半翻转课堂在机械制造装备课程教学中的应用研究

洪捐+吴卫东

摘    要： 随着网络的普及，基于网络平台的天空教室、MOOC、微课、精品课程等电子资源日益丰富和完善，为采用翻转课堂的形式进行教学提供了便利条件。本文结合工科院校学生的实际情况，在平行班级间进行对比试验，探讨半翻转课堂的教学模式在机械制造装备课程中应用的可能性，为普通高校专业基础课程的教学改革提供新思路。

关键词： 半翻转课堂    机械制造裝备    教学改革

“翻转课堂”这一名词来自美国，是一种新兴的教学方式[1-2]，近年来由于其良好的教学效果，越来越成为国内高校乃至全球教育界关注的热点。所谓翻转课堂，就是教师利用网络资源创建视频微课，让学生课前观看教学内容的主要知识点，在课堂上教师的主要作用由原来的讲授知识点，转变为学习问题交流和疑难问题集中解答。翻转课堂是一种增加学生和教师之间的互动和个性化接触的手段[3]，增强了学生的学习主动性，通过增加课外学习内容的环节，提高了知识的总体容量，对于拓宽学生的知识面有非常大的帮助。另外，翻转课堂对老师也有促进作用，促使教师不断更新教学内容，提高教学水平和教学能力。

机械制造装备课程与生产实践结合紧密，强调实践能力，学生的主体地位更加突出，为进行课程的翻转提供了可能。本文针对二本类工科院校学生的特点，提出采用半翻转课堂的教学方式进行教学改革的尝试，在平行班级间进行对比实验，验证教学效果，为普通高校专业基础课程的教学改革提供新思路。

一、机械制造装备的课程特点及半翻转课堂的可行性论证

1.课程特点

机械制造装备课程是由金属切削机床、金属切削机床典型部件、机床总体和传动系统设计、机床夹具设计、金属切削刀具这几门专业课整合优化而成的[4]。因此，本门课程涉及的知识点较其他课程要多很多，知识点涵盖的内容非常丰富，碎片式的知识点较多。在原有的学时内采用原有的教学方法很难将如此庞大的知识点灌输给学生，而且较长时间高强度的记忆学生会产生疲劳，产生厌学情绪。随着科学技术的飞速发展，机械制造装备日新月异，电子元件正在逐步取代一些传统的机械部件，使得机械制造装备的构造更简单，功能更丰富，但是机械制造装备的教材编写进度很难及时反映机械制造装备的最新发展状况[5]，因此本门课程还需要培养学生主动获取科技研究动态的能力。此外，本门课程与工程实践结合十分紧密，课上需要穿插很多设备原理及实际生产状况的视频资料，耗费大量时间，导致理论课的讨论不深入，如果不辅助视频材料教学，理论课将枯燥无味，严重影响学生的学习兴趣。

如果不采取有效措施，就很容易导致“重实践、轻理论”或者“重理论、轻实践”两个极端现象的出现。采用半翻转课堂的教学方式正是针对机械制造装备课程里出现这一问题进行的有益尝试。

2.半翻转课堂的可行性

近年来，云计算、学习分析、平台电脑、电子书包、TPACK等，这些新技术和新理念进入教学，使知识的获取形式发生了很大改变，同样也改变了学生的学习方式和教师的教学形式[6-7]。MOOC、精品课程等网络教育资源为教学方法的改革提供了基础，随之出现了翻转课堂、半翻转课堂等新型的教学模式，对于教学方法的变革起到了非常大的促进作用。

