翻转课堂教学模式在工程数学教学中的应用

翻转课堂教学模式在工程数学教学中的应用*

张志成

(河南机电高等专科学校,河南 新乡453000)

摘要:文章首先综合国内外学者对于“翻转课堂”的研究，总结了翻转课堂的内涵以及较之传统教学模式的优势。为了改变目前工程数学的教学现状，将混合学习的教学模式引入到工程数学教学中，这种教学模式打破了传统的面对面教学的束缚，更加注重学生学习的方式和过程，极大地提高了学生学习的主动性和能动性，从而促进学生的全面发展。同时,也为学生的个性化学习提供了新的发展空间。最后给出具体的实施步骤以及实施过程中所面临的挑战。

关键词:混合学习; 教学模式；工程数学; 翻转课堂

收稿日期：2015-06-23

中图分类号：G434

随着社会的发展和科学技术的不断更新，学生的个性化发展和素质教育越来越受到社会的重视，传统的面对面的教学模式已经不能满足这种需要。而混合学习是网络的在线学习和传统的面对面教学的混合，不仅发挥了学生的主体作用，激发了学生学习的兴趣，而且也发挥了教师的主导作用，从而从根本上提高了学生学习的效率。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》发布之后，我国对教育信息化就更加重视。此时，翻转课堂的出现，顺应了我国教育改革的潮流，为我国的教育改革增添了新的活力，同时也为高校教学改革提供了新的发展方向。

一般来说，学生的学习过程可以概括为两步走：首先是知识的传授，其次是知识的吸收和消化，即知识的内化。在传统的课堂教学中，通过教师在课堂上讲、学生在下面听来完成知识的传授，然后课后学生通过完成作业、复习来吸收和消化所学的知识。这种教学模式注重知识的传授，但忽视了知识吸收和消化的过程。课堂的大部分时间都用来知识的传授，师生之间、生生之间的交流和沟通的时间太少，导致学生只能在课外完成知识的消化和吸收的过程。而这一过程中，学生在遇到难题无法解决、又无人帮助的情况下会产生厌学的心理，从而挫伤了学生学习的积极性和主动性。因此，该如何解决传统教学中存在的这些问题正是本文研究的问题。

1“翻转课堂”的定义以及较传统教学模式的优势

对于“翻转课堂”学术界还没有给出统一的、相对权威的定义。萨尔曼·可汗(Salman Khan) 曾在TED的演讲中提到：很多学生晚上在家观看可汗学院(Khan Academy)的数学教学视频，第二天回到教室写作业，遇到问题就向教师和同学请教。这种与传统的“教师白天在教室上课，学生晚上回家写作业”的方式正好相反的课堂模式被称之为“翻转课堂” 。张新明等认为“翻转课堂”是指教师利用计算机和网络技术，让学生在课前观看教学视频以达到传授知识的目的，在课堂上完成知识消化和吸收的过程，从而增加师生之间以及生生之间的互动，保证在课堂上能够进行更深一层的交流与沟通。

综合国内外学者对于“翻转课堂”的研究，再根据自己的理解，翻转课堂的内涵可以总结为：翻转课堂是课前学生根据自身情况以多种学习方式进行自主学习，课堂上师生之间以及学生之间对知识对问题进行观点的交流、互动，从而在不知不觉中学到了并且掌握了所需知识的一种混合学习的教学模式。即翻转课堂是“课前学习+课堂师生互动进行问题探究”的教学模式，这种教学模式颠倒了传统教学模式的流程，从而也彻底改变了课堂的教学过程。同时，它为教育改革种下了希望的种子。

与传统的教学模式相比较，翻转课堂作为一种新的混合学习的教学模式，它的优势可以概括为以下几点：(1)为学生学习提供了多样的学习方式和丰富的学习资源，有利于提高学生学习的积极性和主动性，同时还有利于学生个性化的发展。(2)有利于提高学生的课堂参与度，能够让学生成为主动的探究者而不是被动的接受者。(3)给学生提供了更大的自由空间，同时也增加了师生之间、生生之间交流和沟通的机会。有利于培养学生自主学习、独立思考问题、发现问题进而解决问题的能力。(4)可以锻炼学生的团队合作的能力。课堂上教师不仅是知识的传授者，更是知识的指引者、领航人。引领学生围绕一个问题进行深入的讨论，通过经验的交流与观点的共鸣使学生的认知能力得到进一步深化和提升。

