基于LTPPPSE模式的大学物理翻转课堂教学设计
来源: | 作者:qujianfeng999 | 发布时间: 2019-06-03 | 66 次浏览 | 分享到:
  摘 要:随着高等教育大众化以及高考选考模式改革,大学新生物理基础呈现滑坡态势,加上学校课程课时限制,大学物理教学面临很大的困境。结合MOOC课程的翻转课堂为解决困境提供一条捷径。翻转课堂引入信息技术手段,将教学流程颠倒,拓展了学生的学习空间和时间。而LTPPPSE模式按照学习目标、任务、前测、参与式学习、后测、总结及评价七个过程,很好地规范了翻转课堂教学流程,实现教学过程可反馈、过程可控。本文尝试将这两种模式整合到教学全流程,实现更有效的教学。
一、 背景和困境 
  随着高等教育大众化,如何培养符合市场需求的应用性人才,如何提高课程实效性以及提高学生参与度与满意度,是课程与教学改革迫切需要解决的问题。随着高中课程设置和高考选考模式改革,导致大学新生物理学基础知识的相对薄弱,给大学物理课程教学带来很大的衔接难题。摆脱课程困境的唯一办法,就是对课程和教学模式进行改革。翻转课堂提供了改变传统单一教学模式的重要捷径,无论是学习时间上和空间上都得到大大拓展。 
  为了实现教学目标有效、可反馈和可控性,需要对教学流程进行一定程度的固化。而LTPPPSE模式过程流程化有利于这些目标实现。LTPPPSE模式源于对BOPPPS模式针对物理教学以及翻转课堂教学所做的模式改良,该模式教学流程按照学习目标(Learning target)、任务(Task)、前测(Pre-assessment)、参与式学习(Participatory Learning)、后测(Post-assessment)、总结(Summary)及评价(Evaluation)这几个过程进行。 
  二、 基于LTPPPSE大学物理翻转课堂的教学流程设计 
  (一) 学习目标(Learning target) 
  学习目标的构建关系到课程目标的实现。学生只有知道或明确目标,才能有针对性的、有的放矢的学习。大学物理作为理工科基础课程,一方面要让学生掌握系统的物理学知识体系,更要让学生运用知识解决实际问题。根据大学物理学科特点以及课程学习目标,结合布卢姆目标分类法和加涅目标分类法,将课程学习目标定位为知识、能力和情感价值观目标三个方面。知识目标就是系统掌握学科知识体系,能力目标包括运用知识解决实际问题能力和创新能力;情感和价值观目标包括对知识的热爱、人文的关怀以及团结和协作等。课前,教师通过MOOC平台罗列课程的总体学习目标和每节课的学习具体目标。 
  (二) 任务(Task) 
  教师根据课程学习目标需要对学生课前学习过程布置相应的任务,为新课程学习提供所需的知识准备、能力准备。如在线MOOC平台教学视频学习、参考资料或文献的阅读或学习,课前老师布置的其他任务,如实践活动、调查等。学生根据教师任务要求,结合自己知识、能力、自身特点以及学习小组任务,制定自主学习任务书。包括学习任务点、时间安排、学习困境、自主评价等。 
  (三) 前测(Pre-assessment) 
  通过课前在线MOOC平台网络学习,包括课程讲授视频和相关参考文献阅读学习。学生初步形成自己的知识体系或网络。教师根据课程学习目标,设置一定数量与知识目标相关的测试题,以选择题或填空题形式,初步了解学生的知识结构和能力。学生通过网络平台完成测试,网络平台自动给予批改及评价。学生根据自己的学习情况,罗列自己的听课指南,以利于有针对性课堂听课和学习。 
  (四) 参与式学习(Participatory Learning) 
  参与式学习通过翻转课堂形式实现,包括两个阶段。解惑阶段:学生课前在线MOOC平台学习过程会产生的知识点以及前测部分的问题或疑惑,教师利用MOOC平台的调查模块,分发知识点和前测的调查问卷,学生用手机学习App实现调查反馈,现场展示调查结果。学生以小组为单位,自主领取相关问题,并现场讲解,教师根据实际情况辅助性(补充性)讲解并及时对小组或个人给予评价和激励。但此时,学生还未形成系统完备的知识体系。第二阶段:构建知识树,以小组为单位,运用手写绘图或思维导图软件,构建知识链接体系,并在移动平台分享,学生和教师共同修订形成最优化知识树,形成系统性网络化知识。知识树的构建有利于将知识内化为自己的系统学习认知。 
