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摘要:基于互聯網技術的應用，闡述了以學為主教學模式的先進性。利用SPOC翻轉課堂教學模式設計了大學物理角動量的教學內容，將傳統的以教為主的教學模式改變為以學為主的教學模式，該模式較傳統教學模式能使學生投入較短的學習時間，收獲較大的學習效果。
關鍵詞:教學改革;翻轉課堂;SPOC;大學物理
0引言
近年來，互聯網應用于教學領域使得教學理念與教學模式發生了翻天覆地的變化?；ヂ摼W這一現代化手段的運用，使學習擺脫了時間與空間的限制，更使得學習真正變得自主和自由［1，2］。國內也先后建立了國家精品課程資源中心、網易視頻公開課、愛課程網等學習資源，基于這些資源一些現代化教學手段和模式層出不窮，比如MOOC(大規模開放在線課程)，2012年，由美國教育界提出并實施在網上提供免費課程學習的舉措，這就是現在的MOOC教學模式［3，4］。MOOC的網絡課程需要很大的財力和人力投入，而且網絡資源應用方式和課堂教學模式也因大學的培養目標和課程特點的不同而形式多樣，所以MOOC在高校課程教學中針對性不高是其主要短板。此后，SPOC(小規模限制性在線課程)教學模式順勢而出，同時，翻轉課堂這種新型的授課方式也在悄悄地改變中國大學的教學形象。在教育技術的發展及開放教育(OER)運動的浪潮下，翻轉課堂應運而生［5－7］。2012年，喬納森•伯格曼等人的文章“翻轉你的課堂:每天每節課與每個學生交流”成為翻轉課堂發展史上的重要事件，翻轉課堂開始風靡國際教育界［2，6］。翻轉課堂的教學手段新鮮和有趣，課堂的設計和管控是考驗授課教師的一個重要環節，同時也是區別于以教為主的傳統課堂的主要創新教學模式。翻轉課堂具備靈活的學習環境、變革的學習文化、定制的學習內容和專業的教育這四要素，對培養學生自主學習、知識應用、實踐探索等能力提供了先進的教學模式。該模式已經在西方的各大高校廣泛使用。本文作者結合SPOC教學模式，將翻轉課堂高效地應用于大學物理課程的教學中，收到了良好的效果。
1大學物理課程SPOC翻轉課堂的教學模式
1．1SPOC翻轉課堂
相對于MOOC而言，SPOC為小規模限制性在線課程，人數規模一般在幾十人至百人之間，對于申請者設置了一些準入條件［8，9］，比如，加入之前要對所學內容有一定的了解甚至熟悉，對一些基本概念要大致理解，甚至需要做一些基礎性的練習。達到要求者才被允許加入SPOC課程。因此，SPOC更加適合于高校內部的課程運行，投入較低且針對性很強。“翻轉課堂”教學模式在充分利用SPOC模式的基礎上，可以有效彌補網絡課程缺少師生面對面交流的不足，這是目前網絡課程無法取代的，也是網絡課程最缺少的教學環節［2］。這種“網絡視頻學習先行”“課堂討論答疑后置”的翻轉模式，可以使學生靈活地控制學習節奏，大幅提高教學效果。大學物理課程是理工類本科重要的基礎課程、先修課程，同時也是一門典型的自然科學學科。大學物理是建立在以實驗為基礎的理論學科，所以從物理實驗現象得出物理規律，再上升至物理理論是學習物理學的重要途徑。大學物理的教學內容十分廣泛，理論性也很強，教學過程中需要學生反復學習，勤于思考，積極討論。而基于SPOC的翻轉課堂教學模式恰好可以提供用于反復學習的網絡視頻和共同討論的課堂氛圍［2，7］，因此，基于SPOC翻轉課堂的教學模式非常適合于大學物理課程的教學改革。
1．2SPOC翻轉課堂中大學物理教師的角色定位
傳統的物理課堂中，教師主導地位決定著教師是一個演講者角色。教師在課堂上嚴謹地推導著物理公式，準確地闡述著物理定理，然后解題、計算一氣呵成，老師自我陶醉樂在其中?？墒抢蠋熃K究不是演講者，老師課堂上的成功要取決于學生獲得了多少知識而不是老師講課的精彩程度，這兩者往往并不存在因果關系［10，11］。物理老師在SPOC翻轉課堂中的角色，首先應當是組織者。尤其是對于物理學這樣的理論性很強的學科，老師要反復地從物理現象的角度出發，組織學生對該現象展開形式多樣的討論，激發學生的探究欲、好奇心，充分發揮和挖掘學生的主角作用。其次應當是引導者。老師在監督或參與中發現學生遇到困惑，要及時給予啟發，給予引導，讓學生自主解決困惑，理解物理現象背后的物理規律，學生往往在非常迫切的需要理解某知識點時，獲得引導或點撥才能對此有深刻的印象。再次應是討論的介入者。在物理探究中，老師有時需要直接介入到學生的討論中去，但是何時以什么方式介入是很微妙的，物理學理論的邏輯性很強，介入到學生中要把握好時機，而且教師不能以權威的角色出現在學生當中，否則會破壞平等的氛圍，使學生不能暢所欲言降低學習效率。最后應是個總結者。課堂最后，老師要對本次學習過程做個簡單的總結歸納，對學習的物理定律要有深刻的理解，要有實際運用，要能解決實際問題，必要時還可以組織學生自己總結。
2基于SPOC翻轉課堂的大學物理課程教學設計
