翻转课堂教学模式在信息化实验教学中的应用

张 杰 吕海燕 王丽娜海军航空工程学院 山东烟台 264001



翻转课堂教学模式在信息化实验教学中的应用

张 杰 吕海燕 王丽娜
海军航空工程学院 山东烟台 264001

摘 要：阐述了翻转课堂教学模式的产生背景，分析了在该模式下从事实验教学中教师教学方式、教学理念、学员特色方面的调整。结合当前实验教学中存在的问题，分析了采用翻转课堂模式的实验教学的优势以及新的要求，提出了一种构建翻转课堂实验教学模式的信息化学习环境的方法；对于实验教学课程改革中的提高实验效果、加强知识内化等方面的创新变革，具有一定的促进意义和参考价值。

关键词：翻转课堂；实验教学；实验改革；教学模式

随着国际互联网的飞速发展及信息技术的普及，网络对社会政治、经济、文化等各方面的影响日益广泛、深刻，网络与信息终端已经遍布家庭、办公场所、教室和实验室的每个角落。同时，教育部明确指出：信息化应该起到改变教育模式的角色；信息技术之于教育，已经不单纯是附属于传统教学模式的工具与手段，而发展成为与教育教学相互作用的一种力量[1]，在信息化和互联网蓬勃发展的时代背景下，涌现出MOOC(大规模公开在线课程)、微课堂、互联课堂、电子书包等一系列新名词。2012年“翻转课堂”成为国内外教育信息化的高频率新词汇，相应地也成了教育技术领域的一个热门话题，本文先探究了翻转课堂的来源，翻转课堂的概念界定、内涵分析和理论框架，接着对翻转课堂与传统课堂进行对比分析，探讨了采用翻转课堂模式的实验教学应该如何改革与调整，提出了采用信息技术如何构建新形式的实验教学信息化环境方法，对不断深入实验教学改革具有一定的参考价值。

1 翻转课堂的特征

翻转课堂是指在信息技术的支持下构建信息化教学环境，教师提供以教学视频为主要形式的数字化学习资源，学员在上课前完成对教学视频等学习资源的观看和学习，师生在课堂上一起完成作业答疑、协作探究和互动交流等活动的一种新型的教学模式。

传统教学过程知识传授阶段通过教师在课堂中的讲授完成，知识内化阶段通过学员在课后通过作业、操作或者实践完成。在翻转课堂上，这种形式受到了颠覆，知识传授通过信息技术的辅助在课堂外完成，知识内化则在课堂中经教师的帮助与同学的协助而完成的，从而形成了翻转课堂。随着教学过程的颠倒，课堂学习过程中的各个环节也随之发生了变化；翻转课堂使得教师从传统课堂中的知识传授者变成了学习的促进者和指导者；翻转课堂的第二个核心特点是在课堂中减少教师的讲授时间，留给学员更多的学习活动时间，学员成为自定步调的学习者，他们可以控制对学习时间、学习地点、学习内容、学习量等。因此，翻转课堂是一个构建深度知识的课堂，学员便是这个课堂的主角[2]。

2 传统实验教学中存在的弊端

2.1 “整齐划一”的实验教学模式忽略了学员个体差异性

传统的实验教学采用“整齐划一”的教学模式，尽管经验丰富的教师会在教学过程中因材施教，由于缺少信息技术和工具支持，不同学员存在学习方法、兴趣、认知水平等多方面存在差异，无法体现个体差异性，对知识的理解过分地依赖教师知识传授技巧和自身业务水平，教师在传统的教学中仅仅承担知识传递的任务。

2.2 实验课存在“教师操作多、学员思考少”的问题

学习金字塔(如图1所示)是美国缅因州的国家训练实验室研究成果，它用数字形式形象显示了：采用不同的学习方式，学习者在两周以后还能记住内容(平均学习保持率)的多少，美国学者爱德加·戴尔指出学习效果在30%以下的几种传统方式，都是个人学习或被动学习；而在50%以上的，都是团队学习、主动学习和参与式学习方式。

图1 学习金字塔模型

传统实验课中，教师是知识的拥有者和传播者，而学员通常处于被动接受知识的地位，学员采用的学习方式恰恰是学习金字塔中学习效果在30%以下的被动学习方式，在实验课上，为了让学员顺利地完成实验，教师不可避免地在课堂上“猛灌猛填”，无形中跌入填鸭式的教学模式，最终致使学员失去学习和实验过程中的情感体验。

2.3 有限的实验课时难以满足学员的兴趣需求

对于对实验课程感兴趣的学员，有限的实验课时很难满足他们，传统实验教学可能采用开放实验方式满足这部分学员，但是由于学员在传统实验过程中过分依赖实验教师的讲解和演示，大多数学员没能养成自主学习、独立思考的能力，这对学员后续的学习将是很不利的，也就是说传统实验教学在培养学员安排学习的能力、思维认知和解决问题的能力方面存在不足，无法树立起学习自信心，容易失去学习兴趣。

