基于“心流”理论的固体物理课程教学改革_俞金玲.pdf

第 43卷 第 2期 高 师 理 科 学 刊 Vol.43 No.2 2023 年 2 月 Journal of Science of Teachers College and University Feb.2023 文章编号：1007-9831（2023）02-0094-05 基于“心流”理论的固体物理课程教学改革 俞金玲，邓辉，罗荣祥（福州大学 物理与信息工程学院，福建 福州 350108）摘要：基于固体物理课程教学的现状，从“心流”理论所倡导的教育观出发，提出将“心流”理论引入到固体物理课程教学中，通过线上线下混合、翻转课堂和研究式学习，引导学生在学习过程中进入“心流”状态，从而使学生在学习过程中体验成长、享受成长通过“心流”体验使学生感受到学习的乐趣，使学生从被动的接收知识变成主动的探索知识，实现最优的教学效果通过实证分析证实“心流”理论在教学实践中取得了显著效果 关键词：心流；固体物理；翻转课堂；研究式学习；线上线下混合教学 中图分类号：O48G642.0 文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2023.02.020 Teaching reform of solid state physics based on“flow”theory YU Jinling，DENG Hui，LUO Rongxiang（School of Physics and Information Engineering，Fuzhou University，Fuzhou 350108，China）AbstractAbstract：Based on the current teaching situation of solid state physics and the educational view advocated by the theory of“flow”，propose to introduce the theory of“flow”into the teaching of solid state physics Through online and offline mixed teaching，flipped class and research-based learning，students are guided to enter a state of“flow”in the learning process，so that students can experience and enjoy the joy of growth in the learning processThrough“flow state”experience，students can feel the fun of learningIn this way，students can change from passively receiving knowledge to actively exploring knowledge，and realize the optimal teaching effect The empirical analysis proves that the“flow”theory has achieved remarkable results in teaching practice Key wordsKey words：flow；solid state physics；flipped class；research-based learning；online and offline mixed teaching 所谓“心流”，就是当一个人专注地做一件具有一定挑战度的事情，而这个挑战的难度刚好是他能力所能及的，就会进入这样一种状态：他会忘记自我，忘记时间的流逝，忘记一切的忧虑，而却能产生强烈的愉悦感和充实感1-2它是由米哈里契克森米哈赖于 1900 年在大量实验研究的基础上提出来的 契克森米哈赖指出，当人处于“心流”状态时，内心将处于十分有序的状态此时，人所有的注意力都集中在当前的任务中，人们将会感受到强烈的愉悦感，这是因为当“心流”发生时，大脑就会分泌“多巴胺”等激素，从而使人感到愉悦1-2当一个人经历“心流”体验时，其内心将处于更加有序的状态日后也更加容易进入“心流”状态，即使没有处于“心流”状态，也能更容易保持内心的平静，及较好的专注力220最近的研究结果表明，在教学过程中运用虚拟现实，有助于学生进入“心流”状态，从而提高学生的学习能力和学习兴趣343.此外，研究人员通过对比控制型的教学方法和自主探索型的教学方法4，发现 收稿日期：2022-07-13 基金项目：国家自然科学基金项目（62074036）作者简介：俞金玲（1983-），女，福建福州人，教授，博士，从事固体物理、自旋相关光电流研究E-mail：JL 第 2 期 俞金玲，等：基于“心流”理论的固体物理课程教学改革 95 自主探索型的教学方法能使学生具有更好的“心流”状态，使得学生获得更多的学习乐趣和更好的学习效果因此，在学习过程中，引导学生进行自主学习，使他们进入“心流”的状态，对于培养其学习的兴趣和专注力，从而实现较好的教学效果具有十分重要的意义 固体物理是研究固体物质的物理性质、微观结构，构成物质的各种粒子的运动形态及其相互关系的科学在传统的教学模式中，教师为教学的主体，教师往往采用满堂灌的教学方式，而学生为被动接受式学习，学习积极性不高此外，固体物理的知识理论性强，较为抽象难懂因此，学生在学习过程中，极易产生畏难情绪，从而失去学习的兴趣 2021 年教育部发布了教育部关于加快建设高水平本科教育，全面提高人才培养能力的意见 该文件明确指出要提高本科教育水平，需要激发学生学习兴趣和潜能，深化课堂教学改革课堂教学应当以学生发展为中心，引导学生自我管理、主动学习，激发求知欲望，提高学习效率，提升自我学习的能力因此，鉴于固体物理课程当前的教学现状和国家对人才培养的要求，有必要对固体物理课程的教学进行改革 