翻转课堂教学模式在工程训练中的应用探究

2018-09-05赵成龙石南辉刘科明贾广攀刘树胜

山东电力高等专科学校学报 2018年4期

赵成龙，石南辉，刘科明，贾广攀，刘树胜

（钦州学院，广西钦州 535011）

1 翻转课堂教学模式的特点

结合各高校工程训练中心现有的教学模式，我们不难发现，当今的实践教学主要以保护学生安全为主，这样导致教师成为教学活动的主体，多采用重“教”轻“学”的传统教学模式［1］。这种填鸭式、灌输式的教育方式使学生处于被动接受状态，课堂参与积极性难以维持，走神的、睡觉的、卖呆的、玩手机的应有尽有。针对这种教学现象，结合当今的网络信息技术，翻转课堂教学模式得以产生。

1.1 教学环节与现代化信息工具紧密结合

在互联网时代背景下，笔记本电脑、手机、平板电脑等通讯工具成为学生的掌上明珠，“宁可不吃饭，手机不能没有电”的现象在学生群体中流传，不论是上课、吃饭、睡觉前时时刻刻都关注着手机。利用这一特点，将翻转课堂融入到里面，学生可以随时随地进行自主学习。教师将提前做好的微课视频上传到网络，学生到网站下载后即可根据自身的实际情况，灵活的进行教学视频的观看，而不是集中起来进行学习。如2015年清华大学成立了“数据科学与工程”专业硕士学位项目，该项目打破了原有的硕士研究生招生模式，因原来的选拔人才方式存在一定的局限性，该项目采用混合式的招生和培养模式。在招生录取环节，学生参加全国研究生入学考试后，专业笔试将被在线课程学习代替，面试则重点考核创新实践能力；在培养环节，该项目所有课程都将采用基于在线课程学习的翻转课堂，学生通过 “学堂在线”平台学习理论知识，定期到校园在课堂里与老师、同学研讨，并针对实际问题开展专业实践。

1.2 教学过程安全可靠

工程训练课程不同于一般理论课程的教学，存在一定的危险性，同时工程训练面向全校学生展开，学生根据所学专业不同，对机械、电气等设备设施的掌握情况也不一样。为防止安全事故的产生，若采用传统的教学方式，课堂上以教师演示操作为主，则给学生留有动手操作的机会很少，这与我们开展工程训练、培养学生工程素养、提高学生动手能力的教学目标相矛盾；若直接让学生自主操作练习，则很可能因为没有实践经验，造成不必要的人身伤害，另外也会增加机械设备故障的产生。如我校工程训练中心开设的机械装调与维修课程，该工种综合性较强，涉及机械、电气、液压、气动等多方面的知识，现采用翻转课堂教学模式，教师通过录制微课，将重难点与操作规范列出，上传到网络共享平台，学生进行实践操作之前先要学习理论知识、网络课程、虚拟仿真，最后进入到实训车间，此时学生已经有一定的知识基础，对数控机床及各元器件有了初步的了解认识，然后有目标的进行实践学习，从而降低了学生安全事故的产生，也避免了因操作不当给机械设备带来的损坏。

1.3 教学内容短小精悍

在我们实际上课教学及观看其他高校实训中心教学情况时，不难发现有部分学生一直在用手机录制老师上课过程，然后带回去观看，其主要原因为上课人数多，看不清老师操作演示的过程，听不清老师所讲内容。但这样上课的时间都用来录像了，没有能够充分有效的利用课堂。况且手机录像占用内存较大、像素模糊、声音不清晰，还会出现卡顿现象。

