作物栽培学“翻转课堂”模式设计与应用

陈青春 刘鹏飞 蒋锋

【摘要】网络普及实现了信息传播方式革命性的改变。为了改变农学学生传统的学习方式，作者以作物栽培学课程为例，于2015—2017年构建了“微视频+网络虚拟仿真+课堂互动教学”的翻转课堂模式。教学实验结果表明，符合专业特点的翻转课堂模式能够提高学生学习的效率和积极性，能够部分解决农科学生理论教学和实践教学不同步的弊端。

【关键词】翻转课堂；虚拟仿真；微课；作物栽培学

【基金项目】广东省高等教育教学研究和改革项目（基于协同创新理念的作物学实践教学体系构建与实践）；“课程思政”示范课程建设项目（作物栽培学）；校级本科教学质量工程项目（作物栽培学精品课程）；校级教育教学改革研究项目（微课模式在《作物栽培学》课程中的应用）。

随着智能机以及网络的普及，信息获取的途径有了重大改变。在快节奏生活氛围的影响下，视频、音频、图像等直观形象的传播方式受到了热捧。在日常学习中，网络课堂逐渐成为首选。本文拟从翻转课堂由来及应用、作物栽培学课程特点、作物栽培学翻转课堂设计、课程效果及分析等四个方面进行介绍，通过课程教学实验结果展示，以期为提高农科相关课程教学质量提供参考。

一、翻转课堂的由来及应用

为了帮助缺席学生补课，2007年春天，两位化学教师乔纳森·伯尔曼（Jon Bergmann）和亚伦·萨姆斯（Aaron Sams）使用屏幕捕捉软件录制PowerPoint演示文稿的播放和讲解，并制作视频上传到网络。随着使用者的宣传，这些在线教学视频被更多的学生接受并广泛传播。因为课前观看了教学视频，传统的课堂讲解地位尴尬，针对这种情况，两位教师以学生在家看视频听讲解为基础，课堂时间让学生完成作业或做实验，并根据需要提供个性化辅导和帮助。这一“在家视频，课堂作业实践”的教学模式，逐步受到大众的关注。两位化学教师因此被称为翻转课堂的创始人。

近年来，翻转课堂模式得到了大力推广和发展。国内学者对翻转课堂的研究始于2012年，小学、中学、大学教师分别就语文、英语、计算機、医学等课程采用翻转课堂教学模式，均取得了良好的教学效果。翻转课堂结构图一般如图1。

二、作物栽培学课程特点

《作物栽培学》是面向农学及其相关专业开设的课程，是一门综合性、实践性很强的应用学科。它综合运用农业、植物学、生物学等许多学科的理论和技术，研究农作物生长发育规律、产量品质形成机理及其与环境条件的关系，探索通过栽培管理、生长调控和优化决策等途径，实现作物高产、优质、高效、安全和生态的理论、方法和技术。作物栽培学对推动我国作物生产具有不可替代的作用，具有极其重要的地位。通过学习，学生能够了解我国作物生产的现状、栽培的基本理论和技术、主要大田作物生长发育特性及栽培关键技术，并能根据生产实际情况，灵活运用所学知识，更好地为农业生产服务。

其内容包括：作物栽培学的性质任务形势、发展方向；作物生长发育、分类及区划；作物与环境的关系；作物产量和品质的形成规律；作物栽培的基本措施及大田作物水稻、玉米、花生、小麦、大豆、马铃薯、甘蔗、烟草、油菜、麻类作物和甜菜的生产状况、生物学特性和关键栽培技术。

三、作物栽培学翻转课堂设计

根据学校现行培养方案，作物栽培学理论课时数相对较少，实习实践安排相对集中，难以覆盖作物生长整个生育期，同时，理论课程和实践课程衔接存在时间差。传统的教学模式很难将两者同步有机结合，更无法实现课堂理论教学和田间时间的完美衔接。鉴于此，笔者将农业信息学课程中虚拟仿真显示技术与作物栽培相结合，构建“微视频+网络虚拟仿真+课堂互动教学”的翻转课堂模式（以作物生长发育这部分内容为例，通过计算机制作作物不同生长阶段的仿真视频以及录制作物不同生长阶段的实时生长片段，放在网络上，便于学生实时浏览、对应教材以及课程微视频进行学习）。参考Robert Talbert的翻转课堂结构图，整体设计如下。

