大學物理“對分課堂”教學模式實踐探索

秦 丹，邢 娟，李光仲，花貴原，戰(zhàn)麗波，閆 鵬

(濱州醫(yī)學院 基礎醫(yī)學院，山東 煙臺 264003 )

1 大學物理課程教學中的挑戰(zhàn)

1.1 教學內(nèi)容多與學時偏少的矛盾

大學物理教學內(nèi)容涉及抽象的物理概念和規(guī)律，知識體系邏輯嚴密，演繹推理多，例題多以公式的理解、應用為目標. 以藥學類專業(yè)為例，116所院校物理基礎理論課平均學時為53.4學時[1]. 筆者所在學校為48學時，略少于平均水平. 授課內(nèi)容涵蓋力學、熱學、電磁學、光學等模塊，學時少、課程內(nèi)容多使教師難以將實踐應用講透、講活，學生在運用規(guī)律求解問題時經(jīng)常存在困惑，易挫傷積極性，較難建立學習成就感.

1.2 信息技術為代表的社會發(fā)展影響學生的發(fā)展狀態(tài)

當前大學生普遍習慣于利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息傳輸，多樣化的信息呈現(xiàn)方式(如短視頻、社交軟件等)不斷影響著他們的學習能力、學習方式. 同時社會劇烈變革，使得人才需求呈現(xiàn)多樣化，學生學習目標隨之呈現(xiàn)出顯著差異.

1.3 傳統(tǒng)講授式教學模式與認知規(guī)律存在矛盾

以我校為例，大學物理每周安排3學時理論授課. 三節(jié)聯(lián)排的教學組織方式使得短時間內(nèi)新授內(nèi)容多，學生認知負荷較大. 從注意力時間角度看，隨著講授時間的增加，學生課堂注意力逐步下降.張萍調(diào)查發(fā)現(xiàn)80%的學生課堂注意力保持率(學生聽課時間占課堂總時間的比率)低于50%[2]. 被動學習方式(聽講、閱讀、視聽、演示)下，學習內(nèi)容留存率均在30%以下[3]. 因此，單純教師講、學生聽的傳統(tǒng)授課模式容易帶來學習效率低等問題. 以翻轉(zhuǎn)課堂、基于信息技術的混合式教學為代表的多種模式被用于改善課程教學質(zhì)量[4-6].

2 對分課堂教學模式的發(fā)展

為解決大學課程教學困局，提升教師教和學生學的效率及質(zhì)量，2014年復旦大學張學新教授提出了對分課堂教學模式，其核心理念是將一半課堂時間用于講授，另一半課堂時間分配給學生，以討論的形式交互學習. 對分課堂的教學流程分為三個過程，即講授、內(nèi)化吸收和討論[7-8]. 講授環(huán)節(jié)的核心目標是促進學生隨后的學習. 在內(nèi)化吸收環(huán)節(jié)，學生閱讀教材，根據(jù)興趣、能力進行個性化的知識建構，獨立完成作業(yè). 討論環(huán)節(jié)可分為同伴討論和師生對話兩個階段，在同伴討論階段，學生針對個人學習結果，分享收獲、困惑，互相答疑，互相啟發(fā)；在師生對話階段，教師組織全班討論，對小組討論中存在的疑難問題進行解答，并做總結[9]. 講授和討論在課堂上完成，二者的時間分配依據(jù)教學情況靈活調(diào)整. 對分課堂創(chuàng)新的關鍵是將講授和討論兩個教學活動在時間上錯開，變“即時討論”為“延時討論”；將記錄個人思考和收獲的“作業(yè)”作為課堂討論的發(fā)言依據(jù)，使學生言之有理，提升了生生、師生討論的效率和質(zhì)量.

