基于思維型的“食品工程原理”翻轉課堂教學模式探索與實踐

趙武奇，高貴田，張清安，黃小麗

（陜西師范大學食品工程與營養科學學院，陜西西安 710062）

培養高素質創新人才是當前高等教育的一項戰略性任務。2017年1月國務院印發的《國家教育事業發展“十三五”規劃》進一步指出，“充分發揮教育評價對科學育人的導向作用，把促進人的全面發展、適應經濟社會發展作為評價教育質量的根本標準”。教育部2018年工作要點中提出了實施信息技術與教育教學深度融合的變軌超車工程，推動高等學校課堂革命。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》 （2010—2020年） 中指出，要創新人才培養模式，創新教育教學方法，探索多種培養方式[1]。這一切迫切需要大學教學創新，構建適合時代發展需求的教學模式[2]。當前翻轉課堂[3]、微課、可汗學院[4]、MOOC[5]和SPOCS等信息化教學模式已掀起教育變革的新浪潮；各種教學模式的融合為教學改革提供了探索性新途徑。教育信息化的浪潮推動著高校教師掌握并運用信息技術改革教育教學模式，推動信息技術與高等教育的深度融合，創新人才培養模式，提高教師利用信息技術改革教學模式的能力。

1 教學改革的理論基礎

思維型教學方法是近10年來基于林崇德提出的聚焦思維結構的智力理論，由陜西師范大學胡衛平教授開發的“學思維”活動課程通過中小學課堂展示了一種注重學思結合，突出積極思維，培養學生思維能力、學習能力和創造力的新型教學模式。思維型課堂教學理論包括認知沖突、自主建構、自我監控和應用遷移4個方面的基本原理，以動機與興趣激發為基礎，以啟發學生積極思維為核心，以教學情景創設和教師引導下的學生探究為主要途徑，以方法教育和能力培養為重點，以學生全面素質的提高為目標。研究表明，以思維作為課堂核心活動開展課程教學，能有效地促進師生互動，激發學生的思維活動，不僅能很好地培養學生的思維能力，還能促進學生非智力因素的發展。

在翻轉課堂教學模式中，教師借助網絡信息平臺可以有效監控學生的學習過程，能夠及時了解到學生在學習過程中的所有學習行為，及時與學生溝通，快速地進行教學反饋，從而最大限度地激發學習者的學習動機并維持其有效的學習行為。在提高學習效率方面，翻轉課堂教學模式具有突出的優勢。它最基本的理念就是教育者給予學習者更多的學習自由，把知識傳授過程的重點放在教室外，讓學生選擇最適合自己的方式接受新的知識。本質是“先學后教，學為中心”，學生由接受式、單項式的被動學習變為探究式、互動式的主動學習。學生通過討論、爭辯和小組學習的方式掌握新知識，學生的溝通能力、學習主動性、自由支配時間能力提高。但學生若不擅于提問或主動性不強會影響翻轉課堂的效果。

思維型課堂教學和翻轉課堂這2種教學模式在理論基礎、教學特點和學習方式等方面存在很多相似性和互補性，將其有機結合必定能促進大學教學革命的發展和國際化人才的培養，將“自主、合作、探究”的學習方式落到實處，實現互動式教學，實現教師不是教學生，而是引導學生學習，并幫助學生形成終身學習的能力和習慣，這對于培養學生的創新精神、實踐能力、個性發展，以及培養更多具有較高綜合素質的創新人才具有重要的作用。

2 教學改革模式的設計與實踐

2.1 課前學習階段

2.1.1 問題導入

教師根據課堂教學目標，抓住教學重點，靈活運用實驗觀察法，基于學生已有知識的邏輯基礎或實際問題等進行教學導入，并設計一些能夠使學生產生認知沖突的“兩難情境”或者看似與現實生活和已有經驗相矛盾的情境，引發認知沖突，激發學生的參與欲望，啟發學生積極思維，調動學生已有知識經驗，使學生產生濃厚的學習興趣并主動進行思考。如講微波加熱時，先對剛學過的熱傳導、熱對流及熱輻射傳熱進行復習，使學生知道了熱傳導、熱對流及熱輻射傳熱時，熱量首先傳遞給被加熱物的表面，再通過熱傳導逐步使中心溫度升高，而現有的生活經驗告訴我們，微波加熱食品時，食品均勻受熱，這與學生根據已有知識得出的結論不一致，就會使學生產生強烈的認知沖突和好奇心，從而出現了導入微波加熱的最佳時機，能夠讓學生的認知沖突帶動其情感和思維參與，變“要我學”真正成為“我要學”。

2.1.2 知識形成

“食品工程原理”研究食品工業化生產過程中應用的各種單元操作的基本原理和方法、典型設備和相關計算。教材中呈現的是概念、原理、計算等，很少涉及知識的形成過程或是解決問題的思維過程，這使得很多學生對知識的結論“知其然”，卻對形成過程很少能“知其所以然”。學生上課前用業余時間利用教材、文獻、互聯網及“食品工程原理”教學平臺等工具各自分頭查找資料，先獲取相關知識，小組內部成員之間、小組與小組之間，在學習過程中可以相互交流已有資源，共同分享、溝通。當然，在學生自主學習的過程中，教師要積極進行思維引導。教師可采用實驗、類比法、介紹食品加工史或貼近實際生活的事例、設計具有邏輯性和啟發性的問題鏈等引導學生學習。例如，在微波加熱學習中，可設計出的“問題鏈”為①微波的定義，加熱的原理（注意與其他傳熱的區別） 及優缺點；②食品材料對微波的吸收特性及影響因素；③微波爐的主要組成及工作原理。學生圍繞著“問題鏈”展開探索，通過這些具有層次性的回答，引導學生將問題不斷向前推進，在思考、討論、交流、探究和解決問題的過程中，引導學生體會知識的發現、形成的過程，加深對知識本質的理解，使學生領悟方法、學會知識、發展能力，主動完成知識結構的構建過程，形成良好的分析性思維，掌握解決食品工程問題時思考方式和良好的思維習慣。最后，學生對所學到的知識進行整理、分析并制作成課件。