2工程数学的教学现状

一方面，工程数学知识枯燥、乏味，很难调动学生对工程数学学习的积极性。学生对单纯的数学理论知识缺乏学习的兴趣，教学学时又少，并且在授课时，都是一些数学公式的推导、定理的证明，与专业实践联系的甚少，教学方式也比较单一。教师往往将解题步骤整理好直接告诉学生,虽然节约了时间,但是间接经验并不能促进学生的理解,更无法锻炼学生独立思考的能力,不利于学生智力和个性的长久发展。以至于学生只记住了相关的知识点，只是为了应付最后的期末考试，没有真正培养学生利用所学知识去解决实际问题的能力。对于单单是为了考试的教学，由于目标太单一，会使得学生丧失对工程数学学习的动力。另一方面，工程数学的大部分教师都是数学专业毕业的教师，虽然数学理论基础知识非常扎实，但由于缺乏专业背景和专业知识，在教学中很难将学到的数学理论知识和专业实践结合在一起。这样就导致所学知识与后续的专业知识的严重脱节。

因此，如何将索然无味的数学理论知识更好地为专业知识服务,是值得研究和思考的一个重要问题。笔者认为在工程数学教学中，为了解决上述问题，应该以课堂教学为抓手，以市场需求为导向，以培养学生发现问题、分析问题进而解决问题的能力及以创新能力为目标，改变传统的面对面的课堂教学模式，将混合学习的教学模式——“翻转课堂”引入到工程数学教学中。

3翻转课堂的实施步骤

利用翻转课堂进行工程数学教学，其实施过程主要有：教师课前教学准备阶段、学生课前网上在线学习阶段、课堂面对面的学习阶段以及与专业知识相结合的实验课阶段。

在课前教学准备阶段，教师应该先创建或收集教学资源，然后将教学资源上传到网络学习平台供学生下载、观看。在创建或收集教学资源的过程中，教师应根据学生的学习风格，创建多种形式的学习资源，如图文并茂的学习视频、列有每一个步骤的PPT、单纯的Word文档等，以满足不同学习者的学习需求。学习资源的形式不仅要多样，而且也要根据课程的特点设计出适合学生学情的内容。从而使每一个学生在观看视频的过程中都能有所收获。

在网上在线学习阶段，学生在网络学习平台上查找并下载教学资源，通过观看教学资源来学习新知识，学习过程中如果遇到疑难问题，可以在网上给教师留言以求得帮助，也可以通过到讨论区跟同学进行交流和沟通来解决，还可以通过在答疑室提问来解决等。学生观看完教学视频后要及时完成课前练习来检测学习的效果。

在课堂面对面学习阶段，首先教师讲授相关的知识，然后根据学生在网上提出的问题总结出比较经典的问题，拿到课堂上让大家分小组讨论解决，让学生在互动中就能轻松地学到知识，最后由教师对各个小组进行评价反馈。学生根据教师的反馈情况可以更加清楚地了解自己对知识的掌握情况，以便于有针对性地去复习巩固学过的知识。

在实验课实践阶段，用计算机平台将学到的数学知识作为工具来解决发生在我们身边的实际问题，从而可以培养学生动手实践能力和解决实际问题的能力。在教师的引导下，学生运用自己学到的数学理论知识进行构建数学模型、设计算法以及分析结果，最后以实验报告的形式完成学习任务。而计算机以及功能强大的数学软件如Matlab为工程数学的实验教学环节提供了有力的保障。实验课实践阶段即有助于学生对所学数学知识的理解和掌握，又可以激发学生学习数学的兴趣，提高学生学习的主动性。同时在实验中还可以体会到数学的魅力和奥妙，这样学生就很乐意将更多的时间和精力投入到工程数学的学习当中去。从而提高学生学习数学的积极性。

4“翻转课堂”实施中的挑战

(1)确保学生课前网上学习阶段学习的质量。在实施翻转课堂的过程中，最关键的问题是要保证学生在面对面的课堂教学之前都观看了教学视频，完成了相应的课前练习，并做了充足的准备工作，这样才能保证学生在课堂上进行师生之间以及生生之间的互动。因此，就需要学生有一定的自我控制能力和一定的自主学习能力，同时也要求教师上传的教学视频有足够的吸引力，从而才能实现真正意义上的翻转课堂，提高课堂的教学质量。