2.4 实验教学过程不能有效利用大数据分析与挖掘的优势

传统的教学模式容易出现以下情景：课程内容对一部分学员来说是没有挑战性，他们没有机会接受更高一层次学习任务的挑战，另一部分学员虽然在教师的指导下基本能完成学习任务，但不可能达到预想的教学目标，上述问题在一定程度上是因为传统教学方式教师往往根据多年的教学经验和日常的观察给出对学员的大概评价，缺少关注每一个学员的微观表现的手段[3]，对这个学员在课堂学习过程中的各种行为表现，情绪态度等进行全方位分析，得出学员学业的优缺点和对待学业的态度等，只有获取这些数据，进行针对性教学就有了可能。

3 构建创新实验教学的翻转课堂模式

采用翻转课堂模式的实验教学更加注重学员个体差异性，每个学员都是不同的，不同的兴趣、学习方法、学习节奏，尊重学员的个性化，包括学员学习的反馈，让学习变的更高效，这都是整齐划一的教学方式无法达到的效果；采用翻转课堂模式的实验教学需要做好以下几个方面的调整。

3.1 翻转课堂承认学员存在差异性 突出学员兴趣导向

每个学员的学习能力和兴趣都不同，虽然我们早认识到这一点，但传统的实验课堂却无法真正分层教学，翻转课堂承认学员的差异性，并能真正实现分层教学，每个学员可以按自己的速度学习。学习速度快的学员可以掌握更难的课程内容，速度慢的学员则可以反复学习，真正回到实验室学员所做的工作就是带着疑问完成实验，在实验过程中与教师探讨并解决疑问。

3.2 翻转课堂让学员主动发起互动 对教师能力要求更高

翻转课堂模式将以往“先教后学”的模式转变为“先学后教”，激发了学员的自主学习能力和兴趣，翻转课堂对于教师能力要求更高，除了需要反复准备教学微视频外，还需要教师能够在平台上通过与学员的讨论，分析学员对课堂知识点的掌握有什么不足的地方；教师不仅要把实验知识点讲解分析透彻，更能解答学员遇到的种种疑问。

3.3 翻转课堂让学员带着问题走进实验室 带着更多思考离开实验室

采用翻转课堂模式的实验教学，由于在进入实验室之前，学员已经对实验内容、实验项目进行了自主学习，甚至已经完成的大部分实验项目[4]，学员往往是带着问题走进实验室，与实验课教师进行探讨，这与传统的由教师发起的互动方式是完全不同的，由于学员知识结构、解决问题和接受新鲜事物能力的差异性，学员提出的疑问也会各不相同，学员可以通过翻转课堂依托的数字化平台将问题或疑问在课前传递给教师，也可带着问题与教师进行面对面地讨论交流，翻转课堂模式的实验教学鼓励学员探究事物或问题本质，而不仅停留在问题表面或知识的获取层面上。

3.4 翻转课堂注重学员自学能力与探求问题和事物本质能力培养

采用翻转课堂模式的实验教学大大延伸了实验课的有效课时，一部分是通过在线学习接受知识，且学员能自己控制时间、地点、路径和进度[5]，另一部分是在教师监督和指导下实体地点进行，如实验室。学员在第一部分学习中，能够充分展示自己兴趣和自身差异性的特点，选择适合自己的学习方式，更重要的是学员不再是被动接受知识，变为以兴趣为导向，主动地探求事物和问题本质，无形中培养学员创新意识、发散思维和自学能力[6]。

4 计算机系列课程实验翻转课堂模式实施

计算机系列课程翻转课堂模式的实验教学内容设计(如图2所示)应立足于学员参与，能在一定的时间段内激发并维持学员的学习动机，所以除了情境化的案例与问题设计、可视化的内容表现外，要有交互设计，如小测试、通关练习等方式呈现。既能帮助学员巩固所学知识，完成知识迁移，也能通过交互增强学员学习的兴趣，获得学习反馈信息[7]。

图2 实验教学翻转课堂模式

4.1 课前设计模块

在翻转课堂模式中，知识的传授一般通过教师提供的教学视频完成，教学视频可以由实验课程主讲亲自录制或者使用网络上优秀的开放教育资源。在学员看完教学录像之后，应该对录像中的收获和疑难之处进行记录。同时，学员要完成教师布置的针对性课前练习，以加强对学习内容的巩固并发现疑难之处。对于课前练习的数量和难易程度，教师要合理设计，帮助学员利用旧知识完成向新知识的过渡，对于学员课前的学习，教师应该利用信息技术提供网络交流支持[8]。学员可以通过留言板等与同学进行互动沟通，了解彼此之间的收获与疑问，同学之间能够进行互动解答。

