翻转课堂在电子技术基础教学中的应用分析

李德鑫 贾珍珍 余安喜 张亮 杜湘瑜

摘  要：习近平总书记在十九大报告中关于“加快一流大学和一流学科建设，实现高等教育内涵式发展”的论述，对于大学教育提出了更高的要求。文章围绕翻转课堂在大学教学中的应用，以电子技术基础为例，从翻转课堂的现状、电子技术基础课程教学实践的现状及存在的问题入手，概括了翻转课堂在大学教学中的“双刃效应”。并针对翻转课堂带来的挑战，分别从学生、教师、教学管理者、技术的角度思考应对之策，以期为翻转课堂的教学实践、电子技术基础课程改革以及大学教育改革提供可参考的建议。

关键词：翻转课堂;电子技术基础;大学教育;课程改革

中图分类号：G642 文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）06-0086-05

Abstract： General secretary Xi Jinping put forward higher requirements for university education in the 19th national congress reports： "Accelerating the construction of first-class universities and first-class subject disciplines and realizing the connotative development of higher education". This paper focuses on the application of the flipped classroom in the university courses with a case study of Fundamentals of Electronic Technique， starting with the current situation of the flipped classroom and the current situation and problems of the basic teaching of electronic technology， and summarizes the double-edged effect of the flipped classroom in the university teaching. In view of the problem of how to develop the advantages and avoid the disadvantages of the flipped classroom， this paper rethinks it from the perspectives of students， teachers， teaching managers and technology， with a view to providing reference suggestions for the teaching practice of the flipped classroom， the curriculum reform of the fundamentals of electronic technique and the reform of university education.

Keywords： flipping classroom; Fundamentals of Electronic Technique; university education; curriculum reform

一、翻轉课堂的基本理念

近年来，随着信息技术的发展，翻转课堂（Flipped Classroom 或Inverted Classroom）教学模式在教育领域激荡起一股变革的洪流。翻转课堂即是改变传统教学的方式，通过重新分配知识传授与知识内化过程的空间与时间要素，使知识的受众群体相对独立地完成知识的学习、知识框架的构建，并进一步通过知识传授者的引导与启发，完成知识的内化、发散与应用等。翻转课堂提倡“以学生为中心”的个性化教学理念，通过重构传统教学中师生的角色关系，实现对传统教学模式的颠覆性创新。目前，翻转课堂已经引起国内外高校的广泛关注，并取得了良好的教学效果。

（一） 翻转课堂的起源

2006年，美国林地公园高中（Woodland Park High School）的两位科学老师为给因病而无法上课的学生补习功课，通过录制软件结合课程所用PPT演示文稿，将课堂讲授知识的过程录制成教学视频，从而方便学生在家自主的学习。此后，他们开始重新思考教与学的过程，并提出了“翻转课堂”的教学理念。[1]2011年，著名的教育性非盈利机构——可汗学院创始人，萨尔曼·可汗在TED大会上做了关于翻转课堂的专题介绍，使得翻转课堂成为教育领域的研究热点，逐渐为各个国家众多教师所熟知，并成为全球教育界广泛关注的新型教学模式。[2]作为翻转课堂的基础内容，教学视频成为了课下时间联系教师与学生的纽带，而可汗学院、Coursera、EDX、Udacity以及国内的慕课、学堂在线、好大学在线等一大批网络平台、机构为翻转课堂的发展奠定了数字化技术基础。

（二） 翻转课堂的定义与特点

所谓翻转课堂，主要是指在信息化环境中，课堂教师提供以教学视频为主要形式的学习资源，学生在上课前完成对教学视频等学习资源的观看和学习，师生在课堂上一起完成作业答疑、协作探究和互动交流等活动的一种新型的教学模式。传统课堂和翻转课堂的各要素对比情况如表1所示[3]。

