翻转课堂在“材料科学基础”课程教学中的实践研究

雷丽文+顾少轩+黄学辉

摘要：翻转课堂是一种新型的教学模式，它将学习的决定权从教师手中移交給学生，把以“教”为主的教学模式进化为以“学”为主的教学模式。本文主要探讨了翻转课堂在“材料科学基础”课程教学中的实践研究，对翻转课堂和传统教学的差异及衔接问题提出了分析和解决方案。

关键词：翻转课堂；材料科学基础；教学模式

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）09-0176-02

翻转课堂这一概念，最初来源于2000年J.Wesley Baker在第11届大学教学国际会议上所发表的论文[1]。此后经过了多次的演化后所逐步形成一种新型的教学模式，其主旨是指在教学过程中，重新调整课堂内外的时间分配，将学习的决定权从教师手中移交给学生。把以“教”为主的教学模式进化为以“学”为主的教学模式。在这种教学模式下，知识的掌握并不主要是由教师在课堂上所传授，而是学生通过多种形式自主完成相关知识的学习。

翻转课堂模式将多种学习方式、教学方法和学习工具结合在一起，目的就是让学习从单一的“课堂听讲，课下复习”的教学模式变得更加灵活、主动、具有针对性，让学生的参与度更强，提高学生学习的积极性[2]。与传统的教学模式相比，翻转课堂对知识的传授模式进行了基本的改变，转变了教师和学生的角色，即：让学生先进行了学习，然后教师再进行反馈式教学，这种颠覆性的教学模式不仅满足了学生个体的学习需求，还使其更加符合教学规律。其教学的本质是帮助学生实现主动的，有目的性的深度学习。众所周知，在传统的教学模式中，教师一直占据课堂中的主体，学生只能被动地接受教师所讲述的内容，教师了解学生对知识点的掌握情况主要是从作业和考试的情况来获取。而在翻转课堂中，课堂教学中老师只起着引导和辅助的作用，课堂自始至终贯穿着“提出问题，解决问题”，突出了学生在教学过程中的主体地位。学生在课前完成对相关知识的吸收，在课堂上以讨论和质疑等多种形式完成对知识的进一步进行消化和深入理解。

一、“材料科学基础”课程的教学特点及实施翻转课堂的优势

“材料基础课程”是我校学生所学的最重要，学时数最多的学科基础课程。它主要从一级学科层次阐述材料的组成与结构、制备与加工、性质、使用性能等材料科学与工程主要规律。同时，该课程在知识体系构造方面也逐步揉和多种材料共同的科学原理及技术基础，既突出不同材料的共性，又兼顾不同材料的个性。因此，材料科学基础课程所传授的关于材料的基本共性的相关知识在基础课和专业课程之前起着重要的承上启下的作用。

在翻转课堂的教学形式中学生课前的自主学习是通过教师事先提供的教学视频来完成的。因此，其教学活动中的最重要条件之一就是教师所提供的视频。目前，该课程即将成为“慕课”课程，其教学视频是根据教材中的相关知识点所录制的。以知识点为基的“慕课”视频为重点，以学时数为基的爱课程网上的教学视频为辅，将两者相结合的课前网络学习将使学生学习能更快的进入学习状态，更快的掌握学习重点难点。

二、“材料科学基础”翻转课堂的教学模式讨论

（一）课程内容的设计

翻转课堂虽然是一种新型的能调动学生学习积极性的教学模式，但其实施并不是在一门课程的教学活动中从头至尾进行。目前我校的“材料科学基础课程”的教学是采用传统的教学模式和翻转课堂相结合的形式。同时，翻转课堂也不应该是单纯地将课堂授课内容转移到课堂之外由学生自学就称之为翻转课堂。实施翻转课堂应对传统的教学内容及学时分配做一个全新的设计。翻转课堂教学内容的选取的原则是：章节中的前言或综述，或设计太多公式的推导都不适用于翻转课堂。目前，我们在“材料科学基础”课程中采用翻转课堂的是晶体结构中的层状硅酸盐晶体结构，结构缺陷中的固溶体及固溶体对性能的影响，熔融态和非晶态中玻璃的结构学说，扩散中的扩散系数，固相反应中的影响固相反应的因素等章节。这些内容基本都是该章中的倒数第一或第二小节，都为该章中内容最主要的部分。学生经过前期的内容学习，基本掌握了该章中的一些新的基本概念和理念，有了一定的基础后，再进行翻转课堂的实施就容易多了。如果在每章课程中开始或中期实施，可能学生的主要精力就放在了新的基本概念的理解，若再要求他们对知识点进行融会贯通可能就有一定的难度。

