强化实验实训“翻转课堂”教学模式改革促进“创新能力”提高

罗萍 吕霞付 李敏

摘 要：翻转课堂打破了传统教学模式，利用现有先进的信息技术，实现教学在时间、地点和方式上的突破，弥补了传统教学模式的不足。通过分析实验实训课程的特点，以电子制造工艺课程为例，进行了合理的翻转课堂教学设计，结果表明，学生的积极性和主动性得到了极大提高，学生创新能力得到增强。

关键词：翻转课堂；实验实训；教学模式；创新能力

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）13-0010-04

Abstract： The traditional teaching model is reformed by Flipped Classroom. By employing the advanced information technology， the limitations of traditional mode like teaching method， time and place are converted. According to the characteristics of experimental and training courses， the flipped classroom teaching method is used in electronic manufacturing process. The results indicates that enthusiasm， initiative and innovation abilities of the students have been greatly improved.

Keywords： flipped classroom； experiment and training； teaching mode； innovation ability

一、概述

《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》指出，要求在信息技术与教育深度融合的基础上，建立新型信息化教学环境，创新信息化教学与学习方式，提升个性化互动教学水平，创新人才培养模式，提高人才培养质量。随着信息化技术的迅猛发展，计算机、互联网、智能手机等的发展，有必要利用新技术、新理念、新模式改革传统的教学模式，提高教学效果，提高学生的自主学习能力，培养学生研究能力和创新能力。

二、翻转课堂概述

翻转课堂（Flipped Classroom）是指通过借助现代教育技术手段预先录制授课视频来取代传统的课堂知识讲授，并在网络上进行共享，要求学生课前自主观看学习，然后利用课堂时间集中解决学生在观看视频时所产生的困惑和疑问，实现知识内化的一种教学形态[1]。也有学者认为，翻转课堂是一项包含课堂内交互群组学习活动和课堂外基于计算机的个性化教学的教育的技术[2]。

翻转课堂打破了传统教学模式，利用现有先进的信息技术，实现教学在时间、地点和方式上的突破，弥补了传统教学模式的不足。翻转课堂具有以下特点：1.教学流程的颠覆，主要为课前知识传授-课中知识内化-课后检验评价的模式； 2.师生角色转变，教师角色从权威的知识传授者变化为课堂的导演、学生的合作者； 3.教学内容的个性化组织，根据课前、课中和课后的反馈，及时调整和组织课程内容； 4.兼顾所有学生，实现教学在时间、地点和方式上的突破，学生可以针对各自情况自主学习，为课中的知识内化奠定基础。

三、实验实训课程特点

实验教学是大学教学的一个重要组成部分，是培养学生实践能力、创造能力的主要手段[3]。实训则是包括实践与培训。实验实训课程都注重运用所学知识解决实际问题的能力，其教学上与理论课程有很大不同。主要体现在以下几个方面。

（一）教学目的不同

理论教学的目的更多是知识的传授，而实验课堂的目的更多的是验证某种已经存在的原理、理论而进行的可操作的技术行为。

（二）教学方式不同

理论教学更多的是理论的分析，而实验教学则是以学生为主，教师讲解与指导为辅；学生在课堂上需要进行大量的自主设计、小组协作、动手操作、数据分析和调试完善等；同时，由于实验实训课程中涉及的知识点无法在实验课程上系统的讲解，对于综合型、设计型实验来说，则需要多门课程知识综合运用，来完成实验实训课程。

四、翻轉课堂应用研究

实验实训课程是学生工程能力和创新能力培养的重要环节，针对实验实训课程特点，有必要对其教学模式进行改革，结合翻转课堂的优点，开展实验实训翻转课堂的应用研究。

下面将以电子制造工艺课程翻转课堂的应用，分析翻转课堂在实验实训教学中的设计、教学模型、资源组织及教学方式等的特殊应用。

（一）教学设计

进行翻转课堂设计之前，首先针对课程特点进行分析，针对难点开展翻转课堂。例如，电子制造工艺课程内容涉及印刷电路板组件（PCBA）制造工艺、其他零部件制造工艺和整机组装工艺等。是一门与实际紧密贴合，同时又综合多门学科的课程，包括化学、物理、电子、计算机等多个学科，对学生的设计和动手能力有一定的要求。如何在有限的时间让学生了解到更多的知识，为后续课程奠定基础则是电子制造工艺课程面临的问题。由于电子制造工艺课程上述特点，同时针对该课程对学生从设计到动手实做的要求，需要对翻转课堂从教学模型、教学方式到教学资源的组织。

（二）翻转课堂教学模型

实验实训翻转课堂教学模型可根据实验性质、实验内容、实验目的及实验对象等综合确定。电子制造工艺翻转课堂教学模型参考Jackie Gerstein的翻转课堂教学模型的“体验参与-概念探索-意义构建-展示应用”的环形翻转课堂模型，该模型结构能够极大调动学生积极性与主体性，但教师教学中的作用被弱化，因此对该模型进行完善，课程设计中注重教师的引导作用，并结合美国富兰克林学院Robert Talbert的翻转课堂教学系统模型，包括课前的视频学习与练习阶段，课中的测验、问题提升与知识获取及最后的知识反馈与评价。两种模型结合与优化后的翻转课堂教学模型如图1所示。

