翻转课堂对可移动类实验进行重构的研究

张其亮, 王爱春

(江苏科技大学 电气与信息工程学院， 江苏 张家港 215600)

翻转课堂对可移动类实验进行重构的研究

张其亮, 王爱春

(江苏科技大学 电气与信息工程学院， 江苏 张家港 215600)

本文通过分析目前在可移动类实验教学中存在的问题，基于翻转课堂理论对该类实验过程进行了重构。设计了“课外自主学习、实验，课内进行知识内化”的实验教学模型，并构建了基于“过程+结果”的实验教学评价体系。实验结果表明，重构后的实验教学对培养学生的自主学习能力和动手实践能力具有重要作用。

翻转课堂；可移动类实验；实验教学

0 引言

目前的高校实验教学在实验过程设计、实验开展、实验评价等方面还存在一定的问题需要解决。

基于这一背景，本文借鉴翻转课堂理论对可移动类实验过程进行了重构尝试，具体实施表明：重构后的实验教学能克服传统实验教学的诸多弊端，是对实验教学进行改革的一次有益尝试。

1 可移动类实验教学的内涵及特点

可移动类实验是指不依赖于实验室，可随时随地完成的实验。这类实验一般只要有一台计算机，再辅以必要的软件即可完成，实验过程不依赖于其它硬件平台或者依赖于硬件平台，但硬件平台是便携的，可带出实验室进行。可移动类实验在高校涉及的专业和课程都比较多。

可移动类实验过程具有如下特点：

1)实践性强

可移动类实验一般利用辅助软件设计完成，要求学生在“动手做”与“真正练”中掌握基本原理[1]，更强调动手实践，解决实际问题。

2)不受地点、时间的约束

该类实验只要在一台计算机上安装所需要的软件即可完成，受实验条件约束少。而现在大部分学生都有笔记本电脑，他们完全可以在自己的电脑上安装所需软件，在课外完成实验，实验不受地点、时间的约束。

3)更易发挥学生的创造性

实验主要借助软件解决问题，实验过程更加灵活。不同的设计思路、不同的设计方法可能会得到不同的效果。因此，该类实验更能发挥学生的创造思维。

2 翻转课堂重构可移动类实验教学设计

2.1 翻转课堂基本理论

翻转课堂(Flipped Classroom)是一种利用信息化网络平台，将传统的课上教学过程与课下学习活动进行转换的新型教学模式[4]，是对传统教学模型的颠覆。学生在课下或家里观看视频替代了教师的课堂讲解；在课堂上，他们把精力集中在完成练习以及与教师和同学互动交流上[2]。在该教学模型中，知识传授在课外完成，这种学习方式是随时随地的，不受时间和地点的限制；知识内化则在课堂完成，学生与教师之间、学生与学生之间，进行问题讨论、协作探究、解答疑问并完成课堂练习与测试。

翻转课堂这一理念最早由美国科罗拉多州落基山“林地公园”高中的两名化学教师Jonathan Bergman和Aaron Sams提出，并且在教学中具体应用，发现用这种方法取得的教学效果远比传统方式的效果好得多。自此，翻转课堂在美国迅速流行起来，并被加拿大的《环球邮报》评为2011年影响课堂教学的重大变革。在国内，一些中小学校，如重庆聚奎中学、深圳南山实验学校等，先后引进翻转课堂教学模式[3]。伴随着该模式的成功运用，一些高校也逐渐对这一教学模式进行研究和尝试，2012-2013年国内对翻转课堂的研究达到了一个高峰。

2.2 翻转课堂重构可移动类实验思路

传统实验教学一般按照“讲解实验、完成实验、检查实验”三步走，学生在实验室的时间紧、任务重，很难获得好的实验效果。翻转课堂使教师和学生的角色发生了转变，教师是实验教学的指导者，学生才是实验过程的主体，学生可以根据自身基础、节奏安排实验。因此，基于翻转课堂重构实验教学会发挥学生的中心地位，促进学生自主学习。

翻转课堂重构实验教学的思路由翻转课堂应用于理论课程教学演化而来，其演化过程如图1所示。图1指出，学生在实验室外完成实验，而在实验室内主要进行问题讨论和探究。实验过程被重构后，实验不再受时间、地点的约束，学生可随时随地完成实验。另外，学生在课外完成实验后，学生之间有更多的交流机会和充裕的交流时间，有利于发挥学生的创造性。翻转课堂重构后的实验模型能照顾到所有学生。

