微课与翻转课堂在大学物理习题教学中的研究与实践

陈巧悦，周恒为

（伊犁师范大学物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室，新疆 伊犁 835000）

“微课”是依托现代信息技术和教学资源整合而形成的一种全新教学方法，它的诞生为教学翻转打下了基础。“翻转课堂”，是重新调整和分配课堂内外时间，把学习的决定权和选择权由教师转给学生。在这种模式下，学生能够节省教室内的宝贵时间，提高学生学习的内驱力和主动性[1]。大学物理，是中国高校理工科学生的通识课程乃至文科学生的热门选修课。该学科所讲授的科学基本概念、基本理论和基本方法是构成学生整体科研素质的重要部分，对于激励学生探究与创新科学精神、训练其思维创新能力、提高其整体的科学素养、建立科学价值观起到了与其他学科所无法替代的重要功能[2]。

在翻转式教学的理论指导下，若要求学生制作大学物理课程中主要教学内容的微课，是意义甚微的。教学是教师的本职工作，如果说教学的主要部分教师不做而让学生自学，那教师的意义何在?备课做微课需要花费大量的时间精力，尽管学习者对自身讲授的某部分教学内容认识比较深刻，但是并不是同一个学习者讲解全部的知识点，针对不能自己讲的知识点也可能掌握的不足，这样一来的翻转课堂效果是极差的。如果学习者没有讲教材的主要知识点，而是习题，针对一些典型题，学生们把习题制作成微课的形式与老师同学分享。这样的翻转课堂的实施才更有意义。

1 微课与翻转课堂结合的优势

“微课”以阐述某一知识点为宗旨，以短小精悍的教学短片为主要形式，并以互联网上大量的教学资源为依托，建立起较为独特和完善的小规模教学体系。微课在我国教学领域的使用已经逐步走向成熟化，这对改变教师传统教学方式与理念有重要作用。在传统教学方法中，多数老师授课目的都是传授学生专业知识，采用习题训练和讲授的方法使学生会利用相关理论知识处理问题。

“翻转课堂”主要是“翻转”传统的教学过程，采用“上课前了解+上课时研究”的方式，在这样的教学方式下，学生们成为课堂教学的主要参与者，而教师是课堂教学的主要合作者和推动者。翻转课堂更关注学习过程，重视学习方法习得，增加互动参与度，减少合作的边缘化。翻转课堂借助于信息技术平台上的优势，一定会有发展的空间，但也不一定是灵丹妙药，它有自身的局限性。因此，在教学实践过程中，要通过目标定学，微课助学，组内互学，反馈悟学等各要素的灵活组合，相互诱导，需要教师做中学，感中悟。在“微课”+“翻转课堂”教学模式下，能够充分调动学生的课堂教学的积极度，课堂教学协作的实效性，训练的及时性。打造符合学生实际需求的课堂，共促师生成长[3-4]。

翻转课堂要求学生在课外自行安排时段通过收看“微课”视频掌握相应的课堂知识，在课堂上由教师展开讨论与问题解答，课下则进行课堂拓展与课堂反思。翻转课堂教学通过课堂交流的环节克服了“微课”网上授课无法与教师们直接见面讨论交流的缺陷，所以我们将“微课”纳入翻转授课，彼此取长补短，提高总体的教育效果。翻转授课模式包括3个主要步骤：（1）课前教学：教师及时公布所学主要任务和目标；同学们上课前收看微课，达到教师所设定的学习任务总体目标。教师上课前要全面剖析学生在线研讨和知识掌握状况，梳理学生在上课前练习中发现的主要问题，以此来开展授课。（2）课堂教学：任课老师对课堂教学内容展开串讲，并根据课前学生的在线讨论内容和网络留言所涉及的提问来展开分组讨论，同学们相互回答自己所提出的主要问题，以矫正认识上的误区，并将最终无法解决的问题及时地反映给任课教师。老师解答同学们所提的问题，再对教学内容总结。（3）课后教学：学生通过课后习题和探究，纠正对知识点误区，并且在线提交作业；教师设有拓展任务，学有余力的学生可以挑战，进行知识点的积累与扩展[5]。

