基于翻转课堂的工科专业知识性课程教学方法研究

柏兴旺等

摘要：知识性课程在工科专业课程体系中地位偏低，课时少任务重，教师讲解易浅尝辄止，学生学习常死记硬背，浅层而低效的学习严重损害学生的学习动机。本文分析了工科专业知识性课程自身学科特点和实际教学问题，设计了针对知识性课程的翻转课堂，并开展了教学实验研究。文中采用对比实验法和行动研究法，在翻转课堂教学活动设计方面进行了一些探索，同时辅以问卷法、访谈法评测实际教学效果。

关键词：现代教育技术；翻转课堂；知识性课程；行动研究法

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2015）20-0113-04

当前，我国高等教育已经从外延式发展进入到内涵式发展阶段，提高教育教学质量已经成为高等教育发展的核心任务和建设高等教育强国的基本要求。[1]提高高等教育教学质量的关键是依据各课程自身特点，创新教学模式，解决教学问题，全面提高各类课程的教学质量。在工科专业中，课程按功能性可分为工具性课程、知识性课程、技能性课程和实践性课程，各类课程的教学改革中应依据学科适应性的原则创新运用现代教学方法或它们的组合及演化。

工科专业知识性课程教学现状

知识性课程是以发散知识结构为主要特征的一类课程。目前，我国各工科专业均开设了数量各异的知识性课程，以传授专业领域知识或进行通识教育为主要目的。例如，机械工程专业中就有“特种加工”“机械工程材料”“机械专业英语”等知识性课程。发散知识性课程包含大量繁杂而相互关联性弱的事实性知识。例如，“特种加工”课程分章节介绍了电火花、电化学、激光、电子束、超声、快速成形等十多种加工技术，它们在加工原理和工艺规律方面的关联并不强。传统课堂教学方式是教师讲，学生听并观看视频，教师引导回顾复习，教学模式单一而枯燥，难以解决知识性课程教学中面临的一系列问题。问题主要有：

①知识性课程的知识结构发散，增加了学生构筑自我知识网络的难度，学生易落入“死记硬背”的低效学习陷阱。

②知识性课程多处于选修课地位，考查而非考试，且涉及的实用技能相对较少，在实用主义思想驱动下工科学生易将其归类为次重要课程。

③知识性课程所占地位较低，教学任务与课时的比例远高于其他专业课，课堂上教师的知识讲解易趋于浅层知识和思维，缺少对学生的深层思维训练，导致学生对方法性和原理性内容理解不清，知识迁移能力差，形成了所谓“学不致用，用不曾学”的教学效果。

④知识性课程紧跟科技发展前沿，求新求异，对教师的领域知识储备要求很高，如何在教师适量工作前提下激发和培养学生科研素养也是一个难题。

总的来说，在学生低重视程度和低学习成就感的共同作用下，传统课堂教学形式很难调动学生对知识性课程的学习兴趣和动机，到课率、听课率比其他专业课程低。

然而，知识性课程承担着培养学生完备专业领域知识体系的重要任务，低质量教学既浪费时间和资源，又将导致学生的知识短板。因此，革新传统知识性课程课堂势在必行。笔者将翻转课堂应用于机械本科专业知识性课程教学中，并开展深入研究，以期解决学生学习知识性课程的动机和效率问题。

研究方法

本文主要采用行动研究法，即教师与教育研究专家合作，为解决教育实践中的实际问题，将问题发展成研究主题进行系统研究的一种研究方法。行动研究法包括四个基本步骤：计划、行动、观察、反思，如图1所示。

笔者选择学校机械专业4个班级共98名学生作为研究对象，针对“特种加工”课程教学过程开展对比实验研究：由同一教师授课，采用相同的授课内容和教学进度，但1、2班采用传统教学方法，而3、4班采用翻转课堂教学方法。在实验班级教学中，依据章节内容和教学阶段特点设计并开展相适应的翻转课堂教学方案。每个方案的研究都依据行动研究方法的四个步骤进行，以一个课次为一个研究循环，呈螺旋式上升的发展过程。同时，采用问卷调查、个体访谈等方法对实际教学效果进行评价。

翻转课堂的教学实践研究

1.“课前学习—课堂讨论探究”的翻转课堂教学

在“特种加工”课程的一些章节的教学过程中，笔者采用“课前学习—课中讨论探究”的翻转课堂典型教学模式。课前，学生借助教材以及课件、视频等资料按照教师安排的教学进度进行学习。学习资料内容编排合理，知识点阐述清晰，诱导学生进行结构化思考，自主解决重点、难点和热点问题。课堂上，教师督促学生通过练习与测试消化所学知识，解答学生课前通过QQ群反馈的主要疑惑，引导学生通过协作学习解决次要疑惑，启发学生进行以解决问题为目的的探究讨论。详细实施过程如上页表1所示。