（三）翻转课堂教学资源组织

为保证翻转课堂有效良好的开展，教学资源组织是其中重要的一环。包括微视频录制，网络资源的查找，课程PPT，相关元器件手册等。视频录制中，应注意短小精悍，知识点明晰。同时还要关注知识点之间的关联。由于课前知识的传授中，需要学生独立观看视频，为防止学生应付了事，激发学生学习积极性，确保学生自主学习，需要对各个环节设计合理的测驗或问题清单，对教学个环节的教学情况进行统计。

实验实训教学的资源组织与理论教学相比， 通常还包括实验实训目的，实验实训原理，仪器设备，安全规程等。微课程资源可以利用网络共享的课程资源，也可以自行录制，但由于实验实训课程涉及的对象、设备等不同，且目前实验实训微课网络资源不多，因此大部分仍需课程组教师进行组织和完成。在制作时，应注意微课程的时间长度、视觉效果等对学生的学习效果有着重要的影响[4]。电子制造工艺课程中，对于电子产品设计中需要用到的软件，例如Protel、AltiumDesiner等的介绍及使用等，有必要录制相应的短小视频，学生可在课外进行自学，从而提高课堂效率。由于课程中涉及大量器件，包括电阻电容、集成芯片等，如何选择器件，选择合适的封装形式，设计正确电路。而课程中涉及到的各类设备如线路板雕刻机，贴片机，飞针测试等大型设备，以及示波器、万用表等仪器仪表有必要录制系列视频，配合设备使用手册，帮助学生课前了解设备。实验安全也是实验实训教学中与理论不同的一个重要环节，课前安全知识的学习题库的建立，针对不同的学科开展安全测试。

实验教学知识点的划分和教学资源的准备，在实验实训教学翻转课堂教学中有着极其重要的作用，由于实验要求的不同，实验设备的不同，实验对象的不同，使得实验实训资源建设工作量大，针对性强，因此，有必要理清实验专业知识线索、解决工程问题线索和实验方法步骤，为实验实训课程翻转教学奠定基础。

（四）翻转课堂教学方式

1. 课前知识传授环节

翻转课堂课前知识传授包括课前任务下达，课前视频学习，相关资料查阅等。也可利用QQ、网络等即时了解和引导学生。学习时间自由，学习地点可以在学生自己选择的任何地方，而知识的获取方式更改为学生自主学习。

针对电子制造工艺，由于课时有限，内容多，因此，前期视频的知识点需要划分模块，并通过电子产品设计项目-单片机开发板设计制作作为主线，将所有知识点进行关联。知识点划分为电子制造工艺流程-电路原理设计-PCB板设计-SMT工艺-电子产品制作-电子产品调试共六个模块。

2. 体验参与环节

体验参与可以在课前及课中开展，并将单片机开发板及各种器件交与学生，演示各种示例及应用，在学生体验过程中激发兴趣，发现问题。同时认识设计中可能涉及到的各类元器件、连接件、器件封装、PCB板及安装布置等。

3. 课中知识内化环节

课中知识内化针对实验实训教学以学生为主，教师讲解与指导为辅，学生在课堂上需要进行大量的自主设计、小组协作、动手操作、数据分析和调试完善的特点，该环节包括交流，答疑解惑，讲解难点和提升知识点和分组协作，其中分组协作所占的时间比重大，而教师同时对学生的环节中的问题可以进行一定的启发和指导。

针对电子制造工艺，教师根据学生在课前知识传授环节中反馈出来的问题，采用问答-讲解-讨论-分组竞技等方式进行组织。以单片机为例讲解电子产品工艺流程的重点、难点，理清知识点之间关系，尤其重点关注电子产品设计环节，从方案设计到原理图绘制，从元器件的选择，封装的选择，到电路板的设计。教师引导学生开展学习，并解决学生设计中的各类问题，辅助学生进行知识的认识和提升。课中采取自由组队的形式，协作开展实验，当实验过程中出现问题时，鼓励学生查找资料，分析问题，努力尝试，以及小组间的互相讨论和借鉴。

4. 课后环节

课后环节，包括项目设计、项目调试、问题反思和撰写课程论文或报告等环节。该环节根据电子产品制造工艺特点制定灵活的评价标准，多样化的评价手段，注重教学过程，关注学生心理和积极性，多维度、多角度对学生进行及时评价。在考核内容上，课程考核涵盖课程需要掌握的知识点，综合考察学生的综合运用知识能力及动手能力。

