翻轉課堂教學模式在信息化實驗教學中的應用

張 杰 呂海燕 王麗娜海軍航空工程學院 山東煙臺 264001

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翻轉課堂教學模式在信息化實驗教學中的應用

張 杰 呂海燕 王麗娜
海軍航空工程學院 山東煙臺 264001

摘 要：闡述了翻轉課堂教學模式的產生背景，分析了在該模式下從事實驗教學中教師教學方式、教學理念、學員特色方面的調整。結合當前實驗教學中存在的問題，分析了采用翻轉課堂模式的實驗教學的優勢以及新的要求，提出了一種構建翻轉課堂實驗教學模式的信息化學習環境的方法；對于實驗教學課程改革中的提高實驗效果、加強知識內化等方面的創新變革，具有一定的促進意義和參考價值。

關鍵詞：翻轉課堂；實驗教學；實驗改革；教學模式

隨著國際互聯網的飛速發展及信息技術的普及，網絡對社會政治、經濟、文化等各方面的影響日益廣泛、深刻，網絡與信息終端已經遍布家庭、辦公場所、教室和實驗室的每個角落。同時，教育部明確指出：信息化應該起到改變教育模式的角色；信息技術之于教育，已經不單純是附屬于傳統教學模式的工具與手段，而發展成為與教育教學相互作用的一種力量[1]，在信息化和互聯網蓬勃發展的時代背景下，涌現出MOOC(大規模公開在線課程)、微課堂、互聯課堂、電子書包等一系列新名詞。2012年“翻轉課堂”成為國內外教育信息化的高頻率新詞匯，相應地也成了教育技術領域的一個熱門話題，本文先探究了翻轉課堂的來源，翻轉課堂的概念界定、內涵分析和理論框架，接著對翻轉課堂與傳統課堂進行對比分析，探討了采用翻轉課堂模式的實驗教學應該如何改革與調整，提出了采用信息技術如何構建新形式的實驗教學信息化環境方法，對不斷深入實驗教學改革具有一定的參考價值。

1 翻轉課堂的特征

翻轉課堂是指在信息技術的支持下構建信息化教學環境，教師提供以教學視頻為主要形式的數字化學習資源，學員在上課前完成對教學視頻等學習資源的觀看和學習，師生在課堂上一起完成作業答疑、協作探究和互動交流等活動的一種新型的教學模式。

傳統教學過程知識傳授階段通過教師在課堂中的講授完成，知識內化階段通過學員在課后通過作業、操作或者實踐完成。在翻轉課堂上，這種形式受到了顛覆，知識傳授通過信息技術的輔助在課堂外完成，知識內化則在課堂中經教師的幫助與同學的協助而完成的，從而形成了翻轉課堂。隨著教學過程的顛倒，課堂學習過程中的各個環節也隨之發生了變化；翻轉課堂使得教師從傳統課堂中的知識傳授者變成了學習的促進者和指導者；翻轉課堂的第二個核心特點是在課堂中減少教師的講授時間，留給學員更多的學習活動時間，學員成為自定步調的學習者，他們可以控制對學習時間、學習地點、學習內容、學習量等。因此，翻轉課堂是一個構建深度知識的課堂，學員便是這個課堂的主角[2]。

2 傳統實驗教學中存在的弊端

2.1 “整齊劃一”的實驗教學模式忽略了學員個體差異性

傳統的實驗教學采用“整齊劃一”的教學模式，盡管經驗豐富的教師會在教學過程中因材施教，由于缺少信息技術和工具支持，不同學員存在學習方法、興趣、認知水平等多方面存在差異，無法體現個體差異性，對知識的理解過分地依賴教師知識傳授技巧和自身業務水平，教師在傳統的教學中僅僅承擔知識傳遞的任務。

2.2 實驗課存在“教師操作多、學員思考少”的問題

學習金字塔(如圖1所示)是美國緬因州的國家訓練實驗室研究成果，它用數字形式形象顯示了：采用不同的學習方式，學習者在兩周以后還能記住內容(平均學習保持率)的多少，美國學者愛德加·戴爾指出學習效果在30%以下的幾種傳統方式，都是個人學習或被動學習；而在50%以上的，都是團隊學習、主動學習和參與式學習方式。

圖1 學習金字塔模型

傳統實驗課中，教師是知識的擁有者和傳播者，而學員通常處于被動接受知識的地位，學員采用的學習方式恰恰是學習金字塔中學習效果在30%以下的被動學習方式，在實驗課上，為了讓學員順利地完成實驗，教師不可避免地在課堂上“猛灌猛填”，無形中跌入填鴨式的教學模式，最終致使學員失去學習和實驗過程中的情感體驗。

2.3 有限的實驗課時難以滿足學員的興趣需求

對于對實驗課程感興趣的學員，有限的實驗課時很難滿足他們，傳統實驗教學可能采用開放實驗方式滿足這部分學員，但是由于學員在傳統實驗過程中過分依賴實驗教師的講解和演示，大多數學員沒能養成自主學習、獨立思考的能力，這對學員后續的學習將是很不利的，也就是說傳統實驗教學在培養學員安排學習的能力、思維認知和解決問題的能力方面存在不足，無法樹立起學習自信心，容易失去學習興趣。

