翻转课堂在材料科学基础教学中的应用探索

余 华 朱怡雯 杜 刚 郑 鑫

（杭州电子科技大学材料与环境工程学院 浙江·杭州 310018）

在互联网时代，人们获取知识的方式和途径呈现多元化，学生知识水平参差不齐。传统教学模式无法实现不同层次学生的分层教学，而且满堂灌的教育忽视学生的主体意识，导致学生缺乏学习自主性。近年来人们提出了各种先进的教育理念和教学手段[1～3]，取得了一定的改革成效。其中以丰富的现代化信息技术为支撑的“翻转课堂”教学模式最近十几年被广泛推广与应用。翻转课堂教学模式实现了以学生为中心，使学生从原来的被动知识接受者成为知识构建和内化的主动学习者。

材料科学基础课程是材料类专业的一门重要的学科基础课，为后续专业课程的展开起到基础铺垫和理论引导的作用。由于这门课程存在知识涉及面广、内容抽象和概念性强等特点，使得学生学习起来枯燥无味，加上灌输式的传统教学模式，导致教学效果不理想。如果将翻转课堂适应用于材料科学基础课程，充分调动学生的参与度，将激发学生学习的主动性，实现学生学习能力的提升和对知识的掌握[4]。

1 翻转课堂的发展和特征

“翻转课堂”于2007年起源于美国科罗拉多州落基山的“林地公园”高中。该校的乔纳森·伯尔曼和亚伦·萨姆斯两名化学教师为了帮助缺席的学生补课，录制视频并上传到网络。学生在家看教学视频，而后在课堂上完成作业，教师对学习中遇到困难的学生进行讲解[5]。2011年，由于萨尔曼·可汗创立的一家教育性非营利组织——可汗学院，利用电脑制作出了数千门教学视频供学习者在线学习，使得翻转课堂成为全球教育界关注的新型教学模式。而开放教育资源运动使得大量优质教学资源涌现，为翻转课堂的开展提供了更多资源支持，进一步促进了翻转教学的发展。

所谓翻转课堂，是指在互联网普及的信息化环境中，学生在课前观看教学视频，自主学习，教师不再占用课堂时间来讲授知识，课堂是老师与学生之间和学生与学生之间互动的场所，从而达到更好的教育效果。翻转课堂的内涵使其具有如下特征：

1.1 学习流程的重新建构

传统教学模式中学生的学习过程由两个阶段组成：第一个阶段是课堂上的知识传授，教师讲解教学内容，学生结合自身已有知识对新知识进行初步理解；第二个阶段是课后的知识内化，学生对所学新知识进一步理解和内化，并通过作业或练习进行巩固。翻转课堂教学模式重新建构了学习流程，学生在上课前通过教学视频自主学习完成知识传授；知识内化在课堂上进行，教师对学生的单独答疑、小组的协作探究以及师生之间的深入交流可以加深学生对知识的理解，促进学生知识的吸收内化。

1.2 课堂主体的转变

翻转课堂教学模式下教师和学生的角色发生了重大转变，真正实现以学生为主体。在翻转课堂中，教师不是知识传授者，而是学生学习活动的指导者和促进者，教师不是课堂的中心。而学生则成了课堂的主角，他们不再处于被动接受知识的地位，而是变成了学习的主人。不同层次的学生可以根据自己的学习能力和时间自由安排课前教学视频的学习，并发现自己的疑惑和心得，进而在课堂上与同学和老师进行交流，使得学习更有针对性和主动性，极大地增强学生学习的积极性。

1.3 短小精悍的教学视频

教学视频是翻转课堂重要的教学资源，翻转课堂的教学视频通常短小精悍。一个视频一般是针对某个特定的问题，具有较强的针对性；视频长度通常控制在学生注意力比较集中的范围内，根据内容的难易通常在几分钟到二十分钟左右。这种短小精悍的视频不仅方便学生进行查找，而且由于时间不长，有利于学生随时随地地进行学习。另外由于这些教学视频具有暂停、回放等多种功能，方便学生根据自己的理解能力自我控制播放，而不必像在课堂上听讲那样紧绷神经，有利于学生的自主学习。

