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翻转课堂黄金分割模式 ——工科大学物理课堂翻转度的实验和思考

 ht87 2018-09-24

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教师对'卓越教学'的追求是大学教与学质量提升的关键动力。教学发展中心以促进教学和培育卓越教学文化为重要使命,针对教师不同发展阶段实施多样化的发展项目,设立“教学发展基金”,支持教师开展教学变革和创新;开展“青年教师教学竞赛”,以赛促进青年教师快速成长;设立“卓越教学奖”,奖励在追求教学卓越过程中成效突出的教师。“卓越教学之路”栏目的设立旨在讲述教师追求教学卓越中教与学的故事。

董占海

物理与天文学院

第五届“卓越教学奖”获得者






为了提高教学质量,国内外教育工作者纷纷尝试各种以学生为中心的教学方法,如布鲁纳( J.Bruner)发现法、戈登( J.J.Gordon) 创造法、同伴教学法( Peer Instruction) 、翻转课堂教法等。然而倍受青睐的翻转课堂教学模式,从一提出不久就受到了质疑。我们应该剖析其中的原委,从学术的角度进行研究。事实上美国学者 Boyer 很早将教学方法的重要性上升到了学术高度。我们从 2013 年开始将翻转课堂教学方法在所担任的工科大学物理上试验,在试验过程中也发现一个奇怪的现象: 学生一方面非常喜欢翻转课堂教学方法,另一方面又强烈要求教师在课堂中多讲授。在表面上似乎矛盾的现象背后应该存在某种原因,为此我们进行了深入的分析研究,形成了一个初步的想法: 传统的以教师为中心的教学课堂占用率太高(课堂翻转度太低) ,而采用完全的翻转课堂教学模式,对现行体制高等学校的学生来说课堂占用率又太低(翻转度太高) ,应该存在一个适中的翻转度,既能发挥翻转课堂的优势,又符合中国国情。为了证实这一想法,我们开展了课堂翻转度的实验研究,研究包括翻转度的量度及其确定、不同翻转度教学效果的实验检验等方面的内容。







一、何为翻转课堂黄金分割模式?

各种以学生为中心的教学中尤其以翻转课堂教学倍受人们的青睐,为了实施这一模式必须有慕课配套,我们投入了大量时间和精力与某机构合作历时两年时间完成了大学物理全套慕课、并发布在泛亚平台上。该慕课是教师教、学生学、师生即时互动、学习过程即时检测等多种功能为一体的课程平台。

在慕课平台的辅助下,我们开始使用翻转课堂教学模式进行教学,使用不久发现了一个自相矛盾的现象:学生一方面非常喜欢翻转课堂教学模式,另一方面又强烈要求教师在课堂中多讲授。为了找到矛盾的原因,历时5年、在班容量100左右学生的大班上做了数次准教学实验研究、数十次问卷调查,得到一个结论:将课堂时间按照教师占2/3时间讲授、学生占1/3时间互动的比例分割,教学效果明显优于以教师讲授为主的教学模式,即大学物理黄金分割教学模式。


二、我们是如何提出翻转课堂黄金分割模式的?

课堂翻转度可采用教师课堂讲授时间所占比例,或学生课堂互动占用时间比例,其中学生课堂 占用时间包括学生提问、学生讨论、课堂练习等时间。不同的翻转度课外要求相同、课堂上学习内 容和进度相同,若教师精讲则可留给学生更多的 课堂时间,翻转度高,相反则翻转度低。为了确定最佳翻转度,我们先对学生作了问卷调查,先了解学生期望的翻转度为多大。 将各选项转化成教师课堂讲授占用时间百分比并绘制曲线,将其称为学生期望的翻转度曲线 (图1) 。