通过以上对比，可以将翻转课堂的特点概括为教学理念的颠覆性、师生关系的互动性、教学模式的多样性及教学资源的开放性。

1. 教学理念的颠覆性

由于传统课堂通常包括知识传授和知识内化两个阶段，而知识传授和知识内化分别是通过教师的课上教学与课下作业来完成的，因而“以教师为中心”成为传统课堂实践的关键。相较而言，翻转课堂的知识传授将通过信息技术的辅助在课后完成;而知识内化则被“搬到”课堂，经由课堂上教师与学生之间的讨论，如作业答疑、小组协作及师生交流等形式而完成，从而形成对传统课堂教学理念的颠覆。

2. 师生关系的互动性

师者，传道授业解惑也。自古以来，教师在教学过程中都有着不可撼动的地位。正因此，在传统课堂的师生关系中，教师通常象征着知识的传播“圣人”和“演员”，而学生则处于知识的被动“执行者”和“接受者”。在翻转课堂的师生关系中，教师的角色发生了转变，化身为学生学习的亲密“伙伴”与教学活动的“导演”;而学生则是转变为学习活动的“主角”和“互动者”，能够更好地按照自己的进度进行高效地学习。

3. 教学模式的多样性

翻转课堂将更多的教学时间以视频教学、多媒体教学等方式留在了课下，并在课堂上以苏格拉底式教学、探究性学习等方式，在不减少基本知识展示量的基础上，让学生完成学习任务。由此可见，翻转课堂将是对传统课堂教师板书、演示文稿教学的一种颠覆，与此同时，这也将改变传统课堂学生填鸭式学习的不良现状，使得学生能够在一种交互协作的学习氛围中，更加客观地了解自己的学习情况，并控制自己的学习进度。

4. 教学资源的开放性

除开传统课堂的课本和习题册，翻转课堂中增加了教学视频、多媒体材料及互联网资源等开放性教学资源。例如，教学视频主要针对某个特定知识点，长度通常控制在10分钟左右。学生在课下进行视频学习，可以以暂停、回看等形式加深对知识的理解。这种开放性教学资源的增加能够便于学生对学习内容的复习与巩固，并在相对轻松与自由的学习氛围中系统的自我学习管理。

结合翻转课堂的特点，本文以电子技术基础课程为例，根据教学现状与问题，总结了翻转课堂在大学教学应用中的“双刃效应”，并展开多视角的思考。基于以上思路构建的文章金字塔性框架结构如图1所示。

二、电子技术基础课程教学的现状与问题

（一） 课程介绍

电子技术是根据电子学的原理，运用电子元器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学，主要包括信息电子技术和电力电子技术。其中信息电子技术根据处理信号在时间以及变化幅度上的不同，又可以划分为模拟（Analog）电子技术和数字（Digital）电子技术。电子技术是研究电子器件、电子电路和电子系统及其应用的科学技术，已经应用于人们生活的方方面面，为人类的发展带来了深远的影响。

电子技术基础课程内容涵盖了《模拟电子技术》和《数字电子技术》两门课程中大部分的基础性概念和知识点，具有基础性、抽象性、实践性的特点，可以为非电类专业的学生提供后期专业课程所需的电子方面的基础知识。

（二）课程现状

结合国防科技大学电子技术基础教学实践，作者将经典教学方法的现状做以下方面归纳：

1. 知识传授

类似于许多大学课程，电子技术基础采用多媒体教学模式，以多媒体课件引导为主、板书为辅，依照教案与教学日历，通过课堂教学、组织讨论、课后作业、阶段测试、课内实践、学生自学等一系列的教学环节使学员达到预期的学习目标。

2. 课程实验

为了加强学生对于电子技术基础知识点的掌握，提升学生的动手能力，以及解决问题的综合能力，围绕课程核心知识点，设计了5组实验课程。通过引导学生设计、搭建实际电路系统，实现某一特定的功能，发挥学生参与教学的主动性，丰富课程内容，提升课程趣味性。

3. 软件仿真

综合考虑课程学时、实验室环境的约束等，本课程设置了多组基于Multisim软件的电路仿真实验。进一步培养学生分解问题、设计电路、软件使用等方面的能力，突出电子技术基础课程应用性、实践性的特点。