图1 翻转课堂应用于实验教学思路

当然，图1所示的实验重构并不适应于所有实验教学，对实验过程需借助大型硬件系统完成的情况，学生只能在实验室内完成实验。而可移动类实验由于不受硬件平台的限制，学生无需进入到实验室完成，只要在自己的电脑中搭建好实验环境，即可借助教师提供的学习资源进行自主学习并完成实验。因此，该方法应用于可移动类实验教学在理论上是可行的。

2.3 翻转课堂重构可移动类实验教学模型

基于翻转课堂重构实验教学的思路，笔者构建了可移动类实验教学模型，模型结构如图2所示。由图2可以看出，实验教学模型分为三个阶段。

图2 翻转课堂重构的实验教学模型

1)实验前阶段

教师借助网络教学平台发布实验学习资源和评测要求，这一阶段一般在实验前1周内完成。为了便于学生学习，学习资源应以“微课”为核心，辅以课件、教学案例等构成。

2)实验阶段

学生通过网络教学平台自主学习并完成实验。这一阶段是在教师规定的期限内，在实验室外由学生自己安排完成。这一过程始终贯穿着师生间的交流，这种交流可以通过网络平台也可以是面对面交流。

3)实验完成后阶段

该阶段一般为2-4学时，是知识内化阶段。师生在实验室内进行问题讨论、答疑，学生可进一步完善实验内容。最后教师对学生进行实验评测，并对实验进行总结，以期为后续实验提供反馈。

3 翻转课堂重构可移动类实验教学实施

我们对所构建的可移动类实验教学模型在实验课程中进行了具体实施。实施过程分为实验环境建设、实验开展、实验内化等几个环节。

3.1 实验环境建设

实验环境主要涉及网络教学平台和实验室环境。

翻转课堂重构的实验教学对网络教学平台要求相对较高，而对实验室环境要求相对较低。考虑到学生实验过程使用自己的电脑，因此实验室只需要配置足够的电源和足够的网络接口，额外配置一台投影仪即可。对于网络教学平台，需要自己开发或者直接使用国内外的免费或商业平台。这些网络教学平台基本能够提供实验教学资源的发布、在线浏览及下载等功能，同时提供交互功能。但是实施结果统计，网络教学平台的交互功能使用频率较低，资源浏览、下载功能使用频率相对较高。

随着智能移动终端和网络技术的快速发展，智能手机成为学生网络交流的主要设备，而QQ和微信则是目前最为流行的两种网络交流软件。基于此，笔者借助QQ群和微信构筑了网络学习交流平台，这种交流可以在移动设备上随时随地进行，弥补了网络教学平台互动模块使用率低的情况。QQ群、微信与网络教学平台相结合，构建了一个较为完善的网络学习环境。

3.2 实验开展

1)实验准备

实验开始前，我们首先组织学生在网络教学平台上进行注册，并加入到相应的实验课程中来，只有选择好课程后，学生才能浏览、下载相关学习内容。同时，建立一个QQ群和一个微信群，并组织班级学生根据个人喜好加入相应的群组。

我们通过网络教学平台提供实验相关资源，并布置实验任务供学生学习和使用。在这期间，学生最主要的工作是了解实验任务，明确实验内容和实验目标，并可就这一主题相互探讨。

2)实验开展

学生在明确了实验任务后，根据教师提供的资源或自己查找的相关网络资源，进行有的放矢的自主学习。学习完成后，学生开始设计实验方案，动手完成实验并书写实验报告。在这个期间他们可以通过QQ群或微信就实验过程中遇到的问题相互交流、讨论。

3)实验内化

实验阶段并非没有时间限制，我们会对每一个实验给出完成的时间节点，实验时间截止后组织学生在实验室集中进行实验内化。主要就实验过程中未解决的问题进行汇总，师生间相互讨论并提出解决策略，学生可进一步完善实验。最后，教师对学生的实验成果进行检查并总结实验。

教师和学生在整个实验过程中的具体活动如图3所示。

图3 实验过程中教师与学生的活动

3.3 实验评价

传统的以“实验结果+实验报告”的评价方式并不适应翻转课堂重构后的实验模型。为此，我们设计了“过程+结果”的实验评价方法，评价指标如表1所示。

在考核评价时首先要看是否完成了规定的实验内容，功能是否完整，这是考核的第一要素，“功能”这一指标不通过，考核将不会通过；在这一指标通过的前提下，“创意”指标的创新性、“文档”指标的规范性也是重点考核内容。“表现”这一指标可融入系统“功能”考核，通过不断询问问题，学生回答问题来客观的反应学生实验的真实性及学生的水平。