机械制造装备要求学生在学习过程中掌握机床的结构特点、工作原理，为此需要看懂机械结构图，理清各零部件之间的运动关系。课程内容涉及车、铣、刨、磨等多种机床，以及刀具、夹具等众多知识点，因此传统的依靠课堂教授的教学方法已不能适应现在的教学要求，必须改进目前的教学方法。笔者通过多年课程授课注意到，本课程知识点多，知识面广，如果采用翻转课堂，课前就解决部分简单问题，课上就会有充足的时间完成复杂知识点的讲授，能很好地解决学时紧张，很多复杂问题学生来不及消化，教学实例无法展开等多方面问题。而且，本门课程许多知识点间都是相对独立的，可以进行碎片化的处理，很多知识点的网络资源丰富，为翻转课堂提供了充足的资源。

当然，完全的翻转课堂存在一定的问题，通过前期的研究研究者发现，班级学生之间的学习状况差距较大，部分学生存在缺乏学习主动性等问题，完全的翻转课堂大部分同学感觉学习压力较大，需要老师进行强有力的督促，课堂的互动效果并不理想。因此，针对二本类的工科院校学生的现状，在机械制造装备教学过程中采用半翻转课堂的方式进行授课是非常合适的。

二、半翻转课堂的教学方案设计

与“翻转课堂”类似，在“半翻转课堂”的教学过程中，学生同样是在课外时间观看教师指定的视频内容，环境相对宽松，时间相对充裕，学生可以按照自己的实际情况安排观看的进度，对于难点可以重复观看，并且可以随时记录疑问和学习心得，甚至可以课前就通过电子邮件与任课老师就某些关键问题提前展开讨论。通过课前自我筛选，一些简单的知识点任课老师可以一带而过，集中时间解决同学们普遍存在的问题，而且有时间就某些问题在组间展开讨论，大大提高了学生学习的自主性。

采用“半翻转课堂”的核心理念就是尊重学生的个体差异，机械制造装备等专业课程一般都在大三开设，经过大学两年的学习，学生的个体差异已经非常明显，有的学生基础理论非常扎实，学习效率很高，有些学生自律性较差，学习主动性不够。通过多年教学研究发现，类似二本类工科高校都面临的一个非常严峻的问题，就是部分学生对教学内容提不起兴趣，抱着等老师讲、等老师教的依赖心理。笔者认为采用“半翻转课堂”的教学模式可以很好地帮助学生克服畏难和依赖心理，释放学生的潜能，培养学生的自主学习意识和创新精神。

表1  半翻转课堂教学实施方案

表1所示为半翻转课堂教学实施方案，教学方案分成课前、课中及课后三个步骤实施。课前主要完成预习及准备工作。课中共90分钟分成三个阶段，第一阶段按照翻转课堂的形式进行教学，组织组间讨论，协作学习及知识点的探讨;第二阶段主要采用教师教授，教师完成对讨论问题的梳理及归纳总结，并进行较难题目的讲解，针对重难点补充更详细的讲解;第三阶段布置下节课的学习任务，并对学习的进度及方法加以指导。课后教师主要完成学习的检查及督促工作。其中课前及课中第一阶段以学生为主体，课中第二、三阶段，课后以教师为主体，但是教师的课后及学生的课前时间上其实是重叠的，即课前的准备工作其实由教师及学生共同完成。

为了更加有效开展教学活动，本文就“半翻转课堂”的实施方案进行了详细的研究。选取机制专业4个平行班级，共134名学生作为研究对象，其中2个班级采用传统的教学方法，2个实验班级采用半翻转课堂教学方法，整个教学进度及教学内容完全一致，采用调查问卷及学生座谈，以及参考最后期末考试成绩集中评判教学效果。

三、半翻轉课堂的教学效果

1.学生对半翻转课堂的满意度调查

通过无记名的问卷及学生座谈开展了对“半翻转课堂”的问卷调查，问卷主要涉及课程教学进度合理性，课程准备时间是否充足，准备过程的压力情况，个人学习能力的提高情况，自我表达能力提高情况等十个方面的情况进行评价，每项10分，根据学生的不同评价进行计分。共收到有效问卷68份，计算平均分，统计学生反映主要问题。