翻转课堂的教学主要结合微课视频，该视频一般情况下比较简短，大多数的视频只有几分钟的时间，10 min左右最为适宜，这个时间比较符合学生的身心发展特征，注意力集中，不会使学生在观看过程中产生视觉疲劳；视频的容量比较小，一般不会超过几十兆，方便学生进行下载与存储，查找起来也比较容易；另外，翻转课堂教学视频内容精炼、重难点突出、针对性强、教学目标明确，每个视频都是对特定的问题进行讲解，更有利于强化学生的学习［2］。同时，网络视频教学具有暂停、回放等功能，学生可以自主进行调节，重复观看，用来弥补课上遗漏的知识点。如可汗学院利用了网络传送的便捷与录影重复利用成本低的特性，上传教学影片超过2 000段，每段视频长度约10 min，从最基础的内容开始，以由易到难的进阶方式互相衔接，到目前为止，已有13亿人次观看他的YouTube“教学录像”。丰富了人们的知识来源，提高了大家的学习兴趣。

2 翻转课堂教学模式在工程训练中的意义

个性化学习、针对性教学的思想和实践早已有之，今日“翻转”技术应运而生。伴随着《中国制造2025》国家战略、德国“工业4.0”战略的实施，高等工科院校要培养适应社会主义现代化建设要求，具有工程实践能力和创新能力的工程技术人才，在大学设立工程训练中心不矢为一种理想选择。我国每年培养的机械工程类毕业生是美国的4倍、德国的10倍，但我国工程师平均参与创造的GDP却只有美国、德国的5%～10%，传统的教学模式应用在工程训练教学中存在一定的弊端［3］。结合时代背景与国家发展战略，翻转课堂教学方式的实施有何重要意义呢？

2.1 优化教学过程

哈佛大学物理学教授Eric Mazur通过教学实验指出：“传统教学只注重学习过程的第一步——‘信息传递’，并把这一过程放在最重要的环节，也就是课堂上；但却忽略了第二步——‘吸收内化’，传统上把这一过程放在缺少帮助的课后环节”［4］。目前高校工程类学生的培养主要分为理论教学与实践教学两部分，但由于受到课时数量、设备不足等条件的限制，将大部分精力放在了学生课堂教学上。同时，为了方便管理，一般将学生工程训练课程集中安排在同一时间段，如学期开始或学期末，则出现学生根本没有理论基础就要学习实践操作，或理论课程都忘的差不多了，才过来实训练习，理论与实践两个教学环节严重脱节，对学生的学习带来很不利的影响。

翻转课堂教学模式的实施，使得教学过程得到很好的优化与改善。学生上完理论课，就可以及时登录网络教学平台，观看实训教师录制的操作过程，对机械设备及元器件有更直观的认识，使课堂内容得到进一步的深化；在进行实训课之前，学生同样可以根据自身的知识水平、实训课程的安排，有选择性的观看教学视频，起到温故知新的作用，从而避免了对教师的过分依赖。翻转课堂为学生提供了自主发展的时间、空间和技术支持。

2.2 增强师生互动

理工类的教学不同于文史类，课本知识相对复杂，学生学习难度大，许多公式、计算较为抽象化，学生很难理解。如果在教学活动中，缺乏师生互动，同学之间交流，只有老师在讲台一味地讲授，很容易把问题积累的越来越多，最终学生自暴自弃，老师讲再多也无济于事。有些老师认为，不是不想增加师生之间的互动学习，而是教学任务量太重，课上时间都讲授不完，根本没有空余的时间用来与学生交流。翻转课堂教学模式的出现则得到了有效的改善。

美国高等教育信息化协会（EDUCAUSE）认为，“颠倒的教室模式”创造了一个教学模式的转向：由过去静态的、独白的教学转向师生互动。翻转课堂将属于课上教学的时间留在了课后，学生通过观看网络视频、查阅资料等方式进行自主学习，记录并发现问题；而把原本属于课后学生思考分析问题的时间搬到了课堂或实训室，由学生提出疑惑、陈述观点，教师集中进行讲解或演示操作，从而减少了知识传授环节，提高了课堂效率，增加了学生学习的积极性，学生还可以通过互联网共享平台，给教师留言，与教师交流对话，将问题发布在网上，由教师或学生共同回答；另外，教师也可以实现统一下发教学任务、布置课堂作业等，既增强了师生间的感情，也方便了教师教学的管理。