2.4 實驗教學過程不能有效利用大數據分析與挖掘的優勢

傳統的教學模式容易出現以下情景：課程內容對一部分學員來說是沒有挑戰性，他們沒有機會接受更高一層次學習任務的挑戰，另一部分學員雖然在教師的指導下基本能完成學習任務，但不可能達到預想的教學目標，上述問題在一定程度上是因為傳統教學方式教師往往根據多年的教學經驗和日常的觀察給出對學員的大概評價，缺少關注每一個學員的微觀表現的手段[3]，對這個學員在課堂學習過程中的各種行為表現，情緒態度等進行全方位分析，得出學員學業的優缺點和對待學業的態度等，只有獲取這些數據，進行針對性教學就有了可能。

3 構建創新實驗教學的翻轉課堂模式

采用翻轉課堂模式的實驗教學更加注重學員個體差異性，每個學員都是不同的，不同的興趣、學習方法、學習節奏，尊重學員的個性化，包括學員學習的反饋，讓學習變的更高效，這都是整齊劃一的教學方式無法達到的效果；采用翻轉課堂模式的實驗教學需要做好以下幾個方面的調整。

3.1 翻轉課堂承認學員存在差異性 突出學員興趣導向

每個學員的學習能力和興趣都不同，雖然我們早認識到這一點，但傳統的實驗課堂卻無法真正分層教學，翻轉課堂承認學員的差異性，并能真正實現分層教學，每個學員可以按自己的速度學習。學習速度快的學員可以掌握更難的課程內容，速度慢的學員則可以反復學習，真正回到實驗室學員所做的工作就是帶著疑問完成實驗，在實驗過程中與教師探討并解決疑問。

3.2 翻轉課堂讓學員主動發起互動 對教師能力要求更高

翻轉課堂模式將以往“先教后學”的模式轉變為“先學后教”，激發了學員的自主學習能力和興趣，翻轉課堂對于教師能力要求更高，除了需要反復準備教學微視頻外，還需要教師能夠在平臺上通過與學員的討論，分析學員對課堂知識點的掌握有什么不足的地方；教師不僅要把實驗知識點講解分析透徹，更能解答學員遇到的種種疑問。

3.3 翻轉課堂讓學員帶著問題走進實驗室 帶著更多思考離開實驗室

采用翻轉課堂模式的實驗教學，由于在進入實驗室之前，學員已經對實驗內容、實驗項目進行了自主學習，甚至已經完成的大部分實驗項目[4]，學員往往是帶著問題走進實驗室，與實驗課教師進行探討，這與傳統的由教師發起的互動方式是完全不同的，由于學員知識結構、解決問題和接受新鮮事物能力的差異性，學員提出的疑問也會各不相同，學員可以通過翻轉課堂依托的數字化平臺將問題或疑問在課前傳遞給教師，也可帶著問題與教師進行面對面地討論交流，翻轉課堂模式的實驗教學鼓勵學員探究事物或問題本質，而不僅停留在問題表面或知識的獲取層面上。

3.4 翻轉課堂注重學員自學能力與探求問題和事物本質能力培養

采用翻轉課堂模式的實驗教學大大延伸了實驗課的有效課時，一部分是通過在線學習接受知識，且學員能自己控制時間、地點、路徑和進度[5]，另一部分是在教師監督和指導下實體地點進行，如實驗室。學員在第一部分學習中，能夠充分展示自己興趣和自身差異性的特點，選擇適合自己的學習方式，更重要的是學員不再是被動接受知識，變為以興趣為導向，主動地探求事物和問題本質，無形中培養學員創新意識、發散思維和自學能力[6]。

4 計算機系列課程實驗翻轉課堂模式實施

計算機系列課程翻轉課堂模式的實驗教學內容設計(如圖2所示)應立足于學員參與，能在一定的時間段內激發并維持學員的學習動機，所以除了情境化的案例與問題設計、可視化的內容表現外，要有交互設計，如小測試、通關練習等方式呈現。既能幫助學員鞏固所學知識，完成知識遷移，也能通過交互增強學員學習的興趣，獲得學習反饋信息[7]。

圖2 實驗教學翻轉課堂模式

4.1 課前設計模塊

在翻轉課堂模式中，知識的傳授一般通過教師提供的教學視頻完成，教學視頻可以由實驗課程主講親自錄制或者使用網絡上優秀的開放教育資源。在學員看完教學錄像之后，應該對錄像中的收獲和疑難之處進行記錄。同時，學員要完成教師布置的針對性課前練習，以加強對學習內容的鞏固并發現疑難之處。對于課前練習的數量和難易程度，教師要合理設計，幫助學員利用舊知識完成向新知識的過渡，對于學員課前的學習，教師應該利用信息技術提供網絡交流支持[8]。學員可以通過留言板等與同學進行互動溝通，了解彼此之間的收獲與疑問，同學之間能夠進行互動解答。