（三）存在的问题

随着电子技术的快速发展，以及在日常生活中无处不在的应用，电子技术基础课程需要讲授的内容越来越多，然而受高校教育教学改革以及本校“3+1”教学模式的影响，经典课程的教学时长不断被压缩，电子技术基础的教学学时已由72被压缩为54个学时。在技术发展与改革环境双重作用下，电子技术基础课程的问题不断暴露出来，归结起来主要包括以下几个方面：

1. 课程内容多，授课学时少

电子技术基础授课内容涵盖了模拟电子技术与数字电子技术课程的大部分内容，涉及的知识体系范围广，知识点繁多。加之授课学时不断缩减，对于教师与学生都提出了严峻的挑战。

2. 学生基础层次差异大

本校學生来自于全国各个省份，其中整体教育水平、教学质量以及教材的不同造成了学生基础层次差异较大。传统的授课方式，较少的关注学生的基础差异，授课过程中，为了照顾大部分学生以及课程总体进度，不得已采用一刀切的模式。一刀切的模式制约了自学能力强、基础扎实的学生对于知识探索的积极性，同时又打击了接受能力差、基础薄弱的学生学习的自信心。

3. 具体教学条件和背景下的问题

受教师人数的限制，目前电子技术基础多采用大班教学的模式。大班教学的难处主要体现在管理难、互动难、反馈难、众口难调等。

受限于教育环境与体制的约束，师生沟通交流是传统教学模式的一个大问题。课上为保证进度，教师会控制互动次数;课间休息时间有限，交流范围小;课后辅导答疑存在每个学生平均分配时间少，疑难点重复讲解的问题。

三、翻转课堂理念在大学教学中的“双刃效应”

在教育教学改革的大潮中，翻转课堂在大学教学中的优势已逐渐突显;与此同时，翻转课堂与传统教学模式的对撞所引入的各种挑战也不容忽视。本文以电子技术基础课程为例，深入分析了翻转课堂在大学教育应用中的“双刃效应”。

（一）翻转课堂在电子技术基础教学中的优势（见图2）

1. 学科适用性

根据传统学科体系划分，电子技术基础属于典型的理科类课程。此类课程知识点明确，只需要讲清楚一个概念、一张示意图、一道例题、一个仿真、一个实验，即可完成知识的讲授。因此，就学科适用性而言，电子技术基础适合于开展翻转课堂教学。

2. 开展探究式活动

翻转课堂之所以获得成功，得益于开展基于项目学习的探究式活动。基于项目的学习指的是“以学科的概念和原理为中心，以制作作品并将作品推销给客户为目的，在真实世界中借助多种资源开展探究活动，并在一定时间内解决一系列相关问题的新型探究性学习模式。”[5]电子技术基础具有基础性、抽象性、实践性的特点，其教学内容与生活实践紧密相关，许多生活中的实例可以被抽象为典型的教学案例，并通过仿真、实验等方式进行生动的展现。因此，围绕电子技术基础课程内容可开展更前沿的探究式活動，使学生更多地进行自主探究学习。

3. 践行“以学生为中心”的教学理念

“以学生为中心”的教学理念，主要体现在：（1）在翻转课堂教学模式中，学生成为了自己学习节奏的掌控者，其角色发生了根本性的改变，不再是知识的接受者，而变成了整个学习过程中的主角。（2）通过将知识的学习过程转移到课下，使得教师走下了讲台，走到了学生中间去，实现了“去教师中心化”。教师从一个对视而立的角色，转变成为了携手并肩的指导者，这一转变无形中拉近了师生的距离，使教学活动更容易开展。

4. 建立反馈机制，增强师生沟通交流

从技术促进教育变革的角度来看，信息化技术和数字化技术在教育教学中的广泛应用，使得构建从学生到教师的教学反馈回路成为了可能，而且反馈回路越发的宽敞、流畅。学生通过信息化的手段将遇到问题及时地反馈给教师，教师适时、适当地调整课堂上要讲授的内容，将更多的时间集中于课程的重点、难点部分。通过教学过程中的有的放矢，提高教学质量与投入产出比。