對分課堂教學模式以教學流程簡單易學、教學效果有效提升等優(yōu)勢獲得了眾多教師的青睞. 無論在思政教育、英語等文史類課程，還是在物理等理工類課程，對分課堂教學均提升了學生學習主動性和課堂參與度[10-14]. 李淑青等結合信息軟件在大學物理課程中開展了對分課堂實踐，學生成績和教師評教結果均明顯提升[13]. 蘇琴等基于對分課堂教學模式，有效解決了學生學習大學物理時被動接受知識的困局[14]. 對分課堂促進了深度學習的發(fā)生，實現(xiàn)了學生的能力培養(yǎng)[15]. 孔祥宇從傳播學7W理論出發(fā)，分析了對分課堂與SPOC翻轉(zhuǎn)課堂的異同，提出了二者在基礎教育教學中的應用范圍與結合形式[16]. 金蘭根據(jù)高等教育教學改革訴求，提出了對分課堂教學模式的制約因素，建議通過提高學習活動主體的水平，提升教學實施主體的素養(yǎng)，調(diào)整分組討論中介，優(yōu)化學習成果中介，精選自主學習中介，促進對分課堂的合理化發(fā)展[17].

3 非物理專業(yè)大學物理教學的對分課堂實踐

以2018級藥學班為教改實施對象，按照對分課堂教學模式組織理論課教學. 根據(jù)組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)的原則設定學習小組(每組4人). 每2個教學周完成1章(每周3學時)教學內(nèi)容，舉行1次討論活動. 每次討論時間為1學時(50分鐘)，即隔周對分，教學流程見圖1. 正式授課前舉辦對分課堂教學流程培訓，介紹師生責任.

圖1 對分課堂教學實踐流程圖. P(Presentation)即講授；D(Discussion)即討論；P、D屬于課堂教學環(huán)節(jié)；A(Assimilation)即內(nèi)化吸收，課下學習環(huán)節(jié).

3.1 教學內(nèi)容“回歸基礎，應用引導”

教學內(nèi)容篩選是實施對分課堂的首要條件. 基于對分課堂講授強調(diào)精講、留白的理念，教學團隊設計了“回歸基礎，應用引導”的篩選策略.

回歸基礎是指講解基礎概念、規(guī)律的邏輯關系，培養(yǎng)基本思維方法，例如，質(zhì)點運動學的兩類問題分別是利用微分法求解質(zhì)點速度、加速度和利用積分法求解運動學方程. 教學中講解并練習微分類問題，重點論述位置矢量、位移、速度、加速度之間的區(qū)別與聯(lián)系，突出上述物理量的瞬時性和矢量性. 課堂授課不再講解積分類問題，教師只簡略論述兩類問題的相互關系.

應用引導是指教學內(nèi)容實現(xiàn)兩結合，一是結合專業(yè)需求；二是結合現(xiàn)實問題. 在學院協(xié)調(diào)下，教學團隊與藥學專業(yè)負責人結合人才培養(yǎng)目標共同商定授課內(nèi)容，例如，后續(xù)專業(yè)課程會涉及光的波長、頻率等概念和多種光譜儀器，在教材(普通物理學，第7版，程守洙主編)中，光學章節(jié)重點闡述干涉、衍射、偏振三個物理規(guī)律，上述概念未做介紹. 教學團隊將振動、波動、光學三章前后關聯(lián)，以振動、波動兩章幫助學生建立光波的波長、頻率等概念，以機械波的干涉規(guī)律類比光的干涉，并與后續(xù)各類儀器的工作原理聯(lián)系. 通過教師的串講，一方面降低學生構建知識體系的難度，另一方面提升了學習興趣.

教學團隊注重結合日常實例，增強教學內(nèi)容的實踐運用，使學生在學習物理學的過程中建立一種理性思維方式，例如，在每章學習開始前，提出相關現(xiàn)實問題，如“當你在高速公路上駕駛一輛速度為110千米每小時的汽車時，突然正前方汽車發(fā)生車禍，你至少距離前車多遠才有可能不碰撞？”通過引入質(zhì)點運動描述、牛頓運動定律、摩擦力等概念規(guī)律，在現(xiàn)實問題的近似中建立模型，在實踐中體驗課程價值[18].