2 材料科学基础翻转课堂的教学设计

虽然材料科学基础近年来也进行了一些教学改革和实践，但目前主要还是遵循传统教学模式，满堂灌的教学模式难以激发学生的学习兴趣，教学效果差，甚至引发课堂教学危机[6]。在材料科学基础教学中应用翻转课堂，让学生成为教学活动的主体，成为知识的操控者，将提高学生的学习动力和兴趣。

2.1 课前教学设计

2.1.1 教学内容的选定和教学视频的制作

国外开展翻转课堂教学改革的学科多为理工科类课程。其主要原因在于理工科知识点明确，便于翻转课堂的实施。但在具体实施过程中还要对教学内容进行筛选，并不是将一门课程的所有内容都通过翻转课堂实现教学。对于能够利用翻转课堂实施的教学内容，利用翻转课堂教学会对学生的学习产生积极的影响；对于不适合使用翻转课堂进行的教学内容，需要及时调整，不能机械套用。对于材料科学基础课程，章节中的前言、综述、涉及较多公式的推导以及过于困难的内容并不适用于翻转课堂。可以选择章节中较后面的内容，在学生掌握了该章中的基本概念的基础上，实施翻转课堂，这样学生就可以对知识点进行融会贯通。

教学视频的内容选定之后，就是教学视频的制作，教学视频对教学质量有很大影响。在设计教学视频时，教师要从教学目标出发，以学生的角色去考虑，确定教学视频的表现形式。教学视频不仅要概括课程中所讲授的基本知识点，还要引起学生的思考，语言诙谐幽默，让学生在轻松愉快的氛围中学习。教学视频也可以使用网络上与自己教学内容相符的优秀开放教育资源，提高资源的利用率，也使学生接触到国际优秀教师的最新教学内容。

2.1.2 课前学习效果评价设计

教师根据“最近发展区理论”制定课前针对性练习，合理设计练习题的数量和难度，以便激发学生的学习兴致。学生在观看教学视频之后，要完成教师提前布置好的课前针对性练习，以加强对学习内容的巩固。教师通过课前针对性练习对学生课前学习效果进行评价，以检测其知识掌握的程度，同时了解课前学习存在的疑问。

2.2 课堂活动设计

2.2.1 探究性问题的确定

课堂探究性的问题需要师生共同确定。从教师的角度，教师需要根据教学内容的重难点以及了解到的学生课前学习的疑问提出一些问题；从学生的角度，学生根据自己在课前观看教学视频、进行课前针对性练习时发现的疑问及同伴交流中未解决的困难提出一些问题。综合两方面来确定用于课堂探究性问题。

2.2.2 独立研究和协作探究

在翻转课堂的课堂活动中，教师应该注重培养学生的独立学习能力和协作探究能力。学生根据理解与兴趣选择探究性问题后，首先独自对所选的探究性问题进行研究，然后选择相同探究性问题的学生集合在一起进行协作式整体探究，通过充分的讨论交流对问题进行深入的理解，真正达到知识的内化。

2.3 评价体系设计

翻转课堂的评价体系是多维度、多方式的。不但注重对学习结果的评价，更加注重对学习过程的评价。评价内容中期末考试成绩的比例下降，学习过程评价的比例上升，包括课前学习效果、提出问题情况和课堂独立解决问题的评价，以及协作探究能力的评价等多方面。

3 结语

翻转课堂是一种教学模式的创新，其实施真正是以学生为教学主体，充分调动学生学习的主动性，不断激发学生的学习潜力和热情，是对课堂教学结构的根本性变革。材料科学基础的翻转课堂教学模式还处于尝试阶段，需结合本专业学生特点、培养目标和课程内容不断的进行教学模式的设计优化，使翻转课堂对材料科学基础的教学起到积极的促进作用。