表2  半翻转课堂的满意度调查

针对学生反映的情况，在以后的课堂中需要明确每次组内同学的角色任务，并逐次轮换。对于学有余力的同学，增加少量的较复杂题型或任务。由于两个班级同时上课，部分同学一学期没有机会上台展示PPT，因此条件允许时采用小班级上课，争取让每个同学都有上台展示的机会。另外，对于时间投入与最后成绩评定的问题，需要推动学院层面的教学改革，争取早日在班级内进行成绩评定方面改革的试点。

2.半翻转课堂的教学效果

表3   教学效果比较

如表3所示，通过与平行班级间的教学效果进行比较发现，采用半翻转课堂教学方式的班级的期末成绩平均分提高了7.1分，每周课后学习时间增加了一倍，学生的满意度得到了提升。从表中可见，虽然学生的学习任务加重，学习时间变长，但是采用翻转课堂形式学生的学习态度实现了由“老师让我学”向“我自己需要学”的转变。

在学习过程中，学生通过自己努力解决了一些实际问题，获得了学习的成就感，进一步产生了深入学习的意愿。该模式在学生的自学过程中引导学生采用课题项目式或开放性的方式进行探究学习，帮助学生进行知识点的调研、文献资料查阅、数据编辑分析、PPT编制及演讲操练等形成对知识点的完整认知，培养了学生查阅、分析和处理科研问题的能力。半翻转课堂不是完全放手让学生自由发挥，任课老师对课程的进度及教学步骤的安排需要精心准备，对于学习资料的准备需要相当充分，并做好跟踪督促。当然，半翻转课堂教学过程对教师教学能力的提高也有非常大的帮助，教师需要不断更新教学内容，及时了解最新研究动态，并在书本中提炼知识点，找到可以讨论的话题，提升学生的参与度。

综上所述，本文针对机械制造装备课程实施半翻转课堂教学，将师生从庞大的碎片式的课本内容中解放出来，教师可以不再为学时的紧张而犯难，学生不再需要死记硬背大量的知识点。通过半翻转课堂让学生课前完成简单知识点的梳理，并对复杂知识点展开分析和讨论，通过完成预习习题、组内讨论、制作PPT等过程丰富课前预习内容。课上，安排一半教学时间让学生进行讨论探究、PPT演讲、组间讨论等更具情感体验的教学活动，让学生的学习主动性得到明显提升，获得学习乐趣。同时，课上老师及时对知识点进行总结归纳，帮助同学进一步加深对复杂问题的认识，增加学习的难度及深度。课后，通过老师的及时督促，促进学生的均衡发展。通过一个学期的教学活动，与平行班级相比，采用半翻转课堂的教学模式取得了较好的教学效果。

参考文献：

[1]Strayer，J.，How learning in an inverted classroom influences cooperation，innovation and task orientation. Learning Environments Research，2012，15（2）：171-193.

[2]曹阳，万枞，陈锦然.高校混合课堂的实施现状及其改进策略——以华中师范大学为例[J].中国大学教学，2014，12：1-84.

[3]葛云，曾海峰，付威.“互联网+”时代《机械制造工艺学》的教学改革[J].高教学刊，2016，4：126-127.

[4]齐继阳，刘菲菲，孟洋.卓越工程师培养模式的机械制造装备教学改革探索[J]. 教育教学论坛，2015，9：109-110.

[5]李刚龙.机械制造装备课程教学改革探讨[J]. 产业与科技论坛，2012，11（21）：200-201.

[6]冯宪超.以学生为本的“半反转课堂”教学在高等教育中的应用[J].教育教学论坛，2016，1（3）：122-123.

[7]肖娟，魏莉.浅谈微课与高校教学改革[J].高教学刊，2015，18：127-128.

江苏省高教学会高等教育科学研究“十三五”规划课题资助，课题编号：16YB194，《服务“中国制造2025”战略的地方本科高校机械类高端工程技术人才培养体系研究》。