  (五) 后测(Post-assessment) 
  通过参与式学习环节,多数学生能掌握课程的浅层学习目标,但还远未达到深层学习目标。原因在于知识或问题理解还不够深入,其知识本身还无法达到学科更抽象的模型或理论及其应用,所以需要更深度地学习案例辅助。这种辅助形式传统教学模式通常是系统地讲授,但这种形式学生是被动或灌输式接受,很多时候与自己已有的知识与经验得不到有效链接。如果教师通过精心设计一些问题或测试题,先让学生参与随堂测试(后测),在测试中,他就会了解自己哪儿无法实现知识或方法有效链接,并将测试情况呈现在移动平台上。教师针对普遍存在的问题,有针对性讲评学生的测试情况及主要问题,达到深度学习的目的。完成测试后,教师及时对小组或个人给予评价和激励。 
  (六) 总结(Summary) 
  总结过程,既包括对所学知识的系统回顾,也包括对自己课前疑惑的解決反思。学生根据前面的学习,以小组为单位,依据原有的知识树,结合参与式学习,以及后测等构建更完备的知识树。学生和教师共同评选最优化的知识树,并邀请该组学生展示并讲解。教师要对课程总体目标实现程度进行评估。教师布置下一学习模块的任务,这样就完成了一个学习模块的循环。 
  (七) 评价(Evaluation) 
  评价是对学生学习过程及学习成果的综合评估,既包括过程评价也包括结果评价。包括MOOC平台学习过程评价、学生小组和个体自评和互评,以及教师评价。既充分利用MOOC平台的学习过程云数据搜集和分析处理的优势,也结合小组协作和个体自主学习等个性化评价,以及教师对学生在课堂学习过程及表现评价。最后,这个评价的结果要具体量化评价指标,评价结果要在课堂上及时公布,让学生体会到通过努力学习,得到及时反馈,有利于推动其后续学习。
 三、 教学实践:静电场 
  (一) 呈现课程学习目标(MOOC平台) 
  静电场是物理学五大基础体系之一,更是近代文明的重要科学支撑。静电场的理论基础与思想方法体系无论对物理学本身还是其他学科都有其借鉴意义。本章知识是学生学习近现代物理如物质波及量子物理等理论有重要意义。由于其在物理学及其科学方面重要地位,如何确定学习目标及其具体要求显得异常重要。根据LTPPPSE模式目标分类体系,以下按照知识、能力以及情感态度与价值观三个方面确定具体课程目标。 
  1. 知识 
  掌握点电荷的概念、库仑定律、电场强度和电势的概念以及电场强度叠加原理和电势叠加原理;掌握静电场电场线、等势面的概念,电场强度通量的概念;掌握静电场环路定理、电势差的概念、电场强度与电势的关系。 
  2. 能力 
  运用物理知识解决实际问题能力,如运用库仑定律计算点电荷系及具有简单几何形状的、电荷均匀分布的连续带电体系的电场中的场强和电势;运用高斯定理计算电荷分布具有某些对称性的电场的场强;体验物理学研究的方法:“现象→理论推导和分析→应用”的物理学研究过程。 
  3. 情感态度与价值观 
  物理学的学习过程不仅包括物理学知识体系的学习,更是物理学思想与方法的学习。物理学的理论本身的严谨性是依靠严格的物理理论与数学工具推导得到的。如关于高斯定律的严格物理推导,本身就是训练学生科学的思想的过程。学习过程本身不仅包括个体的认知活动,还包括学习群体的合作与交流过程,在合作与交流中,学生学会团结与协作,养成良好的情感态度与价值观。 
  (二) 布置学习任务(MOOC平台或课堂结束) 
  学生根据教师任务要求,结合自己知识、能力、自身特点以及学习小组任务制定自主学习任务书。包括学习任务点、时间安排、学习困境、自主评价等。 
  学习点1(个人):利用MOOC平台学习库仑定律及高斯定律等基本概念及其应用; 
  学习点2(小组为单位):利用学校的在线大学物理仿真实验平台探索常见带电体的场强分布及其特点,并将相关内容以图片或视频形式在MOOC平台分享。 
  (三) 课堂学前测试(前测):学习通App分发试题,学生当场完成。 
  1. 电场强度E=kq0r2这一定义的适用范围是( ) 
  A. 匀强电场 
  B. 点电荷产生的电场 
