基于互动式翻转课堂的国际班实验教学探索——以上海交通大学莫航国际班为例

张晓晖，吕新颖，余文胜

（上海交通大学 航空航天学院，上海 201201）

随着“一带一路”倡议的推进，越来越多的沿线国家本科学生选择来中国留学，国内高校也在探索“一带一路”国际班等国际化人才培养方式[1]。数量日益增加的留学生给新工科建设背景下的国际留学生本科教学，尤其是实验教学带来了更多难度和挑战，如何在国际化班级中进行与专业课程相关的实验教学，在巩固专业知识、锻炼动手能力和培养实事求是的学术态度基础上，培养学生团队合作精神、国际化交流能力及家国情怀，值得探索和研究[2]。本文以2020年秋季学期首届莫航国际班“航空航天实验”课程的培养实践为例，展示了上海交通大学航空宇航教学实验室基于互动式翻转课堂的实验课程设计、现场组织管理和教学资源整合方面的探索与实践。希望为类似国际化班级的实践能力培养提供建议和经验，以通过实验课程实现学生创新思维、设计思维、领导力和交流沟通等能力及素养的综合提升，推动国际化复合型人才的培养，满足各国对国际人才的需求。

一、国际班实验教学的挑战和问题

在国家“一带一路”倡议和中俄宽体客机项目合作背景下，上海交通大学与莫斯科航空学院联合开展本科双学位项目，依据两校签订的合作协议，从上海交通大学工科平台班中择优选拔30名学生，与30名俄罗斯学生联合编班，组成莫航国际班。不同于国内学生只有外教的“国际班”，上海交大莫航国际班由中俄学生混合而成，平时交流和学习的语言也都是英文，因此，“航空航天实验”课程教学有很多挑战和难度，主要表现在以下几方面。

（一）中俄学生的学习习惯差异较大

莫航国际班的中国和俄罗斯学生学习背景和习惯差异较大，某些俄罗斯学生由于语言和生活习惯的原因，课程参与度不高，课堂上只是旁观其他同学做实验，跟着记录实验数据，课后也仅限于完成实验报告，获得课程分数。由于俄罗斯高中教育比较传统，很多留学生实验报告习惯纯手写，分析数据和画图也是手绘，绘图和数据分析能力较差，如不专门加以训练会影响到以后专业课的学习和科研项目；在课堂表现方面，国际班的学生在中俄两国都有长期的学习生活经历，本身受到两种文化的冲击熏陶，思维比较开阔和活跃，如不正确引导可能误操作设备造成实验安全事故。

（二）中俄学生交流有限

由于英语并非中国学生和俄罗斯学生的母语，因此在平时交流时，和其他专业理论课类似，学生之间的交流比较有限，多局限在专业问题确认方面。而在国际班学生的培养方面，使学生具备跨文化沟通的能力和专业英语技能是必要条件。

（三）实验教学资源的针对性不强

目前的国际班实验讲义来自中文讲义的翻译版，内容缺乏针对性。同时，俄罗斯学生对实验设备的熟悉程度不够，仅通过一次现场讲解难以保证其操作的安全性和规范性。另外，很多实验设备没有英文标识，操作系统和软件不是英文版，造成留学生使用不便。

与此同时，“航空航天实验”课程与其他专业知识课程相比，在教学内容、教学要求等方面存在较大差别，具有涉及知识面广、动手实践性强和课程综合要求高等特点。莫航国际班的“航空航天实验”课涉及热力学、空气动力学、流体力学、结构力学和传热学等方面的实验，涉及范围非常广，如实验只是按部就班让学生重复实验步骤，难以激发学生做实验的兴趣及热情，参与者很容易浅尝辄止，达不到实验课程所需的深度。

