“翻轉課堂”模式在《材料分析測試方法》課程中的應用

魯穎煒　程繼貴　仲洪海　呂珺

摘要：《材料分析測試方法》是材料學科的專業基礎課程，具有多樣性、前沿性、實踐性的特點。但在實際教學過程中，常面臨知識點紛雜與教學時間有限、教材局限性與學科前沿性、實踐需求大與實驗課時少等矛盾。這些矛盾常體現在理論與實踐脫節方面。文章基于《材料分析測試方法》課程和授課教師的特征以及現代大學生學習特點的分析，探討將“翻轉課堂”這一新型教學模式應用于《材料分析測試方法》課程的可行性。同時為解決理論與實踐脫節這一主要矛盾，在實際教學中初步引入該教學模式，取得了一定的成效。

關鍵詞：翻轉課堂；材料分析測試方法；可行性分析；應用

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）38-0179-02

一、引言

《材料分析測試方法》是材料類專業的基礎課程，是研究材料性能與材料成分、組織與結構之間關系的一門學科。其主要內容包括材料分析測試方法的基本原理、各種分析儀器的基本結構與工作原理及應用范圍，因而具有多樣性、前沿性和實踐性這三大特征。但在實際的教學過程中，常面臨知識點紛雜與教學時間有限、教材局限性與學科前沿性、實踐需求大與實驗課時少的矛盾，從而導致教學效果欠佳。部分學生在課程學習以后仍然不具備對實際實驗中獲得的圖譜（如電子顯微鏡照片、X射線衍射花樣、電子衍射花樣、各類光譜等）的解析能力。基于目前存在的理論學習與實踐應用脫節的現實情況，如何提高該門課程的教學質量成為亟待解決的問題。“翻轉課堂”這一新型教學模式給該門課程的教學提供了一個嶄新的思路：如果由教師在課前將真實譜圖交給學生，讓同學們在課前就完成相關實驗知識的學習，就能夠將寶貴的課堂時間節省出來用以指導真實譜圖的解析，從而將測試理論與結果分析緊密聯系，從而有效解決該門課程教學中理論與實際脫節的矛盾。

二、“翻轉課堂”的特點

“翻轉課堂”這一教學模式的最大特點在于教師和學生的角色轉變：教師從單一的知識輸出者變為引導者；學生則從單一的知識接受者變為知識的探索者和傳播者。顯而易見，該教學模式將課堂上的主體從教師變為了學生，使學生擁有了更大的自主權、更多的探索空間。但是，教師的作用依然不可忽視，他們依然是教學質量的控制者。因為無論是課前的任務布置還是課中的互動、總結，皆需在教師的高度統籌和指引下順利進行。

三、“翻轉課堂”模式應用于《材料分析測試方法》課程的可行性分析

1.課程特點分析。眾所周知，材料科學具有多樣性、前沿性和實踐性的特點。因此，以研究材料性能與其成分、組織、結構之間關系為主要內容的課程——《材料分析測試方法》也具有相同的特征。這意味著該門課程的教學需要較多的課堂及實踐課時。但是，在厚基礎、寬口徑、強能力、高素質這一人才培養模式下，各專業培養方案在修訂過程中均不斷壓縮各專業課程的學時數，《材料分析測試方法》這門課程的課時同樣受到了壓縮。在傳統的被動輸入教學模式下，出現部分學生難以跟上教學節奏以及“課上學，課后忘”的現象在所難免。而對《材料分析測試方法》課程的特點進行分析可知：該門課程很適合采用“翻轉課堂”這一新型教學模式來提高教學質量。首先，針對該課程知識點繁多和內容較前沿的特點，教師可有針對性地制作演示視頻請學生觀看，并提供相關資料（如參考書、研究論文等）輔助學生進行學習；其次，針對該門課程實踐性較強的特點，教師可提供真實實驗中的圖譜引導學生進行討論和解析，從而真正做到學以致用。此外，在該門課程的教學中使用“翻轉課堂”模式，既有利于通過課前學生的自主學習，做到因材施教；又有利于通過課堂上的小組互動培養學生的思維邏輯和團隊協作能力。