5. 实现“因材施教”的目标

在电子技术基础课程教学中，学生的基础差异性表现十分明显。翻转课堂的教学模式，将更多的决定权交予学生自身，摒弃了一刀切的教学模式，有效地实现了“因材施教”的目标。在开展电子技术基础课程翻转课堂教学时，可以为学生制订最底线的教学目标，督促学生达到这一基本目标，以保证电子技术基础在课程体系中的承上启下作用。进而可以通过探索式学习，激发学生的主观能动性，以达到更高的学习目标。例如，可以为能力较为突出的学生提供创新探索所需的场地和设备，有意识地激励学生发挥特长，为各类电子竞赛选拔种子选手。

（二） 翻转课堂在电子技术基础教学中的挑战

1. 对构建学生知识体系的挑战

为了使翻转课堂的课下活动有序进行，教师通常会将课程的教学重点、难点、考点制作成10分钟左右的微视频，而这无形中将课程的知识体系进行了分解，不利于学生构建全面的知识体系。而电子技术基础课程与其他文科类课程不同，不同章节之间、各知识点之间具有很强的关联性，如果不能给学生构建起总体性的知识体系，将会对学生的学习造成较大的影响。因此，将翻转课堂应用于电子技术基础教学时，必须考虑如何将翻转课堂打碎的知识点重新粘合起来。

2. 对学生的自制、自觉提出挑战

翻转课堂践行了“以学生为中心”的教学理念，而将学生作为教学主角的同时，对于学生的自制力、自觉性也提出了更高的挑战。初入大学的学生，由于缺乏督促，许多沉迷于多姿多彩的课外生活而迷失了上大学的初衷，过起了天天打游戏、天天睡大觉、天天谈恋爱，“醉生梦死”的日子。[6]每年，大学生因多门课程考试不及格而被学校退学的例子比比皆是。因此，在实行翻转课堂教学时，应该慎之又慎，在设计教学模式时应当特别地考虑学生自制力、自觉性的问题。

3. 对教师的“编-导”能力提出挑战

部分教育工作者认为“翻转课堂”是对老师的一种解放，它使老师的作用明显下降，老师在课堂上仅是监督学生完成作业和解答疑惑，而减少了备课和上课的压力。而翻转课堂的起源地，美国林地公园高中的教育者认为“翻转课堂通过教师和学生角色的颠倒使得教师的责任更大，这种课堂需要的是更有责任心、有爱心和懂设计的专业教育者”。[1]作者认为，真正的想做好一门课程的翻转，需兼顾各方面的诸多问题，会对教师的“编-导”能力提出更高的要求。所谓“编-导”，即是指编剧和导演的意思。学生成为了课堂的主角，教师自然而然成为了课堂这个大剧本的编剧和导演。传统课堂上，教师是主角，而无所谓编剧和导演，只要考虑自己如何“演”好一堂课即可。而作为翻转课堂的总导演，教师需要精心的准备“台词”、“布景”和“剧本”。“台词”就是学生们课下需要自学的知识;“布景”就是课程开展的背景，如教室布置、所需设备、实验物品、课程引例、周边知识、专业知识等;而“剧本”则涉及到一堂课如何顺利的开展。总而言之，翻转课堂将更加考验教师的综合能力，在信息技术爆发的时代，仅仅是教好一堂课已不能满足学生的需求，而要综合考虑课堂的趣味性、内容的丰富性、生活的贴近性，要敢于接受课外多姿多彩生活的挑战，而努力把学生的心留在课堂上。

4. 对外围构建提出挑战

如前所述，翻转课堂对具有基础作用的“外围构建”提出了挑战。以翻转课堂的实施为主线，我们思考以下所需的外围构建。首先，课下所需的知识素材，依据技术含量可划分为课本、教学课件、多媒体教学视频，基于移动终端的数字化互动教材等。其次，课上所需素材，例如基于口袋实验室的实物演示电路、基于Multisim的仿真演示电路、基于雨课堂的随堂测试系统等。然后，翻转课堂对于教室场地提出了更高的要求。2019年在长沙举办的“世界计算机大会”上已经出现了基于5G+全息投影技术的虚拟教学模式。[7]该教学模式紧跟信息技术的潮流发展，是信息技术推动教学改革的新型样例。此类技术的应用与推广，将对智能化教室的构建起到技术性的支撑作用。此外，翻转课堂在颠覆传统教学结构、教学方式和教学模式的同时，对于传统课堂配套考试、测验、管理机制也提出了新的挑战。