表1 评价指标

由于学生的实验在主体课外自己完成，因此实验过程的监督管理非常重要。评价体系主要从三方面入手进行监督：

(1)通过学生的答疑情况，例如是否进行过答疑，答疑过多少次，在网络平台中是否相互交流过等信息侧面监督；

(2)通过教师不定期的随机挑选一些学生了解实验进度、实验开展情况进行监督；

(3)通过让班委提供一些学习中存在问题的学生，重点进行监督。

在考核指标中，“过程”指标占10%，这一考核点可以更好地促进学生在实验过程中相互学习。

由此可见，表1的评价指标既体现了实验结果又体现了实验过程，既体现出学生的能力又能体现学生的综合素质，是一种较为客观的评价体系。

4 实施效果分析

我们以授课专业作为调查对象，该专业有2个班级，每个班级30人，对1班采用传统实验教学方式进行实验教学，对2班使用新的模型进行实验教学。在实验教学实施后，我们就实验方式和实验结果进行了如下的对比分析。

4.1 学生对实验方式的满意度分析

笔者对两个班级的实验教学方式分别作了问卷调查，其中对1班发放问卷30份，回收问卷30份，对2班发放问卷30份，回收问卷30份，调查问卷内容和结果如表2所示。

从调查数据分析可以看出，采用传统实验教学的班级中有53.3%的学生对当前的教学方式不满意，有73.3%学生不愿意继续使用这种教学方式；而使用翻转课堂重构的实验教学班级中不满意的学生只占6.7%，90%的学生都愿意继续使用这种实验方式。

表2 问卷调查数据

4.2 作品对比分析

笔者对2个班级的实验作品进行了对比分析，结果如图4所示。在评价的各项指标中，“过程”指的是在实验室内或者利用QQ群、微信等进行过答疑的平均学生数，其它指标都代表该项成绩为优良的平均学生数。

图4 实验结果比较

由图4可以看出，基于翻转课堂的实验教学方法在功能完整性、作品创意性、文档规范性、回答问题表现及参与互动的学生数等方面都要优于传统的实验教学方法。

5 结语

可移动类实验教学不依赖于硬件平台(计算机除外)，从而实验过程可以不受实验室场所的约束。基于这一特点并考虑到传统实验教学的不足之处，本文提出了利用翻转课堂基本理论对可移动类实验教学进行重构的设想，并构建了新的实验教学模型。通过对所设计的模型进行实践，结果表明，基于翻转课堂重构的可移动类实验教学模型有助于提高学生的自主学习能力和实践动手能力，能很好的培养学生的创新意识，可为信息化环境下实验教学改革提供借鉴。

(张其亮等文)

[1] 刘方.高职软件开发类课程实践教学环节的改革[J]. 巢湖:巢湖学院学报,2012,14(3):133-136.

[2] 李海龙,邓敏杰,梁存良.基于任务的翻转课堂教学模式设计与应用[J].北京：现代教育技术,2013,23(9):46-51.

[3] 王 红,赵 蔚,孙立会,等.翻转课堂教学模型的设计-基于国内外典型案例分析[J].北京：现代教育技术,2013,23(8):5-9.

The Study of Reconstruction for Movable Experiment Based on Flipped Classroom

ZHANG Qi-liang,WANG Ai-chun

(CollegeofElectricalandInformationEngineering,JiangsuUuniversityofScienceandTechnology,Zhangjiagang215600,China)

This paper analyzes the shortcomings in movable experiment teaching, and reconstructs the experiment process based on the flipped classroom theory. The study designs a new experimental model, in which the process of learning and experiment are completed outside the laboratory and the process of knowledge internalization is finished inside the laboratory, the study also builds the objective evaluation system based on the process and result. The practice results indicate that, the new experimental model plays an important roles in developing students′ self-learning abilities and practical abilities.

flipped classroom; movable experiment; experimental teaching

2015-11-18;

2016-03-18 基金项目：江苏省现代教育技术研究课题(2015-R-40421)

张其亮(1979-)，男，博士，副教授，主要从事教育技术理论与实践、计算机软件方面的教学和研究工作，E-mail：ZQL6661979@163.com

G40-057

A

1008-0686(2016)05-0120-05