基于LTPPPSE模式的大學物理翻轉課堂教學設計

摘 要：隨著高等教育大眾化以及高考選考模式改革，大學新生物理基礎呈現滑坡態勢，加上學校課程課時限制，大學物理教學面臨很大的困境。結合MOOC課程的翻轉課堂為解決困境提供一條捷徑。翻轉課堂引入信息技術手段，將教學流程顛倒，拓展了學生的學習空間和時間。而LTPPPSE模式按照學習目標、任務、前測、參與式學習、后測、總結及評價七個過程，很好地規范了翻轉課堂教學流程，實現教學過程可反饋、過程可控。本文嘗試將這兩種模式整合到教學全流程，實現更有效的教學。

關鍵詞：LTPPPSE；翻轉課堂；大學物理；教學設計

一、 背景和困境

隨著高等教育大眾化，如何培養符合市場需求的應用性人才，如何提高課程實效性以及提高學生參與度與滿意度，是課程與教學改革迫切需要解決的問題。隨著高中課程設置和高考選考模式改革，導致大學新生物理學基礎知識的相對薄弱，給大學物理課程教學帶來很大的銜接難題。擺脫課程困境的唯一辦法，就是對課程和教學模式進行改革。翻轉課堂提供了改變傳統單一教學模式的重要捷徑，無論是學習時間上和空間上都得到大大拓展。

為了實現教學目標有效、可反饋和可控性，需要對教學流程進行一定程度的固化。而LTPPPSE模式過程流程化有利于這些目標實現。LTPPPSE模式源于對BOPPPS模式針對物理教學以及翻轉課堂教學所做的模式改良，該模式教學流程按照學習目標（Learning target）、任務（Task）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Participatory Learning）、后測（Post-assessment）、總結（Summary）及評價（Evaluation）這幾個過程進行。

二、 基于LTPPPSE大學物理翻轉課堂的教學流程設計

（一） 學習目標（Learning target）

學習目標的構建關系到課程目標的實現。學生只有知道或明確目標，才能有針對性的、有的放矢的學習。大學物理作為理工科基礎課程，一方面要讓學生掌握系統的物理學知識體系，更要讓學生運用知識解決實際問題。根據大學物理學科特點以及課程學習目標，結合布盧姆目標分類法和加涅目標分類法，將課程學習目標定位為知識、能力和情感價值觀目標三個方面。知識目標就是系統掌握學科知識體系，能力目標包括運用知識解決實際問題能力和創新能力；情感和價值觀目標包括對知識的熱愛、人文的關懷以及團結和協作等。課前，教師通過MOOC平臺羅列課程的總體學習目標和每節課的學習具體目標。

（二） 任務（Task）

教師根據課程學習目標需要對學生課前學習過程布置相應的任務，為新課程學習提供所需的知識準備、能力準備。如在線MOOC平臺教學視頻學習、參考資料或文獻的閱讀或學習，課前老師布置的其他任務，如實踐活動、調查等。學生根據教師任務要求，結合自己知識、能力、自身特點以及學習小組任務，制定自主學習任務書。包括學習任務點、時間安排、學習困境、自主評價等。

（三） 前測（Pre-assessment）

通過課前在線MOOC平臺網絡學習，包括課程講授視頻和相關參考文獻閱讀學習。學生初步形成自己的知識體系或網絡。教師根據課程學習目標，設置一定數量與知識目標相關的測試題，以選擇題或填空題形式，初步了解學生的知識結構和能力。學生通過網絡平臺完成測試，網絡平臺自動給予批改及評價。學生根據自己的學習情況，羅列自己的聽課指南，以利于有針對性課堂聽課和學習。

（四） 參與式學習（Participatory Learning）

參與式學習通過翻轉課堂形式實現，包括兩個階段。解惑階段：學生課前在線MOOC平臺學習過程會產生的知識點以及前測部分的問題或疑惑，教師利用MOOC平臺的調查模塊，分發知識點和前測的調查問卷，學生用手機學習App實現調查反饋，現場展示調查結果。學生以小組為單位，自主領取相關問題，并現場講解，教師根據實際情況輔助性（補充性）講解并及時對小組或個人給予評價和激勵。但此時，學生還未形成系統完備的知識體系。第二階段：構建知識樹，以小組為單位，運用手寫繪圖或思維導圖軟件，構建知識鏈接體系，并在移動平臺分享，學生和教師共同修訂形成最優化知識樹，形成系統性網絡化知識。知識樹的構建有利于將知識內化為自己的系統學習認知。