（一）课前设计模块

1.教学视频的制作。根据学校及个人实际条件，教学视频采用自行录制和网络优秀的开放教育资源两种方式相结合。首先，在优质开放教育资源中，寻找与教学内容相符的视频资源作为课程教学内容，可以提高资源的利用率，节省人力、物力，也使学生接触到国际性优秀教师的最新教学内容。其次，结合广东及学校特色，有针对性地录制具有地方特色的作物教学视频。根据学生的实际情况对教学内容进行针对性讲解，在时间允许条件下根据不同班级学生的差异性多版本地录制教学视频。此外，鉴于作物栽培学实践性较强的特点，对于作物生长发育这部分内容，录制田间各生育阶段实时视频片断，对于无法获取田间实时生长片段的部分，利用虚拟仿真技术制作作物生长仿真视频；对于作物栽培技术章节内容，选择网络上优质科教视频作为补充。

根据微课精神，一般每段课程视频10分钟左右，尽量不超过20分钟，在课程网站上同步上传课程课件、拓展视频及思考作业，方便学生学习和巩固。

2.课前针对性练习。要求在学生看完教学录像之后，对录像中的收获和疑问进行记录。同时，学生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汇总疑难之处。利用“最近发展区”理论，帮助学生利用旧知识完成向新知识的过渡，对于学生课前的学习，通过课程中心信息发布进行引导，利用网络互动平台（QQ、微信等）进行交流互动，进而帮助学生了解彼此之间的收获与疑问，同学之间能够进行互动解答。

（二）课堂活动设计模块

在设计课堂活动时，充分利用情境、协作、会话等要素充分发挥学生的主体性，以完成对当前所学知识的内化。

1.确定问题。根据课程内容和学生观看教学视频、课前练习中给出的反馈，总结出一些有探究价值的问题。让学生根据理解与兴趣选择相应的探究题目。在此过程中，针对性地指导学生的选择题目。选题后，根据所选问题对学生进行分组（同一问题者组成一个小组，小组规模控制在5—6人）。然后，根据问题的难易、类型进行小组内部的协作分工设计。当问题涉及面较广并可以划分成若干子问题时，小组成员可以按照“拼图”学习法进行探究式学习，每个小组成员负责一个子问题的探索，最后聚合在一起进行协作式整体探究；当问题涉及面较小、不容易进行划分时，每个小组成员可以先对该问题进行独立研究，最后再进行协作探究。在翻转课堂个性化学习环境中，教师主要发挥领路人的作用，帮助学生制订学习计划和使用学习工具。

2.独立探索。独立学习能力是学习者应该具备的重要素质之一。从个体的发展角度来说，学生的学习是从依赖走向独立的过程。在翻转课堂的活动设计中，注重和培养学生的独立学习能力。从开始时选择性指导逐渐转变为学生的独立探究学习方面，把尊重学生的独立性贯穿于整个课堂设计中，让学生在独立学习中构建自己的知识体系。

3.协作学习。在翻转课堂中加强协作交互学习的设计。以小组为基本模块单元（一般5—6人），通过小组内成员协作，集思广益，取长补短，完成学习以及实践任务。在翻转课堂的交互性活动中，随时捕捉学生动态并及时加以指导，适时做出决策，选择合适的交互策略（头脑风暴、小组讨论、浅谈令牌、拼图学习、工作表等），保证小组活动的有效开展。

4.成果交流。在开学初为学生提供作物种子，让学生自行种植，观察记录。经过独立实践、协作学习之后，完成个人或小组的成果集锦。在课堂上让学生将自己的种植作物成果进行汇报展示，交流体验，分享种植管理的成功和喜悦。在成果交流中，除了本班师生，根据需要，邀请相关的专业教师进行点评互动。

除在课堂直接进行汇报之外，还可以翻转汇报过程，学生在课余将自己的种植过程以及汇报过程进行录像，上传至课程平台；老师和同学在观看完汇报视频后，在课堂上进行讨论、评价。

5.反馈评价。通过建立学生的学习档案，注重对学习过程以及学习结果的评价，此外，尽量做到定量评价和定性评价、形成性评价和总结性评价、对个人的评价和对小组的评价、自我评价和他人评价之间的良好结合。评价的内容主要涉及问题的选择、独立学习过程中的表现、在小组学习中的表现、学习计划安排、时间安排、结果表达和成果展示等方面。