二、基于翻转课堂的国际班实验教学探索

翻转课堂引入国内已有十多年，其核心是借助网络技术，要求学生在课前通过观看视频等方式自主学习主要的知识点，在课堂上教师与学生互动交流、为学生答疑解惑，学生在课余时间利用互联网等信息手段进行知识拓展并及时反馈学习效果。翻转课堂注重学生自主学习、交流和创新能力的培养，提倡个性化教学，有助于学生知识的内化，提高学生课堂参与度[3-5]。2020年开始，Canvas、慕课等一系列在线教学平台在上海交通大学课堂上得到普及应用，促使线上线下结合的混合式学习有效增强了课堂师生的互动。上海交通大学航空宇航教学实验室针对莫航国际班实践课程的需求，利用线上教育资源普及的机会，设计了基于中外学生互动式翻转课堂的实验课程内容，并探索了与之相匹配的现场组织管理模式，整合了相应的教学资源。

以往的实验教学方式是由实验教师安排好实验内容和实验材料，学生进入实验室后，教师先将实验原理和设备操作等内容讲一遍，然后学生完成相关实验操作，这种现学现用的方法使学生对整个实验过程和实验内容设计内容的掌握有所欠缺，同时学生对于实验后需要思考的问题只是知其然而不知其所以然。在翻转课堂教学模式的指导下，国际班的实验教学通过课前实验设计学习、课中实验操作训练和课后数据分析汇总三部分展开，在整个课程中，学生是课程的主角，中俄学生之间的交流和探索是主旋律，教师是指导者和促进者[6，7]。

（一）课前：针对性设计课程内容

首先是课程前实验内容设置方面，由于国际班学生增设了语言课程（中国学生大一学习俄语，俄罗斯学生大一学习汉语），专业课程安排与常规班级也有所不同，适当调整“航空航天实验”课程内容，以期做到理论课程和实验课程相互呼应、配合。同时，根据上海交通大学航空航天学院的学科特色，增加了与实验内容相关的专业前沿知识的学习要求，例如，在热力学实验中增加了飞机不同位置温度传感器选型的思考与设计，在机翼压力分布实验中增加了飞机机翼防雾防冰的设计需求思考等，通过与专业前沿知识的联系，激发了学生的学习兴趣和求知欲望，使学生树立奋发图强、空天报国的信念和航空航天专业的自豪感。

针对国际班实验教学，教研组专门编写了全英文的实验讲义，不是单纯将中文版教材内容直接翻译，而是根据国际班的实验教学特点，并参考国外讲义结构重新编排。除了传统的专业性要求以外，国际班实验报告加入了学习感想和建议部分，促使思维发散的国际班学生表达他们对实验的各种想法，可以是对实验步骤的改进意见，可以是对设备设计合理性的评价，也可以是对本次实验工作量的建议，鼓励留学生参与实验的更新和优化。

同时，在Canvas等在线课程资源里不仅有实验讲义、PPT课件、背景知识、相关理论知识、安全知识、同类仪器设备功能等文件，还有国际标准、真实飞机研发过程试验视频、实验内容相关的前沿研究文献等。吸引学生课前自主学习，并查阅相关资料。同时录制了全英文的实验设备操作与使用视频，配以英文字幕，要求学生使用前手机扫码观看，确保非英语母语的中俄双方学生百分百理解所操作设备的安全注意事项和操作步骤。

有些国产设备仅有中文指示文字，留学生在做实验时经常找不到讲义上所讲的设备位置，影响了实验教学效率，对此打印张贴了英文标签，方便留学生操作实验设备。

这样，通过多方面的手段，做到学生上课前对本次实验课所研究的内容心中有数，将整个课程时间都用于动手实践和问题讨论。

（二）课中：引导学生自主讨论操作

在课程中，为了增加国际班学生之间的交流，实验采用中俄学生搭档分组的方式，每组3～4人，实验方案和遇到的问题可以充分交流，培养学生的国际交流能力，增进不同国籍学生间的思维交流碰撞，促进不同文化背景下学生的感情，提升留学生在中国的融入感和获得感[8]。

