭作业无处遁形，促使学生独立完成作业。单次作业的评价标准见表1所示。

2.4 选择完成一次项目作业，网络公开共同评价

除翻转型作业外，学生还可以自由组合成小组，以1～3人为宜，共同完成一个难度较大的项目作业。项目作业可以结合教师根据自身科研或者生活中的难题，提出要解决的一些问题，由学生小组围绕一个问题建立项目，在教师的指导下，用一个学期的时间完成一个完整项目流程。在完成项目的过程中，让学生学会合作交流，学会查阅文献，学会制定项目目标、研究方案、技术路线，学会总结成果、撰写项目结题报告等。项目作业也可以结合大学生创新训练项目进行，或者直接以科技论文或者发明专利等知识产权为目的进行。

充分结合基于现代网络技术的校园教学平台，让每份作业对所有课程小组为可见，并且人人可评价，实现作业的公开综合评价。由教师、其他小组共同评分，取平均分为该项目的分数。为了鼓励学生多出成果，可以给出一个附加条件：如果某项目成果撰写的论文经教师同意后投稿，或者项目成果撰写的专利经教师同意后提交专利局，则该项目成绩为满分，即30分。

2.5 学生提问式课堂问答模式

课堂问答作为作业的一种特殊形式，是学习的重要一环，可以有效提高课堂互动氛围，提高学生的参与感，巩固以前所学知识。在回顾以前所学知识时，我们一改以往教师提问学生回答的固有模式，提出了学生提问、教师或者其他同学回答的课堂问答模式。该模式先让有问题的同学主动提问，由教师当场回答。然后再由教师随机抽取同学，当场提问，如果问题比较简单，则再随机寻找其他同学回答，由教师点评问题和答案；如果问题比较难，则由教师当场回答，然后由教师点评问题。对于提出较深刻思考问题的同学，提出表扬；对于临时寻找简单问题的同学，鼓励多思考。对于提不出问题的同学应提出批评。

表2 提问式课堂问答模式

3 作业改革成果

作业改革前后教学效果对比如图1所示，2011级为改革前、2012级为改革后的学生的期末考试成绩分布。从图中可以看出，改革后的优良率3倍于改革前，中等率两者相当，及格率低于改革前，不及格率不到改革前的1/10，教学效果有了很大的提高。

图1 作业改革前后教学效果对比

实践证明，一次翻转型作业所暴露出的问题，约为普通课后习题作业的3倍左右，这为教师及时调整后面的课堂教学方法提供了第一手资料。从学生角度来讲，翻转型作业不再单调乏味，千篇一律，而是完全按照自己所掌握的知识自主设计题目，题目难度由自己控制。每位学生的作业都有自己的特点，这让学生觉得很新奇、好玩，无形中提高了学习的兴趣。有些同学设计的题目十分贴近生活，也让教师从中学习很多知识，并为以后教学提供了不可多得的教学素材。

学生提问式课堂问答则经历了起初提不出问题、到后来能提出简单问题、最后能提出较深入的问题的过程，这反映了学生从最初的被动学习到后来的主动学习的过程。不思考就提不出问题，思考越多、学习越深入，提出的问题就越多、越深入。因此，学生提问问题的好坏，可以直接反映学生是否积极主动学习、对所学知识掌握程度如何。爱因斯坦曾说：“提出一个问题往往比解决一个问题更为重要，因为解决一个问题也许只是一个数学上或实验上的技巧问题。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度看旧问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。” 学生提问式课堂问答就是要培养学生提问题的能力，这为以后的科研之路培养最基本的创新能力。

4 结语

物理问题源于生活，本应该是有趣的，但过于抽象化、理想化的习题远离了生活，变得枯燥乏味，也使学生失去了学习物理类课程的兴趣和动力。本文通过提出翻转型作业，自己出题自己做，还物理以生活，还原物理问题的趣味性，使学生喜欢上物理类课程。通过学生提问式课堂问答，使师生角色互换，培养学生提出问题的能力。翻转型作业模式和学生提问式课堂问答模式很大程度地提高了教学效果，对于非物理类课程也有一定的借鉴意义。

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REFORM AND EXPLORATION OF FLIPPED HOMEWORK ON PHYSICS COURSES IN UNIVERSITIES AND COLLEGES

Qi Peng Wang Diansheng Wang Yudou Zhou Wei Liu Xuefeng Zhou Lixia Liu Jian

(College of Science, China University of Petroleum, Qingdao Shandong 266580)

Homework is an important part of the course teaching. Considering the characteristics of the boring and difficult work of the physical course, by redesigning it, the homeworkcan become more vigorous and play its real role in teaching. Flipped homework is proposed, which means that students propose the physical model from the phenomenon or problem they meet in their lives, and design an exercise and resolve it according to the knowledge they learn from the classroom. Flipped homework can do much good to students by emancipating the minds of students effectively, enhancing the interest of physical problems, increasing the enthusiasm of learning physics courses, and training the innovative and collaborative skills. Questioning classroom question-and-answer is also proposed to training students’ ability to ask questions. Practice results show that this reform has greatly stimulated students’ enthusiasm to do homework, and learning effect has been greatly improved.

homework reform; flipped homework; physics; classroom questions and answers

2016-10-12

山东省研究生教育创新计划项目(SDYY15136)，中国石油大学(华东)校级重点教学改革项目(JY-A201615、KS-A201404)，中国石油大学(华东)校级教学改革项目(QN201426、QN201618)。

王殿生，男，教授，主要从事物理学类本科生和研究生教学科研工作，研究方向为油气藏物理,dshw@upc.edu.cn。

亓鹏，王殿生，王玉斗，等. 高校物理类课程翻转型作业改革与探索[J]. 物理与工程，2017，27(2)：32-36.