关于固体物理的教学改革，目前主要采用软件协同4、学科前沿融入5-7、选择合适的教材和教学内容8、线上线下混合教学9-11等方法，还没有基于“心流”理论来提高学生学习能力和学习兴趣的改革举措本文基于固体物理课程的教学现状，从“心流”理论所倡导的教育观出发，提出将“心流”体验引入到固体物理课程教学中通过线上线下混合、翻转课堂和研究式学习，引导学生在学习过程中进入“心流”状态，提高学生的学习能力和学习兴趣，从而使学生从被动地接收知识变成主动地探索知识，提高教学效果 1“心流”理论的教学融入和实践 在挑战和知识技能水平的平衡中保持关注是“心流”的关键158“心流”变化示意图245见图 1由图 1可知，“心流”的出现是当挑战与知识技能能够相互平衡时，也就是说当这个挑战对学生来说不是特别大，而是学生“跳一跳就能够着”时，学生才可能产生“心流”体验当这个挑战远大于学生当前的知识技能水平，学生就会产生无法完成任务的焦虑而当这个挑战远低于学生当前的知识技能水平时，即学生可以不费力气就能完成这个任务时，学生就会产生厌烦情绪 由于教学过程以及学生的学习过程是动态变化的，学生的知识技能水平也是动态变化的因此，对“心流”的把握也是动态的教学过程中要根据学生知识技能水平的变化调整教学内容的难易程度 1.1 将“心流”理论贯穿在教学的全过程 将“心流”理论应用到固体物理的教学中，通过线上线下混合、翻转课堂和研究式学习，引导学生在学习过程中进入“心流”状态，提高学生的学习能力和学习兴趣为了更好地应用“心流”理论，采用线上线下混合教学的方式，线上教学采用 Spoc 教学平台，线下采用翻转课堂的形式进行教学 线上部分，学生自主进行学习，包括观看教学视频、文献阅读、完成线上讨论题和闯关测验在闯关测验中，设置了从易到难的 3 个关卡，第 1 关是最容易的，第 2 关稍难，第 3 关最难只有上一关测验成 绩达到 80 分的学生才能顺利进入下一关，闯关测验的提出正是基于“心流”理论开始时，学生的知识技 心流渠道 技能 低 高 挑战 低 高 焦虑 厌烦 心流状态 1 心流状态 2 图 1 心流变化示意图 96 高 师 理 科 学 刊 第 43 卷 能水平较低，对知识点的掌握不是很深入，这时应该做一些相对容易的题目因为这些较容易的题目能够与学生的知识能力水平相平衡，有助于他们进入“心流”的状态当学生顺利通过上一关的测验，知识能力水平有所提升，这时再来挑战一些相对难的题目，就能保持知识能力水平与挑战难度的平衡，从而进入下一个“心流”状态学生在完成闯关测验的过程中，不仅学到了知识，而且还收获了自信心和成就感，将学习的过程变成充满乐趣的过程 线下部分，采用翻转课堂和研究式学习的方式首先，要进行学情分析，了解每一个学生的知识能力水平；然后，对学生进行分组一般每组不超过 5 名学生，保证每个小组里面有学习能力强的学生和学习能力稍弱的学生，这样学习成绩好的学生可以帮助学习成绩稍差的学生每一组推选一名责任心强的学生作为组长，组织大家进行讨论和学习 课前，教师根据学生线上学习的情况，发布一些研究式的讨论题每一组的组长组织组员进行讨论，并进行任务分解 在小组任务分解时，组长可以根据每个学生的学习能力和知识能力水平进行合理的分工，确保每个人分配到的任务与自己的知识能力水平相当，即每个人分解到的任务是他“跳一跳够得着”的这个难度水平，这样有利于每个学生在完成任务过程中进入“心流”的状态，收获自信心和成就感，从而提高学习兴趣在翻转课堂中，教师将随机抽取一个小组，让学生展示研究和讨论的结果，同时组织其他组的学生根据该组同学展示的情况进行研讨，最后通过小组互评和教师评价给出各个小组的得分在这个过程中，每个学生都有展示自己的机会，且通过自己的努力解决了一些问题学生的努力会得到组员和教师的肯定，获得自信和成就感此外，通过这种小组竞赛的方式也能增加学习的趣味性，提高学生学习的主动性 课后，教师要根据学生在课上反馈出的一些问题，有针对性地设计一些符合“心流”理论的巩固练习题设计 3 个不同难度层次的巩固练习题，分别是难度一般、稍难、很难学生可以根据自己的知识能力水平进行选择作答，针对自己已经完全掌握、可以轻松完成的题目可以选择不做，而将主要的精力放在自己需要稍微“跳一跳”才可以完成的题目上这样可以使学生在巩固练习的过程中，进入“心流”状态，从而在巩固所学知识的同时，还能收获成就感，快乐学习，享受成长 1.2 改善“心流”理论的应用效果 为了进一步改善“心流”理论的应用效果，通过发放调查问卷，了解学生对基于“心流”理论的教学改革举措的反馈，并收集学生关于改善“心流”理论应用效果的意见和建议对于被采纳的意见和建议给予适当的奖励，从而提高学生参与课程建设的积极性例如：经过一个学期“心流”理论的教学实践后，通过问卷调查，收集到建议：“建议增加一些虚拟仿真或者实践类的课程内容，以便将所需的知识应用起来，增加对知识的理解”建议提示：可以引导学生在实践或者虚拟仿真中，做一些与自己的知识能力水平相平衡的实践和仿真，引导学生在实践或仿真中进入“心流”状态，使学生在快乐学习的过程中更加深入地掌握知识 根据建议，在课程教学中引入了 Jade X 射线衍射分析软件和 Vesta 晶体结构分析软件，并布置了 2 个小组任务：（1）要求各个小组调研文献，利用 Jade 软件分析实验上测得的某一晶体的 X 射线粉末衍射的数据，找出它的晶体结构和晶格常数；（2）要求各个小组用 Vesta 软件构建出金刚石结构、闪锌矿结构等晶体结构的晶胞，并通过软件画出其（111）面的原子分布在应用虚拟仿真软件的过程中，小组成员之间进行分工协作，共同讨论，一起完成小组任务在这个过程中，学生经历了“心流”体验，体会到了自主探索求知的乐趣，加深了对知识的理解，也收获了成就感和幸福感.2 “心流”理论教学实践效果实证分析 经过 2 年的教学实践，发现通过在教