对于国际班实验室现场管理来说，要在整个课程前进行全英文的安全教育与考核，特别注意针对外国学生不熟悉我国情况的现状，增加国内和校内的安全相关常识讲解，比如介绍中国火警急救报警电话、校内紧急情况通报方式、中国化学品技术说明书和标签（Material Safety Data Sheet），以及警示逃生标识和学院急救设备AED放置位置等。用中、英、俄三种语言显示特别重要的安全信息，确保学生百分百理解领会。

在整个课堂上，学生是主角，教师更多承担现场考核和引导的作用。在学生遇到实验问题后，教师应先鼓励同组中俄学生之间讨论解决，并在实验现场提出意见，促进学生思考，使学生养成良好的学习习惯。现场考核以过程性评估为主，并鼓励学生将实验过程中的问题和讨论结果如实记录在实验报告中。

（三）课后：设置多维度的考核和评价体系

在实验完成后，以课程讲义思考题和Canvas在线课程作业为手段，设置多层次的评价标准。学生除了根据实验数据记录的结果，通过相关的方程、计算公式，并结合作图等方式，得出实验结论，完成实验报告的撰写以外，还增加了其他要求，主要包括以下三种要求。

一是增加文献调研的考核，学生根据要求，通过文献调研，对某一领域的一种最新测试技术进行介绍。这一考核内容主要评价学生对国内外相关技术最新进展的调研能力，有助于参与实验的学生掌握相关方向的最新发展。

二是根据要求对某类实验设备或测试技术进行介绍，要求学生能够清楚掌握某类设备或技术的基本参数、使用范围和相关要求，以使学生在实验研究时更好地掌握该类型设备或技术的原理和特点。

三是综合案例分析，即完成任务式教学中的任务。这类考核综合性较强，从整体方案、设备选择、实验实施、结果分析等评价学生学习效果，对学生流体力学实验研究能力进行综合考核。

通过课后的任务型练习，进一步培养学生的思考能力、收集归纳资料的能力及综合运用各科知识解决问题的能力；更能培养学生实验过程中科学严谨的态度，激发学生探索和创新精神；同时通过小组间的协作，提高学生跨文化沟通交往的能力。

当然，由于国际班学生平时学业任务很重，考虑到学生课后的工作量，尚未每次实验后都设置这三类要求，而是根据实验内容选择设置，最终根据考核内容、形式和难易程度，设定各考核环节在总成绩中的占比，得到最终考核成绩，具体见表1。

表1 单次实验报告考核标准

最终的成绩评价不应单一地参考实验报告的实验成绩，应兼顾实验设计与预习情况、实验实践过程与实验记录、实验报告与论文这几个方面综合给分，做到充分重视实验方法及过程，兼顾分析和处理问题的思维方法，从而给予学生更多自由发挥的空间，鼓励他们探索、求异和创新[9]。

通过以上课前、课中和课后以学生为主的课程改革，提高了国际班学生的实验积极性，提升了国际班整体的实验教学效果，同时对全英文实验教学体系的建设产生积极意义。

三、教学效果评价

经过上海交通大学教学评价系统对65名完成“航空航天实验”课程的国际班学生的匿名问卷调研，从教学能力、教学内容、教学方法、学习效果、师生互动、学生表现等6个维度对课程教学效果进行了量化分析（如图1），并与全校同类课程进行了横向对比。结果显示，“航空航天实验”课程在上海交通大学同类课程中的综合评价档次为B档，课程效果排名在前1/3，其中，教学内容和教学方法经过课程改革，达到了较高的评价；在学生表现和学习效果方面，由于语言等问题，和上海交通大学中文授课的常规班学生相比，还有进一步提升的空间，这也是下一步国际班实践课程改革的重点。

图1 教学效果评价

与理论教学不同，实验教学需要学生“动起来”而不是“坐好”，中外学生混合的国际班的实验教学尤其如此。本文总结了上海交通大学航空宇航教学实验室针对首届莫航国际班实验课程的改革探索，借助翻转课堂教学模式，发挥学生的主动性，课前学生自学教学内容，课上教师引导学生进行讨论，课后汇总应用所学。基于翻转课堂的实验教学效果在学生自主学习、师生互动、课堂教学效果等方面都明显优于以往。