(2)教师的教学和科研任务繁重，没有足够的时间和精力。在翻转课堂实施的整个过程中，教师必须保证与每个学生保持联系，进行全过程全方位的引导和监督，课前还要录制、收集以及上传教学资源，还要随时查看学生网上在线学习的学习情况，及时解决学生提出的疑难问题，同时还要根据学生提出的问题进行提炼总结以供学生在课堂上进行讨论。在课堂上，教师要与学生进行更深层次的探索与交流，必要时还要参加一些相关的培训，这些无形中都增加了教师的工作量，使得教师没有足够的时间和精力去准备，势必也会影响课堂的教学效果。

(3)技术方面。技术因素在翻转课堂实施的过程中起着重要的桥梁作用，因此在实施过程中应重视技术因素的影响。只有正确认识和运用合适的教学媒体技术才能保证翻转课堂的有效实施。

(4)翻转课堂在我国还没有得到广泛的运用。在我国，大多数教师的教学观念还是传统的面对面的课堂教学，翻转课堂的土地还比较贫瘠。有的只是教学过程的简单颠倒，没有实现真正意义上的翻转课堂。如果学生课前没有真正用心去观看视频，那么在课堂上就无法进行讨论，更无法进行更深层次的交流。因此，翻转课堂的广泛应用还需要国家、学校以及教师的共同努力。相信在不久的将来，翻转课堂一定会成为我国教学模式的主流。

5结语

《教育信息化十年发展规划(2011——2020年)》指出，教育信息化的发展要以教育理念创新为先导，以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础，以学习方式和教育模式创新为核心。翻转课堂顺应了我国教育改革的潮流，打破了传统的课堂教学模式，转变了学生的学习方式，使学生的学习主体性和能动性发挥得淋漓尽致，使学生的思想真正从“要我学”转变为“我要学”，从而激发了学生学习的积极性，提高了学生在课堂上的参与程度，进而提高了课堂教学效果。在翻转课堂实施的过程中虽存在一些困难和挑战，但是随着信息技术的进步和教育理念的发展，翻转课堂一定会破茧而出，成为未来课堂的一大亮点。将翻转课堂的教学模式引入到工程数学教学中后，改变了目前工程数学的教学现状，打破了传统的面对面教学的束缚，更加注重学生学习的方式和过程，极大地提高了学生学习的主动性和能动性，从而促进学生的全面发展。同时,也为学生的个性化学习提供了新的发展空间。当然，翻转课堂并不是对所有的课堂教学都适合,如何让翻转课堂扬长补短,如何实施才能让它更适应工程数学的教学现状等一系列问题还需要我们进行更进一步的研究和实践。

(责任编辑吕春红)

参考文献：

[1]张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012，(4 )：46-51.

[2]张新明，何文涛，李振云.基于QQ群+Tablet PC的翻转课堂[J].电化教育研究，2013，(8)：68-72.

[3]陈抬. 基于混合学习的翻转课堂教学设计与应用研究[D].武汉：华中师范大学，2014.

[4]教育部. 教育信息化十年发展规划(2011——2020年)[ EB/OL]. [2012-05-06].http://www.edu.cn/zong_he_870/20120330/t20120330_760603_3.shtml.

Application of Flipped Classroom Teaching Mode in

Engineering Mathematics Teaching

ZHANG Zhi-cheng

(Henan Mechanical and Electrical Engineering College, Xinxiang 453000,China)

Abstract:In this paper,first,we comprehensive domestic and foreign scholars on the flipped classroom, and then according to our understanding, summarize the connotation of the flipped classroom and the advantages Compared with the traditional teaching mode, In order to change the present situation of the Engineering Mathematics teaching.The teaching mode of blended learning is introduced into the teaching of engineering mathematics, which breaks the shackles of the traditional face to face teaching,pays more attention to students learning methods and process, greatly improves the students' initiative, and then promotes the full development of students. At the same time, it also provides a new development space for the students' personalized learning. At the end, the specific implementation steps and the challenges in the process of implementation are given.

Key words: blended learning; teaching mode; engineering mathematics; flipped classroom