4.2 課堂活動設計模塊

4.2.1 問題交流

走進實驗室之前，由于學員已經具備實驗所需的所有知識儲備，在實驗課上，翻轉課堂模式提供了充足的時間供學員和教師互動和個性化溝通，教師需要根據課程內容和學員觀看教學視頻、課前練習中提出的疑問，總結出一些有探究價值的問題，即使實驗課人數可能較多，也可真正實現一對一針對性的交流和輔導，翻轉課堂模式中這種互動是學員發起的，這打破了傳統由教師發起互動的模式。

4.2.2 獨立探索

翻轉課堂模式利用豐富的信息化資源，讓學員逐漸成為學習的主角，不再是在實驗課上“跟著跑”，而是可以根據自己的學習節奏和步調，反復觀看視頻，充分完成知識傳遞階段的任務，更重要的是學員有更多的時間獨立思考，真正探求事物和問題本質。

4.2.3 協作學習

為了實施翻轉課堂模式，教師不僅要付出大量的精力都放在視頻制作，更注重如何支配課堂上多出來的這些時間，教師需做出精心地準備和細致地觀察課堂中進行的對話討論和協作學習，真正做到因材施教，翻轉課堂模式之所以成功，正是因為課堂討論和互助協作所帶來的學員“吸收內化”學習過程效益的提升。

4.2.4 反饋評價

翻轉課堂的內容被永久保存，可供查閱和修正，進行修正的依據主要來源于學員在課外練習和觀看視頻反饋的問題，以及課內討論和互動中提出的問題，我們可以應用大數據分析與挖掘技術，生成每個學員的評估信息來設計并實施個性化教學的措施，形成提高教學針對性的策略[9]，為后續的實驗課程開展提供更好的調整方案，使整個實驗課程開展過程形成一個回路。

5 結束語

教育信息化的發展要以教育理念創新為先導，以優質教育資源和信息化學習環境建設為基礎[10]，以學習方式和教育模式創新為核心，翻轉課堂是一種新興的教學模式，課堂內是師生互動和交流的場所，在課堂外實現在線教學并且將“作業”帶入課堂，走出課堂學習才真正發生。翻轉課堂在國外興起并廣泛應用，它是否適用于中國的教育環境需要有更多的實踐者參與其中。此外，新興的翻轉課堂模式并不能解決當前教育的一切問題。例如學員學習自主性不強的問題，這和很多方面有關系；再如灌輸式教學方式等等，對于這部分群體一旦采用放開式的教學方式，如何保證效果是一個值得深入探討的問題。

參考文獻

[1] 曾明星,周清平,蔡國民.軟件開發類課程翻轉課堂教學模式研究[J].實驗室研究與探索.2014,33(2):203-209.

[2] 張金磊,王穎,張寶輝,翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志.2012,30(4):46-51.

[3] 劉嘉南,胡今鴻.高校實驗教學改革項目管理平臺的建設[J].實驗室研究與探索.2011,30(6):119-122.

[4] 王革思. “模擬電子技術”課程開放式實驗教學平臺的研究與實踐[J].實驗技術與管理.2014,31(8):170-173.

[5] 林青松.基于翻轉課堂的“現代教育技術”實驗課程設計[J].實驗室研究與探索.2014,32(11):194-198.

[6] 楊志強.發揮教師教育特色 探索實驗教學改革[J].實驗技術與管理. 2013,30(9):132-135.

[7] 陳阿梅,秦軍偉.實驗教學質量監控體系的研究與探索[J].實驗技術與管理.2011,28(7):251-253.

[8] 倪晟,金炳堯,王璟瑤.實驗教學信息化體系建設的探索與實踐[J].實驗室研究與探索.2013,32(6):118-121

[9] 吳軍強,許小東.省級計算機實驗教學示范中心建設研究與實踐[J].實驗技術與管理.2014,31(4):118-122.

[10] 褚曉銳,錢波.基于工科學生科技創新能力培養的開放實驗教學平臺的構建[J].實驗技術與管理. 2011,28(10):15-19.

Application of Flipped Classroom Teaching Mode in the Information of the Experiment Teaching

Zhang Jie, Lv Haiyan, Wang Lina
Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai, 264001, China

Abstract:This paper presents the background of flipped classroom mode and analyzes the adjustment of teaching mode, teaching philosophy and student roles. Combined with problems in the experimental teaching, it analyzes the advantages and new requirements of experiment teaching, to which the flipped classroom mode is applied. This paper put forward a method to construct flipped classroom mode of information learning environment. It has some guidance significance to improve the effect of experimental teaching in the curriculum reform, strengthen the innovation of knowledge and so on.

Key words:flipped classroom; experiment teaching; experiment reform; teaching mode

收稿日期：2015-06-18

作者簡介：張杰，碩士，講師。呂海燕，碩士，講師。