2.2 課堂交互教學

教師組織課堂討論，隨機抽取每一小組任意一學生發言，總結學到的知識及方法等，交流對知識的認識與理解過程。大家針對講述提出問題并進行討論，教師對學生討論中有爭議或疑問的地方給予評議和指點。

教學反思。教師通過設置問題或采用思維導圖的形式引導學生進行學習總結，進一步加深對知識和方法的理解，完善認知結構，使其掌握的知識系統化；總結學生學習過程中的經驗和教訓，培養學生分析問題和解決問題的能力，滲透并加深學生對知識的形成與問題解決中所蘊含的思想方法、解題策略的理解，真正掌握“食工的思維”。例如，在微波加熱教學中采用思維導圖與學生一起對知識進行總結與反思。另外課后，教師也要對此次課堂進行教學總結與反思，不斷進行自我完善，提高自己的專業能力和人文素養。

應用遷移。教師提供實際問題，引導學生靈活運用所學知識分析和解決實際問題，引導學生發散式思考、立體思考，培養學生分析問題和解決問題的能力。如在微波加熱這節課結束時，教師可要求學生解釋如何使用微波加熱解凍肉制品。學生經過討論、交流、闡述自己的觀點之后，教師給出完整的解釋。從冷凍室取出的食品，應立即用微波爐進行解凍，不宜置于室溫過久。否則，冷凍品表面先開始解凍，當冰晶融化成水時，就會吸收大量微波，阻礙微波穿透到食品中心，使中心解凍速度變慢。因為水吸收微波能力大于冰，所以已融化部分吸收微波能力大，加熱速度快；而未解凍部分，吸收微波能力小，加熱速度慢，這會造成食品受熱和解凍不均勻。

2.3 課后鞏固拓展

課后教師布置作業，可在線互動討論及進行作業輔導，完成后網上進行提交。

3 教學改革的體會

3.1 思維型與翻轉課堂融合的教學模式在體現“學為中心”教學理念的同時，強化學生思維型學習

思維型與翻轉課堂融合的教學模式的本質是“先學后教”，體現“學為中心”的教學理念，但是學生的學是思維引導的學。學生是學習的主角，學生在課上或課下進行基于思維型引導的探究式、互動式的主動自覺學習，引導學生求真學問、練真本領，學生在爭辯和討論中加深了對知識的理解和掌握，在教學反思中培養了學生的學科思維，在應用遷移中培養了分析問題和解決問題的能力，培養了創新能力。教學能激發學習者的學習動機，提高學生的學習興趣，滿足了學生個性化的需求，注重培養學生自主學習能力，充分地體現了“學為中心”的教學理念。

3.2 思維型與翻轉課堂融合的教學模式能培養學生的學科思維

促進學生思維活動是思維型課堂教學的核心。在思維型與翻轉課堂融合的教學模式中教師要善于設計導入問題，激發學生積極思考的興趣，要設計不同層次問題或開放問題，在促使學生共同參與、暢所欲言及關注學生思維發展動態的基礎上，引導學生對知識的理解，滲透科學研究的方法、視角和思維過程，讓學生體驗發現的喜悅，感受知識形成的樂趣，同時在知識、方法的歸納、總結與建構過程中，加深對知識的理解，培養創新型思維，訓練良好的科學研究方法，最終達到授人以漁的效果。

3.3 思維型與翻轉課堂融合的教學模式能培養學生團隊精神、自學能力及表達能力

思維型與翻轉課堂融合的教學模式中，學生在討論、爭辯和小組學習的過程中理解和掌握新知識，這種通過親自參與獲得的知識，學生理解深刻且不易忘記。整個學習過程以人為本，尊重學生身心發展規律，能公平地對待每一位學生，促進每一位學生實現全面發展。學習過程符合學習成效的金字塔理論，這種教學模式不僅能提高學生的溝通能力、學習主動性、自由安排時間的能力、學習效率、創新能力、課堂發言和參與度、自學能力、團隊合作精神等，而且有利于知識傳授、提升學生技能、培養學生興趣、培養學生創新創業能力和團隊合作精神等。

3.4 思維型與翻轉課堂融合的教學模式更能促進教師重視教學設計，促進教學相長

教師若想在思維型與翻轉課堂融合的教學中取得良好的教學效果，需精心設計教學活動，要根據教學目標，在教學引入階段創設教學情境，提出問題；教學過程中，關注學生的知識、能力與態度，還要用各種教學方法引發學生互動和積極思考，引導探究，培養學生思維能力；教學反思中，要培養學生的學科思維；應用遷移中，要選擇實際問題培養學生創新思維。這就要求教師掌握教材的基本結構并融會貫通，將教師的思想與教材的思想性、科學性融合在一起；要掌握堅實的基礎理論和系統的專門知識，知識的深度和廣度深厚，對課程內容有更加深刻的理解和準確的把握；同時要求教師具備更強的教學設計能力、課堂活動組織能力，促使教師更加注重將教學研究的最新成果引入教學設計，更加熱愛教學、傾心教學、研究教學，潛心教書育人，有利于教師教學相長。

4 結語

開展基于思維型的“食品工程原理”翻轉課堂教學模式探索與實踐，對于促進思維型教學思想與信息技術下翻轉課堂教學模式的融合，實現課堂教學革命，改變傳統的教與學方式，提高課堂教學質量，培養高素質的創新型人才、提高教育質量具有積極而深遠的意義。