四、课程效果及分析

实际课程学习表明，“微视频+网络虚拟仿真+课堂互动教学”的翻转课堂模式实现了个性化学习和创新学习。在观看视频阶段，学生可以利用多种装备登录课程平台进行学习，完全可以按照自己的节奏和步调掌握学习。此外，学生在课前的视频学习中已经对所学知识有了一个全面的了解，课堂上对所学知识进行系统化和整体化处理后，学生有机会进行协作探究，自己发现问题，解决问题，培养批判性思维和创新能力。作物栽培学课程实际效果表明，在新的教学模式带动下，学生表现整体较好，考研率和从事本专业工作比例大幅增加。“微视频+网络虚拟仿真+课堂互动教学”的翻转课堂模式在一定程度上调动了学生学习的积极性和主动性，提高了学习效率，增强了学生对专业的热爱以及投身本专业的决心（表1）。

五、展望

翻转课堂教学模式的诞生，应该说既是教育教学改革创新发展的结果，也是信息技术特别是网络技术发展应用的结果，它代表了教育改革的方向和趋势。乔纳森·伯尔曼和亚伦·萨姆斯开创的翻转课堂被认为“可能是自欧洲文艺复兴以来的教室授课模式之后的重大变革”。随着家庭、城市带宽的扩增，互联网的普及化，智能手机、平板电脑等载体的大众化，信息资讯网络化学习成为课堂学习外的必然补充，因此可以说，翻转课堂的诞生是偶然的，也是必然的。

不同的学科、不同的课程，教学方法和手段差异较大。在实际的教学改革中，应该根据学科以及课程特点，因科制宜；根据学校自身硬件以及学生基本条件，因校制宜。翻转不等于取消课堂教学，根据课程实际特点，有针对性地开展部分或者全部翻转。在现行培养机制条件下，所有课程全部翻转尚不现实，我们可以结合实际情况，量身打造适合自己课程的翻转模式。相信隨着国家教育改革的推进，翻转课堂模式将会受到更多青睐。

【参考文献】

[1]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（04）：46-51.

[2]王卓，宫建美，张磊，等.翻转课堂教学模式在儿科护理学实训教学中的应用[J].护理研究，2018（03）：477-479.

[3]李姝.“翻转课堂”教学模式在小学品德与社会中的应用研究[J].考试周刊，2018（20）：20.

[4]陈本东.翻转课堂在初中数学教学中的应用[J].考试周刊，2018（20）：73.

[5]王润清.成人高校翻转课堂教学模式研究——基于上海开放大学黄浦分校的案例分析[J].成人教育，2018（02）：19-25.

[6]巩红冬，李彪，王玉林.基于混合式教学的植物学课程翻转课堂构建[J].中央民族大学学报：自然科学版，2018（01）：70-72，77.

[7]邓巧玲，孙琼.翻转课堂教学模式在高等数学教学中的研究[J].考试周刊，2018（17）：61，63.

[8]王季秋.翻转课堂在高职英语教学中的应用与实施策略[J].北京工业职业技术学院学报，2018，64（01）：109-112，117.

[9]金石梅，赵国宏，李永珍，等.翻转课堂下《信息技术与课程整合》课程资源的设计与开发[J].教育教学论坛，2018，346（04）：230-232.

[10]余鹏.基于翻转课堂药物分析学教学模式探索与思考[J].信息记录材料，2018，19（03）：242-246.

[11]杨俊玲.基于微课的翻转课堂教学方式的再应用——以《计量经济学》为例[J].教育教学论坛，2018，345（03）：137-138.

[12]Robert Talbert.Inverting the Linear Algebra Classroom[J/OL].http：//prezi.com/dz0rbkpy6tam/inverting-the-linear-algebra-classroom

[13]曹卫星作物栽培学总论（第二版）[M].北京：科学技术出版社，2011.

[14]胡铁生.“微课”：区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究，2011（10）：61-65.

[15]王文静.维果茨基“最近发展区”理论对我国教学改革的启示[J].心理学探新，2000（02）：17-20.

[16]Death Knell for the Lecture： Technology as a Passport to Personalized Education[OL]http：//www.nytimes.com/2011/12/06/science/daphne-koller-technology-as-a-passport-to-personalized-education.html？pagewanted=all&_r=1&， 2011-12-06.