2 学习大学物理的意义及习题课的重要性

为什么理工科专业学生都需要学习大学物理？最深层的原因不是因为知识内容，最深层的原因在于物理这门课程对思维能力的训练和提高是十分广泛和深入的，所学的基础知识可能在期末考试后一段时间会忘记，但思维能力的锻炼会影响学生学习和成长的全部阶段，物理这门课程涉及的时间跨度从宇宙大爆发到现在再到未来，涉及的空间跨度，大到广阔的星球、天体，小到原子核。用《中庸》上的话来讲：致广大，尽精微。物理不单是一种精密的实验科学，更是很严肃的理论科学，学习物理既是学以致知的过程，又是学以致用的过程，物理对思维能力的培养和锻炼可以通过一个小例子说明，大学物理中动力学部分要学习受力分析，仅这一个例子对思维能力的培养就很全面深刻，在做物体受力分析时要运用整体法和隔离法，这就是整体和局部的思维，在分析力时先从重力开始到弹力接着分析摩擦力再到其他的力，条理性非常清晰，在分析弹力和摩擦力的时候要看具不具备产生的条件，具备什么条件才会有什么样的结果，这说明逻辑性非常强。同时物理中还会用到相对性思维和极限思维等。因此学习大学物理的意义重大且深远。

在诸多课程中，大学物理是挂科率较高的一门课，在采访部分挂科同学后得到这样的说法：“即使物理中的公式定理定律能够听懂，但一做题就不知如何下手，特别是计算题”。大学物理课程的内容体系十分庞大力学、热学、电磁学、光学等。虽然学习深度相比物理系同学小很多，但大学物理课时量不多，一般在54-108课时之间，这样看来学习这么多知识还是很吃力的，习题课占总课时量的比例更低，且教师在实际上课过程中还有可能压缩习题课的时间。大学的学习与中学有很大不同，知识点的运用更多的是靠学生自己的内在动力，部分学校大学物理课程开在大一，学生还没有适应这样学习转变。所以大学物理中习题课的设置是很有必要且很重要的。

3 基于“微课”的翻转课堂与大学物理习题课相结合教学研究

笔者在中国知网以“微课”为主题检索共找到85177条相关结果，以“翻转课堂”为主题检索共找到67633条相关结果，以“大学物理”为主题检索共找到25807条相关结果，说明以上三个主题在受到的关注度是不容小觑的。以“大学物理习题”为主题检索共找到122条相关结果，“微课”+“翻转课堂”+“大学物理习题”为主题检索共找到0条相关结果，由此微课与翻转课堂在大学物理习题课中的实践与探索是有必要且有意义的。

在大学物理习题课课时量少与习题课在大学物理课程中重要性的矛盾下，同时每个同学的知识储备，学习优良程度的不同的情况下，笔者研究了基于“微课”的翻转课堂与大学物理习题课相结合的教学模式来解决这一矛盾。老师可以不再浪费更多上课的时间来讲解习题，这部分习题也要求学生在课中课后进行自主练习。老师也会用更多的问题和每个同学沟通，能更好地因材施教。在课后，学生自己设计了知识、认知结构以及表现知识的方法，老师将通过讲授法和合作教学法以适应他们的需求和促进学生的个性化认知，其目标是希望使他们透过实践得到最实际的知识。

对于能听懂大学物理的基本知识但不会做相应习题的情况，这些基础差，底子薄的同学可以先把不会做且同类型的习题对应的答案看一遍，自己懂了以后讲给其他同学，首先保证这些不会的题目自己能够通过答案能解一遍，在给其他同学讲清楚讲明白这道题。这个方法是费曼学习法，它将烦琐的知识简单化，以教代学，让输出倒逼输入。这与翻转课堂的底层逻辑相通。以上学习方式存在不确定性，第一大学物理的习题答案有可能很简洁，学生看答案也不明白怎么解题；第二学生已经通过答案感觉自己融会贯通了却没有教的对象没有输出的用武之地。由此基于“微课”的翻转课堂与大学物理习题课相结合教学就可以解决这两部分的不确定性。

