基于翻轉課堂的工科專業知識性課程教學方法研究

柏興旺等

摘要：知識性課程在工科專業課程體系中地位偏低，課時少任務重，教師講解易淺嘗輒止，學生學習常死記硬背，淺層而低效的學習嚴重損害學生的學習動機。本文分析了工科專業知識性課程自身學科特點和實際教學問題，設計了針對知識性課程的翻轉課堂，并開展了教學實驗研究。文中采用對比實驗法和行動研究法，在翻轉課堂教學活動設計方面進行了一些探索，同時輔以問卷法、訪談法評測實際教學效果。

關鍵詞：現代教育技術；翻轉課堂；知識性課程；行動研究法

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2015）20-0113-04

當前，我國高等教育已經從外延式發展進入到內涵式發展階段，提高教育教學質量已經成為高等教育發展的核心任務和建設高等教育強國的基本要求。[1]提高高等教育教學質量的關鍵是依據各課程自身特點，創新教學模式，解決教學問題，全面提高各類課程的教學質量。在工科專業中，課程按功能性可分為工具性課程、知識性課程、技能性課程和實踐性課程，各類課程的教學改革中應依據學科適應性的原則創新運用現代教學方法或它們的組合及演化。

工科專業知識性課程教學現狀

知識性課程是以發散知識結構為主要特征的一類課程。目前，我國各工科專業均開設了數量各異的知識性課程，以傳授專業領域知識或進行通識教育為主要目的。例如，機械工程專業中就有“特種加工”“機械工程材料”“機械專業英語”等知識性課程。發散知識性課程包含大量繁雜而相互關聯性弱的事實性知識。例如，“特種加工”課程分章節介紹了電火花、電化學、激光、電子束、超聲、快速成形等十多種加工技術，它們在加工原理和工藝規律方面的關聯并不強。傳統課堂教學方式是教師講，學生聽并觀看視頻，教師引導回顧復習，教學模式單一而枯燥，難以解決知識性課程教學中面臨的一系列問題。問題主要有：

①知識性課程的知識結構發散，增加了學生構筑自我知識網絡的難度，學生易落入“死記硬背”的低效學習陷阱。

②知識性課程多處于選修課地位，考查而非考試，且涉及的實用技能相對較少，在實用主義思想驅動下工科學生易將其歸類為次重要課程。

③知識性課程所占地位較低，教學任務與課時的比例遠高于其他專業課，課堂上教師的知識講解易趨于淺層知識和思維，缺少對學生的深層思維訓練，導致學生對方法性和原理性內容理解不清，知識遷移能力差，形成了所謂“學不致用，用不曾學”的教學效果。

④知識性課程緊跟科技發展前沿，求新求異，對教師的領域知識儲備要求很高，如何在教師適量工作前提下激發和培養學生科研素養也是一個難題。

總的來說，在學生低重視程度和低學習成就感的共同作用下，傳統課堂教學形式很難調動學生對知識性課程的學習興趣和動機，到課率、聽課率比其他專業課程低。

然而，知識性課程承擔著培養學生完備專業領域知識體系的重要任務，低質量教學既浪費時間和資源，又將導致學生的知識短板。因此，革新傳統知識性課程課堂勢在必行。筆者將翻轉課堂應用于機械本科專業知識性課程教學中，并開展深入研究，以期解決學生學習知識性課程的動機和效率問題。

研究方法

本文主要采用行動研究法，即教師與教育研究專家合作，為解決教育實踐中的實際問題，將問題發展成研究主題進行系統研究的一種研究方法。行動研究法包括四個基本步驟：計劃、行動、觀察、反思，如圖1所示。

筆者選擇學校機械專業4個班級共98名學生作為研究對象，針對“特種加工”課程教學過程開展對比實驗研究：由同一教師授課，采用相同的授課內容和教學進度，但1、2班采用傳統教學方法，而3、4班采用翻轉課堂教學方法。在實驗班級教學中，依據章節內容和教學階段特點設計并開展相適應的翻轉課堂教學方案。每個方案的研究都依據行動研究方法的四個步驟進行，以一個課次為一個研究循環，呈螺旋式上升的發展過程。同時，采用問卷調查、個體訪談等方法對實際教學效果進行評價。

翻轉課堂的教學實踐研究

1.“課前學習—課堂討論探究”的翻轉課堂教學

在“特種加工”課程的一些章節的教學過程中，筆者采用“課前學習—課中討論探究”的翻轉課堂典型教學模式。課前，學生借助教材以及課件、視頻等資料按照教師安排的教學進度進行學習。學習資料內容編排合理，知識點闡述清晰，誘導學生進行結構化思考，自主解決重點、難點和熱點問題。課堂上，教師督促學生通過練習與測試消化所學知識，解答學生課前通過QQ群反饋的主要疑惑，引導學生通過協作學習解決次要疑惑，啟發學生進行以解決問題為目的的探究討論。詳細實施過程如上頁表1所示。