在考核方式上，考核分为课前、课中及课后全流程表现，作品及设计，答辩等环节综合评判，激励学生积极参与到任务的实施过程中来。

（五）贯穿翻转课堂全过程的创新能力培养

国家教育事业发展“十三五”规划明确指出，“构建现代教育体系，建设学习型社会，培养大批创新人才，已成为人类共同面临的重大课题和应对诸多复杂挑战、实现可持续发展的关键”。因此，作为学生创新能力培养的重要环节，实验实训翻转课堂，从实验内容、教学方式到课程考核几个环节上，均要注重学生设计能力、创新能力的培养。创新能力培养应贯穿实验实训翻转课堂全过程，如图2所示。

1. 教学模式上的个性化培养

教学模式上，课前强化学生自主学习，以学生为主体，鼓励个性化发展，教师作为课程的辅助角色，引导学生开展课前自学与课中交流，问题解决，激发学生深入思考，鼓励学生课后开展创新设计。同时在课程开展过程中营造良好的氛围，培养学生批判性思维和创新性思维。

2. 教学内容上注重创新设计

翻转课堂教学过程中，应注意实验实训环节的创新能力培养设计。在教学内容上，一方面，可利用学校科研团队已取得的成果，开发系列实验实训课程或开发相关实验设备，使学生能更多接触到专业前沿知识，了解专业发展动向。另一方面，可利用近期各类大学生竞赛相关选题，进行相应实验实训课程内容设计，提高学生的参与兴趣。也可结合目前社会上相关领域技术发展动态，开展系列实验实训内容设计。例如，电子制造工艺选择电子音响、单片机开发板作为设计对象；电装实习选择手机、移动充电宝等来作为教学内容中的电子产品；自动化工程实训选择电梯开展从结构设计、电路设计到程序设计的完整流程。从课程运行效果来说取得了很好的教学效果，学生积极踊跃参与。

3. 考核方式上考虑创新点

考核方式对于翻转课堂的学生能力培养和能力检验来说尤为重要，需要考虑学生共性和个性，考虑翻转课堂与传统课堂的差异。通过合理的考核方式设计，考虑学生从设計、制作到调试运行中的创新或独创设计，予以鼓励，在考核成绩上单独划分创新点考核，以鼓励学生创新思维，即以独特新颖的方法解决问题的思维过程，突破常规思维的界限，以超常规或反常规的方法、视角去思考问题，提出与众不同的解决方案，从而产生新颖的、独到的思维成果[5]。

开展作品评比，可在实训实验教学中及学生创新能力培养中取得不错的效果。课程负责老师提前发放评审标准，在评比中，学生可对小组的完整方案设计进行描述，项目中的创新点及意义进行介绍，教师在考核评分上对创新内容予以考虑，综合作品设计合理性、先进性和学生作品实际运行调试情况进行评判。对于某些优秀的设计作品，还可以进行课程评奖，并颁发证书，从而激发学生创新设计和好胜心。

4. 课后的创新延续

实验实训翻转课堂课程结束后，由于实验实训内容设计中，考虑了学生竞赛与科研能力培养，因此，课程结束后应辅以相应的学生竞赛及科研的指引。推动学生持续地、积极地参与创新学习。

从强化实验实训“翻转课堂”教学模式改革的应用来看，学生学习及创新能力得到极大提高，学生反馈良好，为后续课程奠定了基础。同时，由于鼓励学生创新，将比赛内容引入课堂内外教学中，学生创新能力极大提高，大部分学生参与了多项比赛，参与创新创业训练项目，并在挑战杯、合泰杯和西门子杯等比赛中获得多个奖项。

五、结束语

翻转课堂通过对知识传授和知识内化的颠倒安排，改变了传统教学中的师生角色并对课堂时间的使用进行了重新规划，实现了对传统教学模式的革新[6]。将翻转课堂教学模式应用于实验实训教学，利用先进信息技术，实现学生多途径、多地点的学习，并对学生学习情况进行统计，很好地实现了教师与学生的互进和交流，教学效果得到极大提高。但同时也应注意，翻转课堂应综合考虑实验实训课程性质和课程内容，实现翻转课堂与传统课堂和多种教学模式相结合，切实提高课程教学质量，促进学生创新能力提高。

参考文献：

[1]齐军.美国“翻转课堂”的兴起、发展、模块设计及对我国的启示[J].比较教育研究，2015（1）：21-27.

[2]Bishop J L， Verleger M A. The flipped classroom： A survey of the research[EB/OL].http：//www.asee.org/file_server/papers/attachment/file/0003/3259/6219.pdf，2013-08-07.

[3]刘凤泰.关于实验教学改革的问题[J].实验技术与管理，2000，17（3）：6-10.

[4]张晓君，李雅琴，王浩宇，等.认知负荷理论视角下的微课程多媒体课件设计[J].现代教育技术，2014，24（2）：20-25.

[5]沈海晖.研究生创新能力与创新思维培养的研究[J].江西科技师范大学学报，2014，4（2）：79-82.