四、关于翻转课堂挑战的多视角应对

（一）学生视角

为全面振兴大学教育，教育部对新时代的大学生提出了要求，学生要回归常识，刻苦读书学习。以前整体管理较松、学习要求较低、淘汰率较低的宽松模式已一去不复返，需要迷失了方向的学生重新审时度势。从学生的视角出发，为了更好的参与到翻转课堂的教学中，需要学生思考以下几点：

1. 明确的学习目标

首先，学生应结合电子技术基础课程的教学目标，制定适合自己的学习目标。在“新工科”教育改革的引导下，学生需要深入思考，与自身的长远谋划相结合，确立自己在课程学习的过程中想要获取什么能力，达到什么水平，实现什么目标。[8]

2. 完善的课程学习计划

在翻转课堂的教学模式下，教师们摒弃了一刀切的教育理念，给了学生多样化的选择。然而，教师并不能为所有学生制定详细的学习计划。首先，對于大班教学的既定模式，学生人数众多，教师们纵使有心而力不足。其次，学习计划只有做到“因材施教”才能发挥最大的作用。因此，在制定学习计划的过程中，需要师生双方的共同参与，教师负责宏观的统筹安排，而学生则要结合自身的爱好、特长等因素细化教师的宏观统筹，这样才能够在翻转课堂的教学模式下更加有序的推进课程的教学。

3. 坚决的执行和积极的互动

翻转课堂的问题之一就是无法保证自制力和积极性差的一类学生的学习质量。从学生自身的角度出发，就要求学生提升自我控制和自我约束的能力，在制定好学习计划之后，做到坚决的执行以及积极的互动。学习计划的作用之一就是形成自我的约束力，使学生在课下自学时有纲可循，有律可依。而积极的互动方面，需同时注重学生与老师、学生与学生间的互动。通过 “分享知识”和“不耻下问”，加速知识在师生群体中的流动，提高知识内化的整体水平。

（二）教师视角

翻转课堂无疑对教师这个角色提出了更高的要求，从教师的视角出发，作者认为应该加强以下几点：

1. 电子技术相关知识的储备

翻转课堂的教学理念极大地释放了学生的主观能动性，从传统的课本这一基点出发，“一千个读者，一千个哈姆雷特”，学生的探索式学习所引发的知识体系的暴涨是十分可观的，而作为课程的总导演，必须提升电子技术相关知识的储备深度，以包容这种知识体系的暴涨。教师在电子技术方面的内涵深度，直接决定了电子技术基础课堂的格局。此外，教师知识储备的提升，会使课程的内容更加的有趣、更加贴近生活，从而引发学生对于课程学习的兴趣，提升教学的总体质量。

2. 组织、统筹能力

翻转课堂是对传统教学理念的颠覆，因此，在实施翻转课堂时，教师需要对众多的教学元素进行重新的思考与规划。例如，课下与课上的组织、短、中、长期考核的设定，都需要教师进行深入的思考，制定详细的实施计划。此外，还需要思考计划实施时，向下如何与学生对接，向上如何与行政管理者对接。此方面的问题，有待更多的教育工作者开展深入的研究，创造更多经典的翻转课堂教学案例。

3. 多样化的教学素材

教学素材是翻转课堂实施的基础，其质量也就决定了翻转课堂教学质量的起点。随着数字化技术对于传统教学方式的不断冲击，可供利用的技术越来越多，对于教师制作教学素材的能力也提出了更高的要求。对于电子技术基础课程的教师，需要准备多样化的教学素材，从最基础的课堂PPT、教学视频，到更专业化的软件仿真、实物电路搭建、实验设计等。此外，还需要积极探索新的教学技术应用，在传授知识的同时，给学生更多感官刺激，提升教学趣味性。