2.授課教師特點分析。該門課程是材料學科的專業基礎課，配備的授課教師一般均具有高等學歷、深厚的教育背景以及國際化視野。他們不僅承擔課程教學任務，也承擔一定的科研任務。因此，該門課程的授課教師易于接受新生事物，具備適應新型教學模式的能力。此外，他們在實際科研工作中所積累的經驗對制作課程視頻和指導譜圖解析也具有較大的幫助作用。

3.現代大學生學習特點分析。學習《材料分析測試方法》課程的大學生一般為大三的學生，他們已接受了兩年的大學教育，對大學學習中更強調自主性的學習模式有了一定程度的了解和適應。而且，大三學生也已有了專業基礎課的學習經歷（如《材料科學基礎》），對專業領域內的各種表征方式已有了一定的基礎性認識。同時，現代大學生對基于網絡的先進信息技術普遍具有較高的認知度，他們熟悉電腦操作和網絡搜索。此外，許多大學都開設了一定課時的網絡公選課。這些都為現代大學生進行“翻轉課堂”模式中的課前學習奠定了良好的基礎。

4.采用“翻轉課堂”模式的流程及考核方式分析。“翻轉課堂”模式已在許多課程（特別是理工類課程）中有所應用，其實施流程和考核方式也已有所探討。在《材料分析測試方法》課程教學中的實施主要分為兩個步驟：第一，在課前，教師教學視頻的制作以及學生的資料搜集、整合。在這一步中，教師對學生的考核主要體現在對學生自主學習質量的評價。該評價將通過課堂提問、課堂互動時的表現來實現。第二，在課堂中，可通過小組學習、角色翻轉（PPT演講）、小組討論（小組間就疑點進行辯論）等方式進行。教師對該過程中學生表現出來的邏輯思維、語言表達等能力進行考察。此外，教師還應布置一定量的課堂作業，以考察“沒有積極參與討論”學生的學習效果。

四、“翻轉課堂”模式應用于《材料分析測試方法》課程的實踐效果

基于以上分析，我們嘗試在《材料分析測試方法》的授課過程中初步引入“翻轉課堂”模式，并取得了初步成效，獲得了學生們的好評。我們首先對X射線光電子能譜（XPS）相關內容進行了模塊化設計，確立了先期視頻講授的內容（XPS的基本原理和用途）和課堂上用于同學們分組討論的案例（從教師實際測試所得的數據中挑選極具特征的譜圖），同時制定了課堂考察的標準。在實際操作中，由于在課前同學們已通過視頻對XPS的基本原理有了一定的了解，因此在課堂討論中，各組同學能夠在組長的帶動下積極發表意見，最終能夠在有限的時間內對老師給出的實際譜圖進行解析，基本完成了本次課堂教學的教學任務。我們再輔以一定量的思考題請同學們進行課后鞏固。同學們普遍表示“翻轉課堂”這一新穎的授課方式比傳統的教學方式更有利于對知識的掌握、吸收，更重要的是該教學方式具有較強的實踐指導意義。

五、結語

綜上所述，“翻轉課堂”模式是一種全新的、立足于“以學生為主導，教師輔以指導”的教學模式。將該模式應用于《材料分析測試方法》這門強調理論與實踐相結合的課程，有益于同學們對知識的理解和對技能的掌握。我國教育信息化以及知識共享化程度的增加都為該門課程中實行“翻轉課堂”模式奠定了硬件基礎。我國教師群體的視野國際化、科研教學一體化以及現代大學生學習自主化的特點使得在該課程中實行“翻轉課堂”分別具備了教師課堂引領能力以及學生自主能力的前提。而我們在《材料分析測試方法》課程中推行“翻轉課堂”教學模式的初步實踐也證明該模式對大學生極具吸引力，能夠取得較好的教學效果。

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