（五） 后測（Post-assessment）

通過參與式學習環節，多數學生能掌握課程的淺層學習目標，但還遠未達到深層學習目標。原因在于知識或問題理解還不夠深入，其知識本身還無法達到學科更抽象的模型或理論及其應用，所以需要更深度地學習案例輔助。這種輔助形式傳統教學模式通常是系統地講授，但這種形式學生是被動或灌輸式接受，很多時候與自己已有的知識與經驗得不到有效鏈接。如果教師通過精心設計一些問題或測試題，先讓學生參與隨堂測試（后測），在測試中，他就會了解自己哪兒無法實現知識或方法有效鏈接，并將測試情況呈現在移動平臺上。教師針對普遍存在的問題，有針對性講評學生的測試情況及主要問題，達到深度學習的目的。完成測試后，教師及時對小組或個人給予評價和激勵。

（六） 總結（Summary）

總結過程，既包括對所學知識的系統回顧，也包括對自己課前疑惑的解決反思。學生根據前面的學習，以小組為單位，依據原有的知識樹，結合參與式學習，以及后測等構建更完備的知識樹。學生和教師共同評選最優化的知識樹，并邀請該組學生展示并講解。教師要對課程總體目標實現程度進行評估。教師布置下一學習模塊的任務，這樣就完成了一個學習模塊的循環。

（七） 評價（Evaluation）

評價是對學生學習過程及學習成果的綜合評估，既包括過程評價也包括結果評價。包括MOOC平臺學習過程評價、學生小組和個體自評和互評，以及教師評價。既充分利用MOOC平臺的學習過程云數據搜集和分析處理的優勢，也結合小組協作和個體自主學習等個性化評價，以及教師對學生在課堂學習過程及表現評價。最后，這個評價的結果要具體量化評價指標，評價結果要在課堂上及時公布，讓學生體會到通過努力學習，得到及時反饋，有利于推動其后續學習。

三、 教學實踐：靜電場

（一） 呈現課程學習目標（MOOC平臺）

靜電場是物理學五大基礎體系之一，更是近代文明的重要科學支撐。靜電場的理論基礎與思想方法體系無論對物理學本身還是其他學科都有其借鑒意義。本章知識是學生學習近現代物理如物質波及量子物理等理論有重要意義。由于其在物理學及其科學方面重要地位，如何確定學習目標及其具體要求顯得異常重要。根據LTPPPSE模式目標分類體系，以下按照知識、能力以及情感態度與價值觀三個方面確定具體課程目標。

1. 知識

掌握點電荷的概念、庫侖定律、電場強度和電勢的概念以及電場強度疊加原理和電勢疊加原理；掌握靜電場電場線、等勢面的概念，電場強度通量的概念；掌握靜電場環路定理、電勢差的概念、電場強度與電勢的關系。

2. 能力

運用物理知識解決實際問題能力，如運用庫侖定律計算點電荷系及具有簡單幾何形狀的、電荷均勻分布的連續帶電體系的電場中的場強和電勢；運用高斯定理計算電荷分布具有某些對稱性的電場的場強；體驗物理學研究的方法：“現象→理論推導和分析→應用”的物理學研究過程。

3. 情感態度與價值觀

物理學的學習過程不僅包括物理學知識體系的學習，更是物理學思想與方法的學習。物理學的理論本身的嚴謹性是依靠嚴格的物理理論與數學工具推導得到的。如關于高斯定律的嚴格物理推導，本身就是訓練學生科學的思想的過程。學習過程本身不僅包括個體的認知活動，還包括學習群體的合作與交流過程，在合作與交流中，學生學會團結與協作，養成良好的情感態度與價值觀。