图1:学生期望的翻转度曲线

统计数据清楚表明,学生期望的课堂时间分割为: 教师占用约为 2/3 的课堂时间,而学生互动占用时间约为1/3,将其称为“黄金分割 A”。“黄金分割 B”是指教师讲授占用课堂时间为 1/3,学生2/3。为了进一步了解哪些学生期望低翻转度教学模式(教师多讲),哪些学生期望高翻转度教学模式(教师少讲),我们又对问卷进行了学生期末考试成绩的配对分析,确定不同选项对应学生成绩的分布,统计数据如表1。

根据问卷调查数据,又将学生粗分为三类: 后进学生(不及格)、中等学生(低于80 分)和优等生(高于80分),将翻转度粗分为三类 :“低翻转度”是指选择了选项 1)和2),“黄金分割A”是指选择了选项3),“高翻转度”是指选择了选项 4)~7)。则学生期望的翻转度对学生等次的分布如表 2。


表2 期望翻转度对学生等次的分布(单位:%)


后进生

中等生

优等生

低翻转度

36

16

23

黄金分割A

57

47

44

高翻转度

7

37

33

配对调查问卷的统计数据表明,三类学生对翻转度的选择基本一致,均期望选择“黄金分割 A”,这一课堂分割是否是最佳的,最终需要通过教学实验来验证。

教学实验研究周期长、参数多,实验次数有限,由于我们有了对翻转度的先期预判,采用优选法可有针对性地选择翻转度进行实验。具体地说,一次实验的翻转度为“黄金分割 A”,另一次实验为“黄金分割 B”。

两个班学习进度同步,课外学习要求一致。在实验教学内容完成后立即对两个班进行了教学 效果测试。并且对测试题目进行了难度、区分度分析,对测试成绩进行了T检验,数据见表3。

由于实验班和控制班是两个不同的样本,为了科学地比较教学效果,对两个样本的固有差异进行了评估,对实验班和控制班作了样本异质性测试,测试成绩取期末考试成绩,对异质性测试题目进行了难度、区分度分析,对异质性测试成绩进行了T检验,数据见表 3。

实验结果说明,“黄金分割 A”的教学效 果稍优于传统教学,将一个成绩低于平均水平的 班变为稍优于平均水平的班。


三、如何实施翻转课堂黄金分割模式?

为了实施黄金分割教学模式,必须解决三个问题:如何挤压出1/3的互动时间,如何使用1/3的互动时间,如何使用另外2/3的讲授时间。

大学物理课程现状是内容多,课时紧。在不减少授课内容的条件下,每节课要挤压出三分之一的时间供学生互动困难可想而知。花大量时间和精力对教学内容进行重构、挤压和设计。经过五年的不懈努力和践行,终于完成了课堂的挤压,并总结出挤压的三个原则:“台阶型问题串”原则、“知识颗粒化”原则和“教法优化”原则。为了科学使用课堂互动时间,精心设计了数百个课堂互动问题,并进行了归类。

为了提高学习效果,我们在基于调查研究的基础上还总结出教师主讲的三个准则:“易化物理准则”、“刺激感官准则”和“寓教于乐准则”。同时他提出了教学效果评估的五个维度:考试测试评估、学生认可度评估、学生参与度评估、学生能力提升自评、以及校内外专家同行的评价。

总之,通过对大学物理的课堂教学的研究发现,以教师为中心的教学模式虽然可使学习知识易化,但因学生参与度太低,学生知识内化程度低,教学效果不是最好。若翻转度太大,因大学物 理中有很多内容比较抽象,缺少教师对知识的易 化环节,教学效果也不是最好。比较好的教学模式是学生期望的黄金分割模式,教师占用 2/3的课堂时间讲授,留出1/3的时间供学生使用。

参考文献

[1]董占海.大学物理“翻转课堂教学”研究与实践[N].2014年全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会论文集,2014:6-8.

[2]董占海, 邢磊.工科大学物理课堂翻转度的准实验研究[J].高等工程教育研究, 2018(1)136-145. 

[3]邢磊,董占海.大学物理翻转课堂教学效果的准实验研究[J].复旦教育论坛, 2015(1)24-29.


编辑:王立科


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