4 基于“微课”的翻转课堂与大学物理习题课相结合教学实践

笔者以伊犁师范大学数学与统计学院四个班的同学基于“微课”的翻转课堂与大学物理习题课相结合模式进行教学实践。对于教师要求：教师需要把课本上典型的一道题包含一个知识点的简单题，以及包含两个或两个以上知识点综合习题做3～10分钟习题讲解视频微课，并以知识点命名对应视频划分难易等级。教师对学生安排方面：教师让学生自行分组，然后按组认领大学物理课程各章习题。各小组在课余时间通过小组成员间的组织与协调，相互配合，制作各章节课后习题的微课，在制作微课的过程中实现了翻转课堂雏形。学生方面：学生按组需完成自己小组选择的课程章节习题微课制作。制作完成后交给教师审核并评价，同时各小组制作的各章节大学物理习题微课会被教师汇总分类发布到班级内部学习群平台，进行学生互评。这样教师和学生都有一定习题微课的制作要求，每个人的贡献组成了总的大学物理习题的微课习题库。教师和学生互评过程既可以满足知识的学习与巩固，又可以促进师生制作出高质量的微课作品还能够促进学生和学生之间，教师和学生之间的交流与合作。成效方面：通过基于“微课”的翻转课堂与大学物理习题课相结合进行教学实践发现学生学习的内驱力和主动性的提高，期末考试成绩也有显著提高。

笔者以大学物理力学部分的碰撞为例做了课程设计，碰撞问题是典型的对动量守恒定律和机械能守恒定律应用的综合问题。

学情分析：系统动量守恒定律比牛顿运动定律、动能定理等相关概念和规律更加笼统、难以理解，学生对守恒条件的理解还流于表面，守恒表达式不能熟练应用，建立相关物理模型，及用其解决实际问题的能力不够，在教学过程中还需引导总结。

教学目标：（1）知识与技能方面知道系统动量守恒定律的定义及表达式，掌握定律的适用条件及适用范围，碰撞分类及特点，能解决相关实际问题。（2）情感态度与价值观方面让同学们知道系统动量守恒是自然界中最基本、最重要的物理规律之一，激发学生学习的主动性和积极性。

教学设计思想及策略：回顾系统动量守恒定律。通过PPT演示具体的情景，说明碰撞是动量守恒定律的一个非常重要的应用，让学生会区分不同类型的碰撞，掌握其适用规律、与机械能守恒等知识的链接，运用它们分析并解决相应问题。

教学过程：课堂中运用牛顿摆给同学们做完全弹性碰撞演示实验。由于学生对碰撞中的知识有所了解，但并不详细，但是学生在提前看了教师做的习题微课以及同学做的习题微课后提出了碰撞中动量守恒的疑问？老师在课堂中对碰撞的概念定义分类做了总结，解答学生的疑问，大学物理中学习的碰撞问题都是一种近似守恒：系统受到的外力矢量和不为零，但当内力远大于外力时，系统的动量可近似看成守恒。图1为教师制作习题微课截图。

图1 教师制作习题微课截图

课程的教学特色：交互性强，形式多样。实验演示部分的动作学习者均可参与，能有效吸引学习者的注意力，同时学生制作习题微课提高学习者的课程参与度。实际演示、微课视频结合，课堂讨论热烈，学习气氛轻松。

课程评价反馈：教学思路清晰，教学实施过程较好，教学过程中体现了“探究、合作、互动、评价”的三维教学模式，能够利用“微课”+“翻转课堂”模式把典型习题教会给学生，让学生也制作习题微课，充分体现以学生为课堂主体，能够让学生主动学习，照顾不同层次学生，同学们挂科率相较于普通教学模式明显减少。

5 结语

基于“微课”与翻转课堂相结合的教学模式在大学物理习题教学中应用进行研究并分析，在伊犁师范大学数学与统计学院做了教学改革实践，得到良好的教学效果，不但有利于进一步提高教学质量，而且有利于培养学生主动学习意识，其教学改革对于各理科及工科专业大学物理习题教学部分均有借鉴意义。