（三）行政管理者视角

作为教学活动的管理者，行政人员在翻转课堂的实施中发挥着十分重要的指挥棒作用，从行政管理者的视角出发，需要考虑以下内容：

1. 加强翻转课堂的教学监管

翻转课堂作为一种新兴事物，为了有效规避有可能产生的教学风险，建立相应的监管机制是必须的。作为行政管理者，需要组建由教学经验丰富的资深教授组成的监管队伍，并且使监管力度尽可能深入到翻转课堂的每个环节。监管的作用主要体现在两个方面：一是监督翻转课堂的实施情况，教师和学生是不是都做到了各尽其责，避免老师的渎职和学生混日子的行为。二是利用教授丰富的阅历为翻转课堂的实施提出宝贵的意见，指出翻转课堂中某些环节存在的问题，有效的改进方式等。从而提升翻转课堂的教学质量，避免教育改革中的冒进而引起的教学事故。

2. 面向翻转课堂的教学管理政策和考核体系

翻转课堂在教学结构、教学方式和教学模式上与传统方法有很大区别，因此，为了保证翻转课堂的有效实施，行政管理者需要丰富传统的教学管理政策和考核体系，从而促进大学教学模式的多样化。

（四）技术视角

信息技术与数字技术为信息化教学模式的开展提供了技术支撑，为了保障翻转课堂的有效开展，从技术视角出发，应该考虑以下方面：

1. 打造教学-交流-考评一体化平台

传统的教学模式受技术以及空间、时间资源的限制，人为将知识地传授与内化过程划分成为了教学、交流、考评等模块。而各模块的划分，一定程度上制约了教育质量的提升以及教育方式的发展。因此，在先进教学理念的引导下，专业化的教育团队应该从技术的视角发力，努力打造教学-交流-考评一体化平台。目前，一体化平台的设想已初见端倪，相信在不久的将来，基于先进教学理念打造的一体化平台将会带来巨大的教育质量提升以及丰硕的教学成果。

2. 促进智能化教室的建设

教室是课程教学活动展开的场所，教室的智能化水平直接制约了相应课程的技术水平，进而限定了教学方法的多样性。从技术角度出发，加快推进智能化教室的建设，是高校现代化改革的基本内容，也是大学教育改革的内在要求。

3. 提升教学素材的技术水平

教學素材技术水平的提高可以有效地保障翻转课堂的实施。在此方面，行政管理者、教师可以和专门的教材开发公司联合，通过更专业化的技术，将行政管理者的教学理念、教师的教学内容具体化为生动形象的多媒体材料，从而推动翻转课堂的广泛应用。

五、结束语

翻转课堂的教学理念自2006年提出以来已经历了近十余年的发展，在国内外，从小学教学到大学教学形成了许多经典的教学案例。本文简单概述了翻转课堂的起源与特点，进而以大学课程电子技术基础的教学现状与问题为例，分析了翻转课堂在电子技术基础课程教学实践中的双刃效应。进而从学生、教师、行政管理者、技术的角度思考了如何更好地在大学课程中实施翻转课堂的问题。希望相关的思考与建议，能够完善翻转课堂教学模型，促进翻转课堂在大学课程中的应用，并为深化大学教育的改革以尽绵薄之言。

参考文献：

[1]The flipped classroom[EB/OL]. http：//educationnext.org/the-flipped-classroom.html.

[2]TED：Ideas worth spreading [EB/OL]. www.ted.com.

[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，2012，30（4）：46-51.

[4]Aaron Sams. & Brian Bennett. The truth about flipped learning [EB/OL]. http：//eschoolnews.com/2012/05/31/the-truth-about-flipped-learning/， 2012-5-31.

[5]刘景福，钟志贤.基于项目的学习（PBL）模式研究[J].外国教育研究，2002（11）：18-22.

[6]吴岩.回归本科教育[A].2018高等教育国际论坛年会[C].2018.

[7]2019世界计算机大会：中学生现场感受“5G智能教育”[N].潇湘晨报，2019-9-10.

[8]教育部，工业和信息化部.中国工程院关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn.