翻转课堂在冶金传输基础课程教学中的应用

贾利晓 宋联美 贾平

摘  要 为适应洛阳理工学院从教学型大学到应用型大学的转型发展需要，将翻转课堂应用于冶金传输基础课程教学中，通过采用模块化教学，结合课程特色，对课程的教学内容进行合理设计，并结合适当的网络平台，激发学生的学习热情和兴趣，增强教学效果。

关键词 翻转课堂;冶金传输基础;教学设计;UMU教学平台

中图分类号：G642.3    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）02-0041-04

1 前言

2013年，洛阳理工学院被确定为河南省首批五所转型发展试点院校，学校将从原来的教学型大学转变为应用型技术大学。在转型发展的前提下，理论教学环节缩减，实践教学环节增强。课时压缩必然要求学生在有限的时间里获取更多的知识，翻转课堂也将成为更适当的教学模式。

2 翻转课堂及其特点

翻转课堂通过适当调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生[1]。采用翻转课堂教学模式，教师借助计算机和网络技术，利用教学视频把知识传授过程放在课堂外，允许学生选择最适合自己的学习方式接收新知识，确保课前能够进行深入的学习;在课堂上进行知识内化的过程，以便学生之间、学生和教师之间有更多的沟通和交流，确保课堂上能够真正引发观点的相互碰撞，将问题引向更深层次[2]。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，实现对传统教学模式的革新[3]。

在这种教学模式下，课堂内的宝贵时间，学生能够更专注于主动的基于项目的学习，研究解决课程学习过程中大多数学生所面临的共同难题，从而获得更深层次的理解。教师不再占用课堂的时间来讲授信息，这些信息需要学生在课后完成自主学习，他们可以看视频讲座、听播客、阅读参考书，还能在网络上与别的学生讨论，能在任何时候去查阅需要的材料。教师也能有更多的时间与每个人交流。

3 冶金传输基础课程特色

冶金传输基础是洛阳理工学院材料成型及控制工程专业的一门专业基础课，理论性和实践性都很强，概念多且抽象，以宏观化学反应为最终目标，将动量、热量、质量传输有机结合在一起。通过本课程的学习，要求学生掌握三种传输现象的基本概念、基本理论和基本分析方法，理解生产过程中的传输理论基础，使学生具备初步分析和解决生产工艺过程中实际问题的能力，为改进各种材料加工过程和设备的设计、操作及控制奠定理论基础。它以高等数学、大学物理、物理化学等课程为基础，进一步向冶金应用理论延伸，作为深入理解专业知识的理论与工具，起到承上启下的重要作用[4]。本课程内容庞杂，物理概念抽象，计算公式繁多，数学推导烦琐，一直被公认为“教师难教，学生难学”的一门专业基础课程[5-6]。

基于学校向应用型本科院校转型发展以及教学改革与发展的需要，课堂教学的理论课时不断减少，但课程主要内容没有减少，这就导致各部分内容讲授得不够深入，针对性不强，学生并没有根据专业知识的需要真正掌握问题的实质。同时，因为本课程内容涉及大量的数学和物理内容，使课程的学习难度明显增加，学生在学习中感觉学习难度太大，从而对课程产生“反正学不会，干脆不去学”的现象。针对这种现象，尝试将翻转课堂教学模式应用于该课程的教学过程中，以强化教学过程，优化教学效果。

4 翻转课堂在冶金传输基础课程中的应用

翻转课堂从2007年开始出现，2011年以后迅速扩展。该教学方法要求学生在课前通过多种渠道先学习。“先学”是让学生先獨立思考，培养学生追求知识、自主学习的习惯和善于学习的个性品质。在冶金传输基础课程教学中，采用翻转课堂教学模式，要有适当的教学方法和教学设计。以下从教学方法、教学设计、教学平台和教学效果四个方面来阐述翻转课堂的具体应用。

采用模块式教学法  模块式教学法的提出始于20世纪70年代，是一种以现场教学为主，以技能培训为核心的教学模式，初期阶段主要应用于职业技能培训，后来逐渐应用于全日制本科教育教学中。根据对学生的培养要求，通过课程模块间灵活合理的搭配，培养学生宽泛的基础人文素质、基础从业能力和专门职业能力[7]。在课程教学中同样可以使用模块式教学法，根据课程教学目标，以学生的能力培养为主线，将课程的全部内容划分成若干个模块，每个模块解决一个或几个主要问题;然后通过各个模块之间的联系，将整个课程内容结合起来，形成一个有机整体，以达到先掌握各模块的知识，再掌握课程全部知识的最终目的。

在冶金传输课程教学中，根据课程教学目标，首先将课程内容分为动量传输、热量传输和质量传输三大模块，然后对每个模块进行细分，经过课题组的慎重思考和反复研究，确立表1～表3所示涵盖本课程的核心知识点。在这些知识点中，对于难度低的部分，上课直接讲授或由学生自学解决;对于难度较高的部分，制作微视频教学资源。学生在课前可以先分析课程资源，根据学习能力和学习水平对视频内容进行取舍，进行线上视频学习，并进行针对性的练习和少量快速测评;然后在课堂上，教师对知识点进行归纳和总结，并组织学生分组进行课堂讨论，内化、吸收所学内容，真正实现先学后教的课堂翻转，增强学生的学习效果。

教学模型的设计  根据对课程内容的分析和模块的划分，在每个学习模块，教师在课前设置若干问题，让学生带着问题去看教学视频，通过观看视频初步理解所学模块的内容并解决教师所提出的问题;对于学生通过观看视频仍然不能解决的高难度问题，教师在课堂上通过组织讨论、互动和竞答来解决;课后，教师可以留一定量的练习题使学生进一步巩固所学内容。

以动量传输模块中的“实际流体总流的伯努利方程”为例，教师在课前先提出问题来引导学生：1）什么是稳定流？稳定流有哪些特点？2）什么是缓变流动？缓变流动在有效断面上符合什么样的力学规律？为什么要假设在缓变流动的前提下来讨论总流的伯努利方程？3）总流的伯努利方程如何表达？适用于什么样的工程条件？4）如何应用伯努利方程来解决工程实际问题？学生带着问题观看教学视频并初步回答。在视频观看过程中，学生对发现的新问题或教师提出的难以解决的问题，可以通过邮件、微信、QQ以及UMU教学平台留言等多种形式与教师进行沟通，由教师收集学生在学习中存在的难题，在课堂教学中集中解决。

例如：问题1）、2）比较容易，通过观看视频，学生可以直接得到答案;但3）、4）两个问题由于与生产实际联系紧密，难度较大，学生仅靠观看视频难以完全自行解决，因此可以通过观看视频，先有一个初步印象，等到课内教学时在课堂上展开讨论，并列举一到两个实际工程案例，让学生通过解决实际问题来强化视频中所讲解的知识，充分理解伯努利方程的内容及其实际应用。

对问题3）、4），在课堂上可以提出问题分组展开讨论：1）直角坐标系下的伯努利方程是如何得到的？其中的每一项有什么含义？2）总流与流束的关系是什么？总流有什么特点？3）积分过程中为什么要用平均速度和平均能量损失来代替不同位置处的流速和能量损失？4）伯努利方程的使用条件是什么？利用该方程可以求解哪些物理量？通过这几个问题的分组讨论，以及讨论后教师的总结和点评，使学生强化对伯努利方程表达形式、使用条件和应用场合的认识，然后通过示例充分掌握伯努利方程的实际应用。对于基础较差、课堂上没有充分理解的学生，还可以通过课后答疑的形式进一步强化教学内容。教师也可以把学生中普遍存在的共性问题更新到课件和教学视频中，方便后期的教学工作。

为了使学生牢固掌握伯努利方程的应用，教师可以留一些相关练习题供学生进行强化训练。除了课本上的练习题外，教师也可以安排参考书上的习题或自编一些习题，供不同程度的学生练习。

UMU教学平台的应用  要实现课堂的翻转，首先需要选择一个合适的学习平台，把学习资源放在这个平台上供学生使用。UMU互动平台是一种知识分享与传播的学习平台，可以实现“互联网+教育”模式，有手机客户端和电脑客户端两种机制。在这个平台上，不仅可以制作微课，进行师生互动，还可以进行移动考试和开课签到，更重要是的可以实现课堂的翻转。使用UMU平台，可以提供丰富的互动与移动学习方式，学生可以在现场发起调研、提问，激发相互分享，也可以远程参与微课、直播，促进彼此交流和互动，从而实现混合式教学和社交化学习。UMU平台可以实现从课程创建到学习管理、从内容众创到在线翻转课堂、从学习任务管理到社交化学习群的学习管理全过程。

在教学过程中为了方便教师和学生互动，本课程选择使用UMU教学平台。上课前，教师先把教学视频和预设问题上传至UMU平台，供学生自学和测评;在课堂上利用该平台进行讨论和在线测评;课后在该平台上进行辅导答疑，还可以进行阶段性问卷调查和测评，以掌握学生的学习动态以及对所学内容的掌握程度。

教学效果  通过将翻转课堂这种新的教学模式应用到冶金传输基础课程教学过程中，大幅度提高了学生学习的积极主动性，与上届采用传统教学模式的学生相比，期末考核平均成绩提高13.5%。

5 结语

翻转课堂是一种新型教学模式，由于课前的预习，学生上课时心中有数，也显著提高了课堂参与度，不仅从被动的知识接收者转变为协作、探究活动的主动参与者，而且培养了团队精神，提高了综合素质。在分组讨论时，通过将不同学习程度的学生进行合理分配，可以促进学生之间的相互带动，提高学习效率，优化学习效果。课堂上的讨论和探讨以及课后的复习和总结，可以使学生牢固地掌握所学知识。同时，教师从单一的知识传授者转变为学生学习的引导者和帮助者，做到了以学生为本，提高了教学效率。

参考文献

[1]何克抗.从“翻转课堂”的本质，看“翻转课堂”在我国的未来发展[J].电化教育研究，2014（7）：5-16.

[2]张新明，何文涛.支持翻转课堂的网络教学系统模型探究[J].现代教育技术，2013，23（8）：21-25.

[3]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（4）：46-51.

[4]岳强.冶金工程专业传输原理课程教学的创新探索与实践[J].教育教学论坛，2014（13）：212-213.

[5]王超，袁守谦，杨双平，等.冶金传输原理教学方法改革[J].中国冶金教育，2009（4）：42-43，52.

[6]華建社，赵西成，王明军.冶金传输原理课程多媒体教学的实践与思考[J].西安建筑科技大学学报：社会科学版，2006，25（3）：70-72.

[7]宋朝霞，俞启定.基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J].远程教育杂志，2014（1）：96-104.