該教學模式在教學實踐中取得了良好的教學效果。隨著研究的推進，學生課前在線提出的問題數量逐漸增多，3課次后實驗班級所有學生都至少在線提問一次。整個學期中，90%的學生在課堂上與教師有直接對話交流，所有學生都參與了問題討論探究環節。實驗班級的到課率、作業完成率和質量均高于非實驗班級。

上述結果說明翻轉課堂顯著提高了學生學習的主動性?；凇罢n前學習—課中討論探究”的翻轉課堂教學模式實現了學生被動接受知識傳授到主動探究知識的轉變的同時，課堂思維活動層次也從低級思維學習轉變到了高級智慧學習。這些轉變既是學生學習動機提升的原因，也是培養具有良好知識遷移能力和解決問題能力的創新型人才的必然要求。

2.“學生講，教師聽，分組主題演示”的翻轉課堂教學

當今，機械、電子、納米等領域的新興加工技術迅猛發展，這些為“特種加工”課程教學提供了豐富而新鮮的素材，這是“特種加工”課程在培養本科生科研素養和興趣上具備的獨特優勢。然而，將科研發展引入課堂教學對教師自身的科研素養和教學準備工作要求很高。為了在不提高教師工作量的前提下引導學生關注更廣闊的科學研究進展，筆者設計并實施了“分組主題演示”的翻轉課堂教學實驗。學生課前查閱最新科研和技術發展的信息資料，自選主題，制作演示PPT，課堂上清楚、精練地展示主題內容，具體實施步驟如上頁表2所示。

教學過程中，教師通過審核主題、提問和評分等環節保證教學效果：嚴格控制選題和PPT質量，防止學生抄襲網上低質量主題，保證每位學生都花費時間進行準備；演示后，教師提出深刻而尖銳的專業問題，督促學生全面而深入地學習主題內容；及時恰當地進行評價、評分和獎罰，讓學生辨明主題選擇、演講技巧等方面的優劣。上頁表3為一個優秀分組演示的記錄表，可說明教學質量的控制環節。

美國貝瑟爾國家培訓實驗室研究結果表明，采用“講授”“閱讀”“視聽結合”“示范”“討論組”“實踐練習”等方法進行學習，24小時后材料平均保持率分別為5%、10%、20%、30%、50%、70%，而采用“向其他人教授/對所學內容的立即運用”方法的24小時后材料平均保持率達90%。主題演示的翻轉課堂變“教師講，學生聽”為“學生講，教師聽并評價”，該教學模式提高了學生的學習強度和質量，學生能向聽眾清晰地傳授主題內容，說明學生已很好地理解和掌握了主題內容。

課后的問卷調查結果如圖2所示。參與主題演示的學生要比未參與的同學多花4～5小時進行課前學習，多數人在準備過程中感覺到壓力，但未因為學習時間更長而覺得勞累；感覺演講交流能力和科研興趣獲得提升并愿意再次參與的人數超過總人數的三分之二。上述結果說明，學習成就感促進學生產生深入學習的意愿。該模式引導學生自主地以最新科技成果為對象進行項目式、開放性的探究學習，通過實地調研、查閱資料、分析研究和編撰PPT及演講提綱等過程構建新知識體系，既避免了教師長時間查閱資料，又達到了培養學生查閱、分析和處理科研資料等學術能力的目的。

結束語

本文針對知識性課程實施翻轉課堂教學，將師生從枯燥的知識講解中解放出來，教師不再“照本宣科”，學生不再“死記硬背”，課堂時間主要用于測試訓練、討論探究、游戲競賽、主題演示等更具情感體驗的教學活動，學生的學習動機、效率和成就感獲得顯著提升。同時，學生對翻轉課堂教學模式的良好反饋證明了該模式對知識性課程課堂的適應性。課堂上，學生積極參與教學活動，用于課程學習的課外時間顯著增加，學習效率和成績獲得提升，而且學生從事科研和設計等創新工作的興趣明顯增長，半學期課程后很多學生主動聯系授課教師，或希望參與教師科研項目工作，或希望教師能指導其完成創新機械設計，學生對教師的學術信任達到新高度。

參考文獻：

[1]教育部.國家中長期教育改革發展和規劃綱要（2010-2020年）[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_838/201008/93704.html.

[2]王紅，趙蔚，孫立會，劉紅霞.翻轉課堂教學模型的設計——基于國內外典型案例分析[J].現代教育技術，2013，23（8）：5-10.

基金項目：本文受2014年度湖南省普通高等學校教學改革研究項目“機械類卓越計劃實施專業企業學習階段的重點難點問題研究”（課題序號：247）的資助。