大学工科课程翻转课堂教学的实践研究

孙婵娟 冯 战 林灿华 吕 静

（上海理工大学环境与建筑学院 上海 200093）

1 研究背景

1.1 热质交换原理与设备课程教学现状及其面临的挑战

热质交换原理与设备课程建筑室内环境相关的理论知识与设备知识同时兼顾的一门主干专业理论课，起着连接本专业基础课与技术课的桥梁作用。[1]在传统的教学模式下，学生对课程缺乏学习兴趣，很难发挥学生的主体作用，极难调动学习的积极性。[2]老师往往只讲重点章节加大了学生理解的难度。实际课堂中，教学活动难以满足全体同学的需求，进而影响了教学目标的实施和教学过程的推进。[3]

鉴于以上出现的问题，应该寻求一种新的教学模式，既能给学生提供一定的平台去提炼问题和消化吸收，又能让教师有机会去全面了解和掌握学生学习过程中的疑点和难点，实现调动学生积极性和创造性的同时，发挥教师的方向引导作用，来解决当前存在的问题，改变现状。

1.2 翻转课堂教学模式的引入及特点

翻转课堂将传统的学习过程翻转过来，把学习的决定权从教师转移给学生。[4]翻转课堂将知识传授和知识内化进行了颠倒，课前学生通过观看教学视频完成知识的传授，课堂上学生通过各种教学形式，完成知识的内化。[5][6]破解了在传统的“热质交换原理与设备”课程教学中，填鸭式地教学方式所带来的学生学习兴趣低下的问题，提高教师讲授效率。

“翻转课堂”的全过程包括问题引导、观看视频和问题解决。教学视频短小精悍；教学信息清晰明确。[7]

1.3 翻转课堂在培养学生工科思维教学中的可行性

根据热质交换原理与设备课程的理论和实践结合性要求高的特点，首先，提前共享教学视频、扩展资料和针对性的课堂问题；其次，对典型理论问题进行引入时，有足够丰富的实际案例可以增强主题的趣味性。再次，明确任务，学生学习和探索有方向和动力；最后，教师根据反馈，提前对课程讲授进行资源的重组和侧重，因材施教。

2 教学模式设计与探讨

2.1 教学设计思路

应用于工科应用型课程的翻转课堂教学设计应以学生为对象，从实际工程问题所隐藏的科学理论出发，教师注重引导和重点难点的分配，在学生先行完成知识内化吸收的前提下，教师引领学生进行有效有针对性的讲授和讨论，以期得到知识的完全消化吸收及加强巩固的效果，并将习得的理论和技能用于解决实际工程问题中去的过程。翻转课堂教学设计使得“实践—理论—实践”这一工科应用型培养路线变得操作性和针对性更强。

教学设计的整个思路应符合学生学习特点，循序渐进，不断巩固，实现理论与实际相结合的特点，推动工科课程的全面改革。

2.2 教学模式和实施流程

2.2.1 调研资料及教学资源的收集

将热质交换原理与设备课程中的知识点按照学时进行分类和整理，根据难易程度，由简单过渡到难的方式进行分配，教学资源来源于历来教学积累和经验总结。

2.2.2 翻转课堂教学理念的有机渗透

将翻转课堂的理念和相关实施方法嵌入到本科热质交换原理与设备课程的教学设计中去。把课堂一部分的时间用来讨论，教师再针对过程中存在的重点难点或疑点进行归纳总结，并对学生所提出的疑难点进行解答和提炼。

2.2.3 实施流程设计

从教学目标、教学任务、教学内容和资源、学生学习体系、课堂教学活动以及教学效果评价体系等方面进行教学模式的设计和实施。具体流程如图1所示。

图1：实施流程图

在此过程中，教师也要实时了解学习效果，并及时调整实施方案。[8]

2.2.4 翻转课堂教学效果的评价

进行传统教学和翻转课堂教学的对比和效果评价。评价方式主要包括三项：（1）学习效果的自我评价和课堂认可度的评分；（2）学生参与度及教师对课堂的组织效果评价和；（3）知识吸收效果课堂测验和考试成绩。

以调查问卷结论反映学生的对翻转课堂模式的接受程度，以学习成绩论证学习效果，自主学习及团队协作能力的变化，以此来探索在热质交换原理课程上的翻转课堂模式的可行性。

3 课堂活动设计

3.1 设计对象

依据先前问题导入和学生视频、扩展资料的学习之后，灵活设置课堂活动，形式包括但不限于PPT展示、小组讨论、课堂测验和教师对疑难问题的解答等。

3.2 教学流程与组织

以第四章空气热湿处理过程的其中一节为例，针对相关知识点提出问题，引导学生利用视频和扩展资料自学，而后在课上给学生充足的时间进行展示和讨论，教师在过程中主要起引导作用，最后再针对知识点和学生表现进行总结。通过不定期的测试，检验学生的学习效果。

3.3 问题提出

教师针对热质交换原理与设备中的某一章节里面基础且较为重要的知识点，提出若干个问题，让学生带着问题去消化吸收理论知识，并将理解有困难的问题带到课堂上，进行讨论，加深印象。

3.4 实践方式

将全班同学分成若干组，课下自学，组员间讨论。课上PPT形式讲解，随后其他同学提问，问答结束，教师进行评价，对知识点的错误讲解进行纠正。

4 效果分析与评价

4.1 课堂参与效果

大部分同学对这种全新的上课模式非常接受，愿意花时间来自主学习，解决老师预留的问题。大部分学生认为这样的教学模式加深了他们对知识点的理解，让他们在课堂上获得很多的参与感。

4.2 知识掌握成果

在翻转课堂模式下的学生，为了理解知识点，会去掌握其他的知识点来作为基础，渐渐达到融会贯通的效果。另外，这种模式也培养了学生对知识的应用能力和创新能力。

4.3 成绩对照分析

将2020年采用翻转课堂模式与2019年的传统授课模式进行对比显然看出，翻转课堂下学生的平时和期末成绩都有显著提高。

4.4 工科思维培养效果评价

翻转课堂从课堂参与和期末考试成绩的对比分析中可以看出，翻转课堂下学生的平均成绩显著高于传统课堂的成绩，显示出较好的教学成果。

5 结束语

在完成知识内化吸收和知识传授的同时，翻转课堂中多形式的课堂活动还锻炼了学生的组织交流及团队协作的能力，加上教师充分发挥其引导作用，在实际工程问题的解决过程中加深理论理解，对工科应用型学生，翻转课堂显现出了无可替代的优越性，且通过教学效果评价再次证明其在工科课程中应用的可行性和高效性。