（二） 布置學習任務（MOOC平臺或課堂結束）

學生根據教師任務要求，結合自己知識、能力、自身特點以及學習小組任務制定自主學習任務書。包括學習任務點、時間安排、學習困境、自主評價等。

學習點1（個人）：利用MOOC平臺學習庫侖定律及高斯定律等基本概念及其應用；

學習點2（小組為單位）：利用學校的在線大學物理仿真實驗平臺探索常見帶電體的場強分布及其特點，并將相關內容以圖片或視頻形式在MOOC平臺分享。

（三） 課堂學前測試（前測）：學習通App分發試題，學生當場完成。

1. 電場強度E=kq0r2這一定義的適用范圍是（ ）

A. 勻強電場

B. 點電荷產生的電場

C. 任何電場

D. 靜電場

2. 關于高斯定理SE·dS=∑iqiε0，下列說法正確的是（ ）

A. 當閉合面上的各點場強為零時，閉合面內一定沒有電荷

B. 通過閉合面上的電通量僅由面內電荷決定

C. 閉合面上的各點場強僅由面內的電荷決定

D. 當閉合面內電荷的代數和為零時，閉合面上的E一定等于零

3. 關于電場強度與電勢之間的關系，下列說法中正確的是（ ）

A. 電場中，電勢為零的點，電場強度必為零

B. 在場強不變的空間，電勢處處相等

C. 電場中，場強為零的點，電勢必為零

D. 在電勢不變的空間，電場處處為零

前測試題學生通過MOOC平臺自動批改。學生依據前測的錯誤情況，列出自己的聽課重難點知識。

（四） 課堂參與式學習

1. 課前調查：通過課前學習和前測，教師通過事先設置的調查庫，通過MOOC平臺向學生分發本章的知識及前測的調查問卷。學生完成調查并現場展示調查結果。

知識點調查問卷：通過MOOC課程學習，你需要進一步講解的知識點有下列哪些（多選題）？（ ）

A. 點電荷的概念、電荷守恒定律的意義

B. 庫侖定律；電場強度和電勢的概念以及電場強度疊加原理和電勢疊加原理

C. 靜電場電場線、等勢面的概念，電場強度通量的概念

D. 用高斯定理計算電荷分布具有某些對稱性的電場的場強

E. 靜電場環路定理

F. 電勢差的概念；電場強度與電勢的關系

前測調查為題號選擇。

2. 分析與講解：根據學生的調查情況，教師針對普遍存在的問題進行詳細的講解，也可以讓學習能力強的學生講解教師做必要的補充。

難點1：計算點電荷系及具有簡單幾何形狀的、電荷均勻分布的連續帶電體系的電場中的場強和電勢；

難點2：用高斯定理計算電荷分布具有某些對稱性的電場的場強；

3. 構建知識樹：學生以個人或小組為單位根據自己學習所得，構建本章的知識網絡，并通過MOOC平臺分享和評比。教師根據優選的知識樹，進行點評。

（五） 后測

后測以隨堂測得形式進行，主要側重知識的應用。

1. 有一對點電荷，帶有等量電荷q，它們間的距離為2l。試就下述兩種情形求這兩點電荷連線中點的場強和電勢大?。海?）兩點電荷為等量同號電荷；（2）兩點電荷為等量異號電荷。

2. 均勻帶電球面，半徑為R，面電荷密度為σ，求距離球心r處P點的電場強度。設：（1）P點在球面內；（2）P點在球面外。

3. 某電場的電勢分布為V=a（x3+y2）+bz，中a、b為常量。求該電場中任一點的電場強度。

測試完成后，教師針對普遍存在的問題進行知識以及題目的講解。

（六） 總結與反思

學生的總結與反思包括對本章知識的掌握情況與知識應用情況的個人反饋。重點在于要對照課程目標看自己什么內容沒掌握，并有自己的應對措施。

（七） 學習評價

學習評價針對是學習的全流程，包括MOOC平臺學習記錄性評價，課堂教師和同學評價，小組合作評價等。教師按照一定流程和考核要求及時公布評價結果，對表現優異的個體和小組給予相應學習激勵分，作為平時成績組成部分。

四、 分析與體會

教學有法，但無定法。從學生的問卷調查和學習成績看，絕大多數學生認為，該教學模式有利于提高自己學習效率和效果。但這種模式要學生更多的學習投入，更積極地投入，這不是每一位學生能做到的，所以，對那些學習自制力差，自控能力差的學生，就要教師更多的學習監控。如課前MOOC學習要實現學習留痕，即學習過程技術可控，課堂學習有量化，要做到全流程的監控和配套評價體系輔助等。國內也有許多這方面研究，如華中師范大學的蔣立兵教授等提出“翻轉課堂教學質量評價體系”，對課前、課中、課后建立定量化的一級、二級指標和三級指標，對教學每個學習過程按照一定權重評價，值得我們參考借鑒。

參考文獻：

[1]邢磊，董占海.大學物理翻轉課堂教學效果的準實驗研究[J].復旦教育論壇，2015（1）：24-29.

[2]蔣立兵，陳佑清.翻轉課堂教學質量評價體系的構建[J].現代教育技術，2016，26（11）：60-66.

作者簡介：

梅山孩，浙江省杭州市，浙江樹人大學。