该教学模式在教学实践中取得了良好的教学效果。随着研究的推进，学生课前在线提出的问题数量逐渐增多，3课次后实验班级所有学生都至少在线提问一次。整个学期中，90%的学生在课堂上与教师有直接对话交流，所有学生都参与了问题讨论探究环节。实验班级的到课率、作业完成率和质量均高于非实验班级。

上述结果说明翻转课堂显著提高了学生学习的主动性。基于“课前学习—课中讨论探究”的翻转课堂教学模式实现了学生被动接受知识传授到主动探究知识的转变的同时，课堂思维活动层次也从低级思维学习转变到了高级智慧学习。这些转变既是学生学习动机提升的原因，也是培养具有良好知识迁移能力和解决问题能力的创新型人才的必然要求。

2.“学生讲，教师听，分组主题演示”的翻转课堂教学

当今，机械、电子、纳米等领域的新兴加工技术迅猛发展，这些为“特种加工”课程教学提供了丰富而新鲜的素材，这是“特种加工”课程在培养本科生科研素养和兴趣上具备的独特优势。然而，将科研发展引入课堂教学对教师自身的科研素养和教学准备工作要求很高。为了在不提高教师工作量的前提下引导学生关注更广阔的科学研究进展，笔者设计并实施了“分组主题演示”的翻转课堂教学实验。学生课前查阅最新科研和技术发展的信息资料，自选主题，制作演示PPT，课堂上清楚、精练地展示主题内容，具体实施步骤如上页表2所示。

教学过程中，教师通过审核主题、提问和评分等环节保证教学效果：严格控制选题和PPT质量，防止学生抄袭网上低质量主题，保证每位学生都花费时间进行准备；演示后，教师提出深刻而尖锐的专业问题，督促学生全面而深入地学习主题内容；及时恰当地进行评价、评分和奖罚，让学生辨明主题选择、演讲技巧等方面的优劣。上页表3为一个优秀分组演示的记录表，可说明教学质量的控制环节。

美国贝瑟尔国家培训实验室研究结果表明，采用“讲授”“阅读”“视听结合”“示范”“讨论组”“实践练习”等方法进行学习，24小时后材料平均保持率分别为5%、10%、20%、30%、50%、70%，而采用“向其他人教授/对所学内容的立即运用”方法的24小时后材料平均保持率达90%。主题演示的翻转课堂变“教师讲，学生听”为“学生讲，教师听并评价”，该教学模式提高了学生的学习强度和质量，学生能向听众清晰地传授主题内容，说明学生已很好地理解和掌握了主题内容。

课后的问卷调查结果如图2所示。参与主题演示的学生要比未参与的同学多花4～5小时进行课前学习，多数人在准备过程中感觉到压力，但未因为学习时间更长而觉得劳累；感觉演讲交流能力和科研兴趣获得提升并愿意再次参与的人数超过总人数的三分之二。上述结果说明，学习成就感促进学生产生深入学习的意愿。该模式引导学生自主地以最新科技成果为对象进行项目式、开放性的探究学习，通过实地调研、查阅资料、分析研究和编撰PPT及演讲提纲等过程构建新知识体系，既避免了教师长时间查阅资料，又达到了培养学生查阅、分析和处理科研资料等学术能力的目的。

结束语

本文针对知识性课程实施翻转课堂教学，将师生从枯燥的知识讲解中解放出来，教师不再“照本宣科”，学生不再“死记硬背”，课堂时间主要用于测试训练、讨论探究、游戏竞赛、主题演示等更具情感体验的教学活动，学生的学习动机、效率和成就感获得显著提升。同时，学生对翻转课堂教学模式的良好反馈证明了该模式对知识性课程课堂的适应性。课堂上，学生积极参与教学活动，用于课程学习的课外时间显著增加，学习效率和成绩获得提升，而且学生从事科研和设计等创新工作的兴趣明显增长，半学期课程后很多学生主动联系授课教师，或希望参与教师科研项目工作，或希望教师能指导其完成创新机械设计，学生对教师的学术信任达到新高度。

参考文献：

[1]教育部.国家中长期教育改革发展和规划纲要（2010-2020年）[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_838/201008/93704.html.

[2]王红，赵蔚，孙立会，刘红霞.翻转课堂教学模型的设计——基于国内外典型案例分析[J].现代教育技术，2013，23（8）：5-10.

基金项目：本文受2014年度湖南省普通高等学校教学改革研究项目“机械类卓越计划实施专业企业学习阶段的重点难点问题研究”（课题序号：247）的资助。