3.2 教學目標明確化、層次化

教學團隊結合布魯姆教育目標分類法和《非物理類理工學科大學物理課程教學基本要求》，梳理知識點形成章節(jié)教學目標(具體案例如表1所示).陳述目標時使用具體、可評測的行為動詞，便于學生踐行和學業(yè)評估，不再使用了解、掌握等模糊動詞. 教學目標中設有開放性學習任務，鼓勵學生結合個人興趣、能力完成不同的學習主題，滿足學生差異化需求.

3.3 教學活動支架化

教學活動支架化是指圍繞教學目標、教學活動的設計與安排要基于學情和學習任務，不斷喚起學生先前的經(jīng)驗，引導學生結合新的信息構建新經(jīng)驗，給學生提供發(fā)展的腳手架. 以“微分法求解速度”的課堂講授為例，教師最初按照“講授位移、速度概念，以例題分析講方法，練習強化”的流程授課. 分析發(fā)現(xiàn)，例題求解涉及若干個知識點，任一知識點前期經(jīng)驗的缺失，都會導致失敗體驗. 結合對分課堂強調(diào)的適度挑戰(zhàn)理念，教師在介紹例題時，同時列出相關知識點的公式或圖片，按照學生“先思考、再試做”、教師“講思路”的流程完成教學任務，學生答對率和參與度明顯提升.

對分課堂依托書面作業(yè)保障后續(xù)課堂討論的效率和質(zhì)量. 作業(yè)包括三個模塊，分別是亮閃閃(學習收獲總結)、考考你(設計考題)、幫幫我(個人學習困惑). 在亮閃閃模塊中，大多數(shù)學生習慣于用籠統(tǒng)語言描述，缺乏針對性和思考深度. 為此，教學團隊在課堂上講解目錄、標題間的關系，指導學生以思維導圖為工具呈現(xiàn)知識點的脈絡關系；講授閱讀技巧，培養(yǎng)分析閱讀能力，引導學生通過亮閃閃的撰寫記錄個人成長，增強其學習成就感. 例如，在運動和力一章中，教師引導學生閱讀章節(jié)概述，示范分析章節(jié)目錄和各級標題間的邏輯關系.

表1 章節(jié)教學目標的二維分類(以教材第1章運動和力為例)

改革前學生普遍忽視審讀目錄、標題，教學改革后，學生能夠歸納梳理標題間的聯(lián)系，以思維導圖的形式陳述個人視角下的知識點(詳見圖2). 又如，大學物理熱學部分的目錄順序是熱力學第零和第一定律、第一定律對于準靜態(tài)過程的應用、循環(huán)過程和熱力學第二定律. 學生突破原有框架，將其歸納為“三定律、四過程和一循環(huán)”. 在總結學習收獲時，教改初期學生一般只是籠統(tǒng)描述或者羅列知識點，如“運用數(shù)學微分和積分求解運動學問題”、“學習了質(zhì)點模型和位置矢量、速度、加速度”. 經(jīng)過教師指導和反復訓練，教改后期學習收獲的闡述體現(xiàn)出個人的思考結果，如“振幅和離開波源的距離成反比(只針對球面波)”、“靜電場高斯定理與磁場環(huán)路定理求解場強的四步對比”. 面對同一學習內(nèi)容，學習者的不同收獲得以直觀呈現(xiàn)，這為后期討論活動的深度交流、同學間的互幫互助奠定了基礎.

圖2 學生思維導圖實例

在“幫幫我”模塊中，許多學生難以提出有效、高質(zhì)量問題. 為此，教師設計了兩種解決方案：一是結合教材思考題，找出自己不能回答的問題；二是參考目標分類法，教師提供不同學習層次的問題模板，如記憶理解類問題：你能寫出……？你能用自己的語言解釋……？應用類問題：你能否說明……的適用范圍？學生將某一知識點放于題干內(nèi)，就形成了具體問題. 例如：你能寫出瞬時速度的表達式，并說明速度和速率的關系么(記憶理解層次)？你能寫出牛頓三定律的適用范圍么(應用層次)？你能設計一種測量瞬時速度的方法么(創(chuàng)造層次)？