2.3 提升教师水平

翻转课堂教学提倡以 “教师为主导，学生为主体”，提高学生学习能力的前提实质上对教师的教学水平有了更高的要求。工程训练中心师资队伍普遍以工程师、高级工程师为主，技术技能过硬、但学历偏低，现代化信息水平和视频技术掌握不足。翻转课堂教学模式的产生有利于创新教学理念、转化教师角色、完善知识储备、提升综合素质。

伴随着教育信息化时代的到来，对工程训练中心的教师来说既是机遇又是挑战，不仅要求教师掌握专业的技术技能，还要借助互联网教学平台，将信息化技术与教学研究有机结合。要求教师熟练掌握计算机与互联网技术，从而调动了教师学习的积极性、主动性，深化了终身学习的理念。如我校工程训练中心教师每年都积极参加 “广西高校教育教学软件应用大赛”，所制作的微课教学视频多次获奖。同时，教师也根据所任教工种特点及上课学生水平，有针对性的自制教学视频，带动了学生及教师的共同进步与发展，推动了课程改革与实践。

3 我校工程训练中心教学现状分析

3.1 多层次的工程训练课程

钦州学院工程训练中心自成立以来，紧密结合实际，面向全校学生开展工程训练教育，着重培养学生的工程实践能力、综合素质和创新精神。根据学生所学专业的不同，针对机械类、近机械类、非机械类专业学生开设了工程训练I、工程训练II、金工实习三门课程。教师在上课过程中，需要先进行安全教育，然后再理论教学加操作演示，最后学生才可以自己动手操作练习，但是因学时有限，学生的学习效率低，积极性差，在规定的时间内很难完成对零件的加工。针对这种现象，进行翻转课堂在工程训练课中实践研究，期望可以提高教学质量，学生做到有所学，有所获。

3.2 师资力量不足

我中心现拥有教授、副教授、高级工程师、工程师、高级技师、技师等组成的“双师双能”型的教学团队，能够提供高水平技术技能指导，但计算机及网络平台建设人员缺乏，无法有效的开展网上授课及教学。翻转课堂教学的开展，需要结合互联网进行，应合理优化教学资源，加强人才引进，优化实践教师队伍建设。

3.3 传统教学模式占据主导地位

工程训练中心已经具备实现翻转课堂教学方式的硬件设施，部分实训室已配有实训监控设备，学生可直接通过互联网观看教师的实践操作过程，但是大部分工种的教学仍实施传统的教学方式，现代化教学资源没有得到充分的利用，新的教学方式很难融入到教师的课堂中。

4 翻转课堂教学模式在工程训练中的实施策略

在“互联网+”背景下，坚持“实训资源共享性”原则，树立“以学生为中心”的教育理念，通过翻转课堂教学模式，教师引导学生，学生可根据自身的实际情况进行有针对性的学习，这样既可以增强师生之间的互动、学生之间的协作，又可以提高学生学习的主动性，更好的掌握所学内容。

4.1 完善网络实训信息平台建设

翻转课堂借助互联网技术，结合现有的实训教学基地，完成网络实训共享平台的建设，可以使学生充分利用学习时间，实现“线上”和“线下”学习同步进行。

4.1.1 建设信息资源平台

工程训练中心教师根据自身所教授专业，结合现有的实训设备，按照教学大纲要求与人才培养方案，共同完善信息系统平台建设。主要包括网络教学平台、精品课程平台、在线测评平台、课程资源平台等。教师主要任务是上传教学资源，并不断更新，学生可以根据实训课程安排，快速进入各个教学模块，检索、浏览实训资源，下载所需教学材料、教学项目、教学软件、教学录像等，进行提前预习或后期用来复习。

4.1.2 建设信息管理平台

网络实训信息平台的管理主要依托于实验室管理系统，由专门的实验室管理员负责，他们除了管理日常的实训场地、维护实训设备外，还需负责实训信息平台的推广与共享，通过申请、审批等流程实现实训资源在全校、兄弟院校的共享。其次，具体到单一的教学模块，主要由任课教师进行管理。

4.1.3 建设信息交流平台

信息交流平台主要包括教师之间的交流与师生之间的互动。教师之间的交流主要是增加理论教师跟实训教师之间的沟通，合理安排教学内容，避免各教学环节的脱离；师生之间的互动则主要是教师为学生答疑解惑，满足学生需求，学生可以用学号登录网络实训信息平台，完成在线学习及考评，发表自己的观点与疑惑，也可提出相关的意见建议，然后教师进行集中或一对一的解答。

网络实训信息平台除了可以实现翻转课堂的教学外，还可以宣传工程实训中心的办学特色、校企合作、技术技能大赛，提供相应的岗位需求等，增加学生信息来源，扩大学校招生就业。

4.2 优化实训教学过程设计

翻转课堂教学需改革传统的教学模式，树立“以学生为中心”的教育理念，充分发挥学生的主体性、能动性和创造性，优化实训教学过程设计，推动人才培养改革与创新。

4.2.1 实训前学生进行自主学习

该环节要求任课教师结合自己教授内容及学生水平制作微课演示视频、教学大纲，在上课前一周，要求学生在线观看或下载学习。其中视频内容不宜过长，重难点突出，要求学生做好记录，对不懂内容及时标出，先通过同学之间相互交流或上网寻找答案，最后将实在不明白的内容带到课堂，集中解答。这样不仅提高了学生学习的积极性，也为课上学习打好基础，给学生留有更多的时间去动手实践［5］。

4.2.2 实训中教师答疑，学生操作

课上学生提出问题，教师集中讲评，然后结合实际，给学生演示操作。这个过程中，要求教师进一步强调重点难点，以及容易发生的安全事故，最后，根据上课班级具体人数及设备数量进行分组练习。此时学生已经有一定的理论基础，更容易理解。使学生懂得为何做，如何做，在动手操作过程中总结经验与方法，发现问题，解决问题，如此一来，节约了老师理论讲解的时间，充分利用了课堂资源与上课时间。

4.2.3 实训后撰写报告

课上学生的动手实践能力得到了训练，课后学生需要对所学内容进行整理总结，进一步加深学习印象。同时写出通过工程训练课，带给自己的收获与体会，培养学生的工程素养，并提出意见，以便于在以后的教学中加以改进。

5 翻转课堂教学模式在工程训练中的应用效果分析

该课题的研究主要通过对我校机械与船舶海洋工程学院，车辆工程本科专业15级1班51名学生进行《数控车床实训》课程翻转课堂教学模式采取调查。调查的主要形式为调查问卷、教师教学过程安排与学生任务完成情况。

5.1 调查问卷情况分析

通过对该班发放51份调查问卷填写表，收回51份，调查结果显示：42.16%的学生对翻转课堂教学方式感到非常喜欢，29.36%感到比较喜欢；52.39%的学生认为翻转课堂教学与传统教学相比教学效果更好；63.28%的学生认为翻转课堂非常有利于提高自己的自学能力；31.16%的学生大约花费2 h以上时间进行提前预习；78.36%的学生认为教学视频对课堂教学非常有帮助；68.25%的学生愿意在课堂中能够参与更多的互动。与此同时，有15.37%的学生课前不进行预习工作；20.79%的学生认为课前预习自律性差，不能按时完成。

通过调查问卷数据分析，可以得出大部分学生对翻转课堂教学模式比较认同，并会拿出一定的时间进行课前预习，提高了学生学习的积极性、主动性与课堂参与程度；但不难发现有少数学生自律性差，没有课前预习的习惯，则还需要教师日后多多给予帮助与鼓励。