（二）重视课前的准备工作

翻转课堂相对于传统课堂更加强调课前的准备的重要性。同时，翻转课堂教学活动能否有效的开展也取决于课前的准备工作。翻转课堂模式让学生可以在课堂上组成团队并利用课堂时间进行讨论“通过相互协作#讨论共同解决问题”而在实践过程中，教师在本课程把学生按照意愿组织成若干个小组用于培养学生的团队归纳组织能力。同时，在课前准备过程中，教师根据课程内容和学生在基础知识学习中存在的问题，设计出一些跟实际联系紧密的应用问题或将知识点逐一细化成一系列的具体的问题，即“提出问题”，让学生带着问题去观看教学视频，并通过书籍，网上图书馆等其他学习资料进行学习。然后通过小组成员自身的理解和感悟对教师提出的问题进行讨论及分工，通过讨论，相互之间可以进行知识点理解的取长补短，相互加深对知识点的理解。最后进行总结，从而完成知识点的初步学习，即“解决问题”。同时，要求小组针对在讨论过程中不确定或者不明白的问题提出2—3个问题用于进行课堂讨论。至此，在课前准备中，学生就完成了翻转课堂中提出问题—解决问题—反馈问题这三个步骤。举例来说，在固溶体对性能的影响中，我们就分成了两个三个大的讨论课题：形成固溶体对结构材料的影响；形成固溶体对功能材料的影响；形成固溶体对扩散及烧结性能的影响。在形成固溶体对结构材料影响这一讨论题下面，我们又提出了一些具体的问题，如在陶瓷材料的增韧中，如何利用形成固溶体对陶瓷材料进行增韧？原本该课程的理论性较强，学生学起来比较枯燥。但翻转课堂中课前准备的这些问题都是和材料的实际应用密切相关，通过改革，不仅可以提高学生的学习积极性，让他们感觉枯燥的理论知识是可以解决一些实际的问题。

（三）课堂活动的合理掌控

翻轉课堂的课堂活动相对于传统的课堂有很大的不同，其课堂活动设计的目标是通过课堂活动这一教学形式来保证教学在最大化地开展课前自主学习的基础上，不断延长课堂学习时间，提高教学效果，以促进知识内化的最大化。而知识内化的成效不仅体现在学习者对知识的理解程度，更重要的是体现在学习者对知识的迁移能力方面。为此整个课堂活动分三个步骤进行实施。第一步，老师串讲。在课堂中，老师对本次课程的主要教学内容和知识点进行串讲，由于进行了充分的课前准备工作。第二步，课堂的讨论的开展。实施方法是学生按照小组对教师提出的问题进行总结并提出问题，然后试着由学生之间进行交流解决。针对不能解决的共性问题，教师则分类在课堂上集中引导学生解答；对于个性问题教师则一对一进行指导回答。第三步，知识点的拓展及深化。讨论结束后教师对整个教学过程进行归纳、总结，同时根据讨论的情况按照学生的学习兴趣将知识点进行扩展，并把存在的共性问题反馈至下一次教学设计中。

课堂经过翻转以后，教师能有更多的时间与每个人交流，也能及时捕捉到学生在学习过程中的难点及对基本概念和知识体系的理解程度，使师生之间的沟通不是传统单向的。同时，学生理解知识点不仅仅按照书本上的思路来理解，这样的课堂教学模式有助于创新性人才的培养。

（四）改革考核方式

为了保证翻转课堂的有效实施，我们改革了传统的课程考核体系，从多角度评价学生的学习情况，首先改革期末考试成绩所占的比重。一直以来，“材料科学基础”课程期末考试所占的比重都为80%，平时成绩（含出勤率，作业）为20%。实施改革后，期末考试成绩所占比重为60%。

三、结束语

教育的目的不仅仅是在知识的传授，更为重要的是学习能力的培养。综上所述，翻转课堂的实施正是以学生为教学的主体，充分调动学生学习的主动性，引导学生自行分析问题解决问题，但是由于此种教学模式还处于尝试阶段，只在有限的章节实施，仍有许多的不足之处，因此还需要有关教师不断地总结。

参考文献：

[1]何朝阳，欧玉芳，曹祁.美国大学翻转课堂教学模式的启示[J].高等工程教育研究，2014，（2）：148-151.

[2]祝智庭，管珏琪，邱慧娴.翻转课堂国内应用实践与反思[J].电化教育研究，2015，（6）：66-68.

Study on the Application of Flipped Classroom on Fundamentals of "Materials Science and Engineering"

LEI Li-wen，GU Shao-xuan，HUANG Xue-hui

（Schools of Materials Science and Engineering of WHU，Wuhan，Hubei 430070，China）

Abstracts：Flipped classroom is a new type of teaching mode，which will transfer the decision right from teachers to students，that is，improve the teaching mode to become "learn" as the main teaching mode. The practice of flipped classroom on Fundamentals of Materials Science and Engineering and the connection between the flipped classroom and the traditional teaching are mainly discussed in this paper.

Key words：flipped classroom；Fundamentals of Materials Science and Engineering；teaching mode