前面提到SPOC模式是有準入條件的，對于申請者要達到指定條件才能被加入課程。這些條件首先是要求學生對于一些基本概念要理解，學習目標要明確，其次要反復學習老師提供的學習資料。以大學物理課程的“剛體角動量定理、進動原理及角動量守恒”為例設計教學內容。
2．1“剛體角動量定理、進動原理及角動量守恒”的課前準備
“剛體角動量定理、進動原理及角動量守恒”這節內容是剛體轉動力學重要的教學內容。學生首先要對力矩、角動量概念有清晰的認識和理解，其次要對角動量定理做出理論闡述，最后將角動量定理遷移至剛體的角動量定理中去。這些理論知識點要在學習資料中最先體現，學生可以根據這些內容，再結合教材的闡述完全可以初步理解。關于進動和角動量守恒，學習資料里還需要提供一段進動和角動量守恒的視頻，視頻中老師要對該物理現象提出一些問題引導學生思考，這環節很關鍵，學生看視頻時思考的角度和老師的角度是不同的，需要對學生的思路進行引導、矯正。學習資料的較強針對性和適當的難易度是開展SPOC翻轉課堂的重要保障，因此需要重點把關。學生學習過程同樣重要，學習資料下發給學生后需要通過平臺進行監督，由于智能手機的普及可使學生隨時隨地進行學習。有了這些準備，下一步就是課堂學習了。
2．2“剛體角動量定理、進動原理及角動量守恒”課堂設計與組織
參與SPOC翻轉課堂的同學，由于有了上述的學習準備，就可以進入課堂討論學習了。討論之前要確定好分組方案，分組的方案一般有以下幾種:一是自主搭配。這是最簡單的操作方式，優點是自主搭配的同學多數都是關系好的，討論氛圍更加融洽些，缺點是討論可能不充分不深入。二是按照程度分類搭配。這種搭配的優點主要在于程度好的組討論熱烈、深入，但程度差的組往往討論陷入僵局討論不起來，兩極分化嚴重。三是按照程度混合搭配。這種分組優勢在于每組都有領頭人示范效應，能有效地避免討論不起來的情況，但是同時可能會出現討論不平等的現象，淪為學生版的說教模式。選擇哪種分組方式需要根據班級特點而定。雖然參與SPOC翻轉課堂的同學對于一些基本概念已經有了一定的了解，但是老師仍有必要結合板書或課件對這些概念做個規范化的闡述。根據闡述內容提出先易后難的討論主題。例如:(1)直升飛機尾翼的作用;(2)高速自旋的陀螺進動原理及子彈飛行的進動現象;(3)滑冰運動員自旋時轉速的改變。主題(1)的討論要簡單一些，如圖2所示［12］。對于直升飛機尾翼起到的作用都有類似的生活經驗做為支撐，這種現象發生理所當然，而且力矩和角動量方向相同。但是怎樣上升到理論上來，用相應的物理理論解釋并定量地做出計算，是討論的主要目標。討論過程中老師要穿梭于各組之間密切觀察、聆聽，當發現討論偏離方向，就需要做出適度引導。對學生引導的方向可以有三點:一是飛機的尾翼旋轉時對軸產生的力矩，二是飛機對軸的角動量的增量，三是他們的方向判斷。討論結束后每組的總結也要按照這三個問題做出闡述。主題(1)的理解是為主題(2)的討論做鋪墊的。結合主題(2)的視頻討論進動原理。如圖3所示［12］，進動時剛體所受力矩和剛體角動量不在同一直線上，角動量定理的應用范圍進一步擴大至平面矢量三角形上。此時難度加大，對學生的引導應分為兩部分，一是在角動量增量的方向，原角動量的方向，合成后角動量的方向，不自旋陀螺的傾倒原因;二是子彈飛行為什么要自旋，自旋的結果有何作用。如圖4所示［12］。兩者比較得出角動量定理在進動現象中的應用，學生分組闡述。主題(3)是有關角動量守恒的討論，首先組織學生再次觀看視頻，注意運動員的肢體運動細節。如圖5所示［12］。學生對于這個討論過程會很發散，因為每人關注的細節不同，他們自己會相互否定，相互提示，相互給對方靈感。這種討論老師要注意把握好討論的氛圍，避免出現聊天大于討論的不良現象。主題(3)中涉及的幾個關鍵點是學生討論的重點，分別是光滑的冰面會產生很小的摩擦力，從而力矩近似為0，運動員四肢的運動會改變自身轉動慣量。以上討論逼近原理時，要讓每組認真總結討論結果，認真闡述得出結論。
3總結
基于SPOC翻轉課堂的大學物理教學改革，改變了傳統的以教為中心的教學模式，使其成為以學生為中心的新型教學方法。讓學生由被動接受物理理論變為主動學習物理知識。課前視頻資料的學習可以讓學生靈活把握學習節奏，這是傳統教學所不具備的優勢，能有效地減輕學生因為跟不上老師上課進度而喪失學習興趣甚至放棄學習的不良后果;課堂討論教學形式能激發起學生學習興趣，更能使每個學生都能主動地參與到學習中，收到良好的效果。還有，討論中同學之間平等的關系更有利于問題的深入討論，甚至避免了因為老師的權威性扼殺程度較差同學的提問信心，真正做到因材施教;課堂闡述發言環節不僅能加深學生對于物理知識的理解程度，而且還能鍛煉學生在公眾場合的表達能力，營造出的小組競爭學習氛圍能增加學生的學習動力。另外，學生闡述發言還能為老師提供了解學生學習程度的好機會?？傊?，基于SPOC翻轉課堂的大學物理教學改革，使學生的學習效率提高了，教師的教學效果和學生的學習效果更好了。
作者:劉道軍 吳永 單位:安徽新華學院