3.4 教學媒介信息化

對分易是一種支持對分課堂教學的線上交流工具，通過它可實現(xiàn)資源共享、練習自測等功能，課件閱讀的學生名單、頻次等可在電腦端查看，教師可了解學生課下學習情況. 課堂討論階段未被抽取發(fā)言的學生將本組學習報告以照片形式發(fā)送至討論區(qū). 在線練習模塊提供選擇題、填空題、判斷題3種題型模板，可定時發(fā)卷、收卷、閱卷，實現(xiàn)了學習過程和效果的即時反饋. 對分易一方面降低了教師工作量，使教師有時間、精力分析教學數(shù)據(jù)，優(yōu)化教學設計，另一方面也促進學生調(diào)整個人行為.

3.5 教學評價的全程化、全員化

教學評價的全程化是指將講授(課堂內(nèi))、內(nèi)化吸收(課堂外)、討論(課堂內(nèi))三個階段的學生行為均納入學業(yè)成績評價的體系內(nèi). 期末閉卷筆試占總成績60%，平時成績占40%. 課堂外學習行為以書面作業(yè)完成情況為評判依據(jù)，得分即為平時成績.

課堂內(nèi)學生行為評價標準：清晰闡述個人觀點；積極參與討論活動、發(fā)言即可得分，專人記錄并定期公布. 該部分成績累計于平時成績.

教學評價全員化是指學生參與書面作業(yè)評定.教師提供評分標準，學生負責作業(yè)分檔評分，30%的學生可得90～100分；50%的學生可得75～89分，20%的學生得70～74分. 作業(yè)評定共計5次.每名同學擁有1次評閱作業(yè)的權利，評判結果由教師復審確認.

4 對分課堂教學效果評價與反思

授課團隊通過問卷星向?qū)W生發(fā)放電子問卷，收到答卷33份，部分調(diào)查結果見表2. 本次教學改革在三個方面產(chǎn)生了積極影響. 首先，改善了學生學習行為，在學習時間、思考深度、作業(yè)質(zhì)量、討論參與度4個維度上，超過50%學生認為自身有了更積極的行為.其次，強化了學生學習過程的自我監(jiān)控，約54%的學生能夠主動反思個人的學習過程、學習收獲，85%的學生能夠結合學業(yè)評價體系或者同伴表現(xiàn)改變自身學習行為. 最后，實現(xiàn)了知識、能力、情感的多維發(fā)展，約33%的學生認為知識的記憶和理解水平提升，55%的學生認為個人交流溝通能力增強，約45%的學生認為自主學習能力增加，約30%的學生認為學習積極性提升.綜上，對分課堂改革一定程度上提升了大學物理的教學質(zhì)量.

表2 對分課堂教學反饋問卷

調(diào)查問卷同時也反映出教學實踐中的一些問題，如：約18%的學生表示對分課堂教改未能影響其學習行為、態(tài)度，約24%的同學認為在個人收獲方面教學改革不如傳統(tǒng)授課模式. 上述數(shù)據(jù)說明，部分學生未能有效參與到教學改革中，對此，教師首先要利用課內(nèi)和課外時間，與輔導員、班委同學溝通交流，全面充分了解學情，結合學生能力、態(tài)度的發(fā)展水平，設計多層次教學目標和教學活動. 其次，專項技能培訓和多元化評價標準相互呼應.教師授課時注意將學習理論運用到教學中，通過榜樣示范和專項訓練，分階段、分層次提升學生能力；圍繞教學目標和能力培養(yǎng)要求，設計學業(yè)評價體系，做到講、練、評相結合. 最后，在師生群體中營建“發(fā)展為中心”的軟環(huán)境，教師通過探究教育學、心理學、學習科學等新理論在教學實踐中的應用，不斷提升教學設計能力和人際溝通能力等，以教師個人發(fā)展保障教學改革成效. 減少教師對學生的直接管理干預，增大生生間的相互評價，以學習同伴的進步激發(fā)內(nèi)部動機. 教師對學生發(fā)展給予及時反饋，增強外部情感認同. 希望通過大學物理課程，讓學生有興趣獲取新知識，有能力提升學習效果，更從容應對未來挑戰(zhàn).