  C. 任何电场 
  D. 静电场 
  2. 关于高斯定理SE·dS=∑iqiε0,下列说法正确的是( ) 
  A. 当闭合面上的各点场强为零时,闭合面内一定没有电荷 
  B. 通过闭合面上的电通量仅由面内电荷决定 
  C. 闭合面上的各点场强仅由面内的电荷决定 
  D. 当闭合面内电荷的代数和为零时,闭合面上的E一定等于零 
  3. 关于电场强度与电势之间的关系,下列说法中正确的是( ) 
  A. 电场中,电势为零的点,电场强度必为零 
  B. 在场强不变的空间,电势处处相等 
  C. 电场中,场强为零的点,电势必为零 
  D. 在电势不变的空间,电场处处为零 
  前测试题学生通过MOOC平台自动批改。学生依据前测的错误情况,列出自己的听课重难点知识。 
  (四) 课堂参与式学习 
  1. 课前调查:通过课前学习和前测,教师通过事先设置的调查库,通过MOOC平台向学生分发本章的知识及前测的调查问卷。学生完成调查并现场展示调查结果。 
  知识点调查问卷:通过MOOC课程学习,你需要进一步讲解的知识点有下列哪些(多选题)?( ) 
  A. 点电荷的概念、电荷守恒定律的意义 
  B. 库仑定律;电场强度和电势的概念以及电场强度叠加原理和电势叠加原理 
  C. 静电场电场线、等势面的概念,电场强度通量的概念 
  D. 用高斯定理计算电荷分布具有某些对称性的电场的场强 
  E. 静电场环路定理 
  F. 电势差的概念;电场强度与电势的关系 
  前测调查为题号选择。 
  2. 分析与讲解:根据学生的调查情况,教师针对普遍存在的问题进行详细的讲解,也可以让学习能力强的学生讲解教师做必要的补充。 
  难点1:计算点电荷系及具有简单几何形状的、电荷均匀分布的连续带电体系的电场中的场强和电势; 
  难点2:用高斯定理计算电荷分布具有某些对称性的电场的场强; 
  3. 构建知识树:学生以个人或小组为单位根据自己学习所得,构建本章的知识网络,并通过MOOC平台分享和评比。教师根据优选的知识树,进行点评。 
  (五) 后测 
  后测以随堂测得形式进行,主要侧重知识的应用。 
  1. 有一对点电荷,带有等量电荷q,它们间的距离为2l。试就下述两种情形求这两点电荷连线中点的场强和电势大小:(1)两点电荷为等量同号电荷;(2)两点电荷为等量异号电荷。 
  2. 均匀带电球面,半径为R,面电荷密度为σ,求距离球心r处P点的电场强度。设:(1)P点在球面内;(2)P点在球面外。 
  3. 某电场的电势分布为V=a(x3+y2)+bz,中a、b为常量。求该电场中任一点的电场强度。 
  测试完成后,教师针对普遍存在的问题进行知识以及题目的讲解。 
  (六) 总结与反思 
  学生的总结与反思包括对本章知识的掌握情况与知识应用情况的个人反馈。重点在于要对照课程目标看自己什么内容没掌握,并有自己的应对措施。 
  (七) 学习评价 
  学习评价针对是学习的全流程,包括MOOC平台学习记录性评价,课堂教师和同学评价,小组合作评价等。教师按照一定流程和考核要求及时公布评价结果,对表现优异的个体和小组给予相应学习激励分,作为平时成绩组成部分。 
  四、 分析与体会 
  教学有法,但无定法。从学生的问卷调查和学習成绩看,绝大多数学生认为,该教学模式有利于提高自己学习效率和效果。但这种模式要学生更多的学习投入,更积极地投入,这不是每一位学生能做到的,所以,对那些学习自制力差,自控能力差的学生,就要教师更多的学习监控。如课前MOOC学习要实现学习留痕,即学习过程技术可控,课堂学习有量化,要做到全流程的监控和配套评价体系辅助等。国内也有许多这方面研究,如华中师范大学的蒋立兵教授等提出“翻转课堂教学质量评价体系”,对课前、课中、课后建立定量化的一级、二级指标和三级指标,对教学每个学习过程按照一定权重评价,值得我们参考借鉴。 
  参考文献: 
  [1]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. 
  [2]蒋立兵,陈佑清.翻转课堂教学质量评价体系的构建[J].现代教育技术,2016,26(11):60-66.