“翻转课堂”在材料学科教学中的应用探索

李祖来 刘瑞瑜 黄国雄 杨盛安

摘 要： 材料学科是具有前沿性、抽象性、工程性等特殊性的专业学科，当前教学中存在教材的局限性与学科前沿性的矛盾、知识点多且分散与教学时间有限的矛盾。本文在材料学科课堂教学中引入“翻转课堂”教学模式，通过转变教学中心，学生在课外接受更多学科前沿性信息，课堂上通过讨论与练习梳理知识点，内化形成系统思维，从而为材料学科的课堂教学提供新的思路和方法。

关键词： 材料学科 教学模式 翻转课堂

一、材料学科教学的特殊性

材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能及它们之间的相互关系，集物理学、化学、冶金学等于一体的科学。材料科学是一门与工程技术密不可分的应用科学。材料学科的前沿性、抽象性、工程性等特殊性给学科教育教学带来了挑战。

（一）教材局限性与学科前沿性的矛盾

目前，高等学校教学中教材内容的更新速度与高速发展的材料学科需求之间已经出现了明显矛盾，严重影响创新型人才的培养，不能适应现代化人才培养的需要及知识经济时代创造型人才培养的要求。材料学科具有前沿性特点，教材的内容相对于飞速发展的新材料来说严重滞后，而要培养创新型人才，掌握最新科研成果对激发学生的创新思维非常重要。科学前沿的知识可以激发学生的求知欲，激发他们的创新意识。而课堂上有限的时间内只能对教材中的基础理论进行解读，不能对学科前沿内容进行深入研究和探索。课堂上的时间十分有限，既要传递基础知识，又要提供前沿信息，时间是远远不够的。

（二）知识点多且分散与学科系统思维的矛盾

材料学科涉及的知识点多且比较分散。学生在学习过程中难以形成系统化思维，课堂时间比较短，抽象的概念、多且分散的知识点已经让学生疲于应付，更不要说对所学知识建立联系形成清晰系统的思维。而材料学科的思维方式和研究方法对该学科尤其重要，没有思考，生硬的记诵概念是没有用的。

（三）学科学习树框架仅限于书面教学，缺乏直接实践

材料学科属于多元交叉领域，跨度大、纵深长是该学科学习的难点之一，当下教学教育模式多停留于书面教学，在教学体系的设置上实践环节或直观接触的机会均分配得较少。这样的填鸭式教学很容易加重学生对专业学习及其应用的迷茫感，在学习中无法对知识融会贯通。如在专业课上学生会接触到相关制造设备等领域，但是对于这些设备的介绍均为字面描述，太过于笼统含糊，如果能给予学生图片视频类的教学机会，甚至让学生自己动手建立模型或直观接触设备则将大大提高教学质量。

二、翻转课堂的优势

翻转课堂译自英文“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，指重新调整课堂内外的时间，将教学中心由教师转移向学生的教学模式。这种流程变革带来的是知识或信息传授的提前和知识内化的优化，原来需要教师费劲灌输的知识先让学生主动学习，即知识传授提前到课前，而课后需要学生做大量练习进行知识内化训练放到了课堂中，在教师和同伴的互动讨论中完成。在这种教学模式下，学生在课堂内宝贵的时间中能更专注于基于项目的学习，共同研究解决挑战和问题，从而获得更深层次的理解。课堂外可以看视频讲座、听播客、阅读功能增强的电子书，还能在网络上与别的同学讨论，随时随地进行信息搜索和获取，掌握更大的学习自主权，有效调动学生的主动性和积极性；课堂上教师有更多时间进行有效指导，同学间可以通过讨论互动加深对知识的理解；课后，学生可以根据个人的学习内容、学习风格和呈现知识的方式，促进个性化学习。“翻转课堂”从重视知识传递、以教带学的知识传授模式逐步转变为基于信息化环境的强调问题中心、以学为主的整合探究模式，这正是翻转教学的真正内涵。

翻转课堂模式是大教育运动的一部分，它与混合式学习、探究性学习、其他教学方法和工具在含义上有所重叠，都是为了让学习更加灵活、主动，让学生的参与度更强[1]。

三、基于“翻转课堂”下材料学科课堂教学模式设计

教学手段和方法是提高教育质量非常重要的一个方面。传统教学方法以教师为中心，以传授知识为目的，采取“一言堂”的教学方法，学生被动接受知识，学习积极性不高，缺乏学习的主动性。材料学科是培养学生创新能力和创新意识为教学重点的学科，必须改进教学方法，采取多样化教学手段提高教学质量。基于“翻转课堂”，材料学科的课堂教学模式做出以下改变。

上课前，教师将课程主线、课程大纲、课程目标及基本教学信息视频、文献等放在公共网络平台上。教学准备主要包括每个单元教学目标的提出、教学重点的概括、教学任务的布置及教学课件、视频的制作；特别可以将材料实际应用的照片、材料加工制作过程的视频等图片影视资料、教师的科研成果、与课程内容相关的最新文献向学生进行适当展示，激发学生学习相关章节内容的兴趣。学生需要在线完成小练习，还需完成老师布置的教学活动或任务，可涉及文献搜索、小组讨论等，这些练习与活动的准备工作都通过网络平台互动交流完成。

课堂上，由于课前自主学习，传授知识的部分可适度减少，教师可以设计一些开放式问题与学生探讨，使学生通过思想碰撞，自觉地把创新意识、创新能力的培养融入课堂教学之中。教学中心由教师为中心的学习转变为基于问题学习、基于案例学习、研究型学习等多种形式，提高学生学习和思考问题的参与性和主动性。

课堂后，教师围绕课程内容的前沿课题，让学生撰写研究报告。这样一方面可以使学有余力的学生接触到材料领域最新的研究进展，培养他们对科研的兴趣，另一方面可以让学生看到自身知识结构的不足，在学习中自觉完善自己。同时，锻炼学生查阅文献和英文阅读的能力，为将来进行专业科学研究奠定基础。学生可以通過网络平台与教师和同学进行交流、探讨，进入实验室观摩学习，完成对所学知识的内化与实际应用[2]。

四、结语

翻转课堂颠覆了传统教学方式和教学模式，真正建立起以“学生为中心”的个性化教学模式。学生通过观看视频与课件学习知识，使学生拥有更大学习自主性，学生根据自身实际情况自由选择学习时间和地点，调整学习进度与节奏，获得个性化学习体验，对于重点、难点，可以随时倒回去再次观看，对于已经掌握的内容可以快进跳过。学生在学习中遇到难题时，还可及时通过网络向教师或同学发出反馈，寻求帮助。此外，教学视频便于学生在一段时间的学习之后复习和巩固。这种教学方式使学生在课外接受更多学科前沿性的信息，课堂上通过讨论与练习梳理知识点，内化成系统思维。

通过翻转课堂模式学习，学习者的自主学习能力得到提升。翻转课堂将对基础知识的学习交给学习者负责，由学习者自行安排学习进度、独立内化与构建知识、自主完成教师布置的任务，培养和提升学习者的自主学习能力具有重要的促进作用。

参考文献：

[1]陈怡，赵呈领.基于翻转课堂模式的教学设计及应用研究[J].现代教育技术，2014.2：49-54.

[2]王素敏，张立新.大学英语学习者对翻转课堂接受度的调查研究[J].现代教育技术，2014.3[24]：71-78.