4.2 课堂活动设计模块

4.2.1 问题交流

走进实验室之前，由于学员已经具备实验所需的所有知识储备，在实验课上，翻转课堂模式提供了充足的时间供学员和教师互动和个性化沟通，教师需要根据课程内容和学员观看教学视频、课前练习中提出的疑问，总结出一些有探究价值的问题，即使实验课人数可能较多，也可真正实现一对一针对性的交流和辅导，翻转课堂模式中这种互动是学员发起的，这打破了传统由教师发起互动的模式。

4.2.2 独立探索

翻转课堂模式利用丰富的信息化资源，让学员逐渐成为学习的主角，不再是在实验课上“跟着跑”，而是可以根据自己的学习节奏和步调，反复观看视频，充分完成知识传递阶段的任务，更重要的是学员有更多的时间独立思考，真正探求事物和问题本质。

4.2.3 协作学习

为了实施翻转课堂模式，教师不仅要付出大量的精力都放在视频制作，更注重如何支配课堂上多出来的这些时间，教师需做出精心地准备和细致地观察课堂中进行的对话讨论和协作学习，真正做到因材施教，翻转课堂模式之所以成功，正是因为课堂讨论和互助协作所带来的学员“吸收内化”学习过程效益的提升。

4.2.4 反馈评价

翻转课堂的内容被永久保存，可供查阅和修正，进行修正的依据主要来源于学员在课外练习和观看视频反馈的问题，以及课内讨论和互动中提出的问题，我们可以应用大数据分析与挖掘技术，生成每个学员的评估信息来设计并实施个性化教学的措施，形成提高教学针对性的策略[9]，为后续的实验课程开展提供更好的调整方案，使整个实验课程开展过程形成一个回路。

5 结束语

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[10]，以学习方式和教育模式创新为核心，翻转课堂是一种新兴的教学模式，课堂内是师生互动和交流的场所，在课堂外实现在线教学并且将“作业”带入课堂，走出课堂学习才真正发生。翻转课堂在国外兴起并广泛应用，它是否适用于中国的教育环境需要有更多的实践者参与其中。此外，新兴的翻转课堂模式并不能解决当前教育的一切问题。例如学员学习自主性不强的问题，这和很多方面有关系；再如灌输式教学方式等等，对于这部分群体一旦采用放开式的教学方式，如何保证效果是一个值得深入探讨的问题。

参考文献

[1] 曾明星,周清平,蔡国民.软件开发类课程翻转课堂教学模式研究[J].实验室研究与探索.2014,33(2):203-209.

[2] 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.2012,30(4):46-51.

[3] 刘嘉南,胡今鸿.高校实验教学改革项目管理平台的建设[J].实验室研究与探索.2011,30(6):119-122.

[4] 王革思. “模拟电子技术”课程开放式实验教学平台的研究与实践[J].实验技术与管理.2014,31(8):170-173.

[5] 林青松.基于翻转课堂的“现代教育技术”实验课程设计[J].实验室研究与探索.2014,32(11):194-198.

[6] 杨志强.发挥教师教育特色 探索实验教学改革[J].实验技术与管理. 2013,30(9):132-135.

[7] 陈阿梅,秦军伟.实验教学质量监控体系的研究与探索[J].实验技术与管理.2011,28(7):251-253.

[8] 倪晟,金炳尧,王璟瑶.实验教学信息化体系建设的探索与实践[J].实验室研究与探索.2013,32(6):118-121

[9] 吴军强,许小东.省级计算机实验教学示范中心建设研究与实践[J].实验技术与管理.2014,31(4):118-122.

[10] 褚晓锐,钱波.基于工科学生科技创新能力培养的开放实验教学平台的构建[J].实验技术与管理. 2011,28(10):15-19.

Application of Flipped Classroom Teaching Mode in the Information of the Experiment Teaching

Zhang Jie, Lv Haiyan, Wang Lina
Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai, 264001, China

Abstract:This paper presents the background of flipped classroom mode and analyzes the adjustment of teaching mode, teaching philosophy and student roles. Combined with problems in the experimental teaching, it analyzes the advantages and new requirements of experiment teaching, to which the flipped classroom mode is applied. This paper put forward a method to construct flipped classroom mode of information learning environment. It has some guidance significance to improve the effect of experimental teaching in the curriculum reform, strengthen the innovation of knowledge and so on.

Key words:flipped classroom; experiment teaching; experiment reform; teaching mode

收稿日期：2015-06-18

作者简介：张杰，硕士，讲师。吕海燕，硕士，讲师。