作物栽培學“翻轉課堂”模式設計與應用

陳青春 劉鵬飛 蔣鋒

【摘要】網絡普及實現了信息傳播方式革命性的改變。為了改變農學學生傳統的學習方式，作者以作物栽培學課程為例，于2015—2017年構建了“微視頻+網絡虛擬仿真+課堂互動教學”的翻轉課堂模式。教學實驗結果表明，符合專業特點的翻轉課堂模式能夠提高學生學習的效率和積極性，能夠部分解決農科學生理論教學和實踐教學不同步的弊端。

【關鍵詞】翻轉課堂；虛擬仿真；微課；作物栽培學

【基金項目】廣東省高等教育教學研究和改革項目（基于協同創新理念的作物學實踐教學體系構建與實踐）；“課程思政”示范課程建設項目（作物栽培學）；校級本科教學質量工程項目（作物栽培學精品課程）；校級教育教學改革研究項目（微課模式在《作物栽培學》課程中的應用）。

隨著智能機以及網絡的普及，信息獲取的途徑有了重大改變。在快節奏生活氛圍的影響下，視頻、音頻、圖像等直觀形象的傳播方式受到了熱捧。在日常學習中，網絡課堂逐漸成為首選。本文擬從翻轉課堂由來及應用、作物栽培學課程特點、作物栽培學翻轉課堂設計、課程效果及分析等四個方面進行介紹，通過課程教學實驗結果展示，以期為提高農科相關課程教學質量提供參考。

一、翻轉課堂的由來及應用

為了幫助缺席學生補課，2007年春天，兩位化學教師喬納森·伯爾曼（Jon Bergmann）和亞倫·薩姆斯（Aaron Sams）使用屏幕捕捉軟件錄制PowerPoint演示文稿的播放和講解，并制作視頻上傳到網絡。隨著使用者的宣傳，這些在線教學視頻被更多的學生接受并廣泛傳播。因為課前觀看了教學視頻，傳統的課堂講解地位尷尬，針對這種情況，兩位教師以學生在家看視頻聽講解為基礎，課堂時間讓學生完成作業或做實驗，并根據需要提供個性化輔導和幫助。這一“在家視頻，課堂作業實踐”的教學模式，逐步受到大眾的關注。兩位化學教師因此被稱為翻轉課堂的創始人。

近年來，翻轉課堂模式得到了大力推廣和發展。國內學者對翻轉課堂的研究始于2012年，小學、中學、大學教師分別就語文、英語、計算機、醫學等課程采用翻轉課堂教學模式，均取得了良好的教學效果。翻轉課堂結構圖一般如圖1。

二、作物栽培學課程特點

《作物栽培學》是面向農學及其相關專業開設的課程，是一門綜合性、實踐性很強的應用學科。它綜合運用農業、植物學、生物學等許多學科的理論和技術，研究農作物生長發育規律、產量品質形成機理及其與環境條件的關系，探索通過栽培管理、生長調控和優化決策等途徑，實現作物高產、優質、高效、安全和生態的理論、方法和技術。作物栽培學對推動我國作物生產具有不可替代的作用，具有極其重要的地位。通過學習，學生能夠了解我國作物生產的現狀、栽培的基本理論和技術、主要大田作物生長發育特性及栽培關鍵技術，并能根據生產實際情況，靈活運用所學知識，更好地為農業生產服務。

其內容包括：作物栽培學的性質任務形勢、發展方向；作物生長發育、分類及區劃；作物與環境的關系；作物產量和品質的形成規律；作物栽培的基本措施及大田作物水稻、玉米、花生、小麥、大豆、馬鈴薯、甘蔗、煙草、油菜、麻類作物和甜菜的生產狀況、生物學特性和關鍵栽培技術。

三、作物栽培學翻轉課堂設計

根據學校現行培養方案，作物栽培學理論課時數相對較少，實習實踐安排相對集中，難以覆蓋作物生長整個生育期，同時，理論課程和實踐課程銜接存在時間差。傳統的教學模式很難將兩者同步有機結合，更無法實現課堂理論教學和田間時間的完美銜接。鑒于此，筆者將農業信息學課程中虛擬仿真顯示技術與作物栽培相結合，構建“微視頻+網絡虛擬仿真+課堂互動教學”的翻轉課堂模式（以作物生長發育這部分內容為例，通過計算機制作作物不同生長階段的仿真視頻以及錄制作物不同生長階段的實時生長片段，放在網絡上，便于學生實時瀏覽、對應教材以及課程微視頻進行學習）。參考Robert Talbert的翻轉課堂結構圖，整體設計如下。

（一）課前設計模塊

1.教學視頻的制作。根據學校及個人實際條件，教學視頻采用自行錄制和網絡優秀的開放教育資源兩種方式相結合。首先，在優質開放教育資源中，尋找與教學內容相符的視頻資源作為課程教學內容，可以提高資源的利用率，節省人力、物力，也使學生接觸到國際性優秀教師的最新教學內容。其次，結合廣東及學校特色，有針對性地錄制具有地方特色的作物教學視頻。根據學生的實際情況對教學內容進行針對性講解，在時間允許條件下根據不同班級學生的差異性多版本地錄制教學視頻。此外，鑒于作物栽培學實踐性較強的特點，對于作物生長發育這部分內容，錄制田間各生育階段實時視頻片斷，對于無法獲取田間實時生長片段的部分，利用虛擬仿真技術制作作物生長仿真視頻；對于作物栽培技術章節內容，選擇網絡上優質科教視頻作為補充。

根據微課精神，一般每段課程視頻10分鐘左右，盡量不超過20分鐘，在課程網站上同步上傳課程課件、拓展視頻及思考作業，方便學生學習和鞏固。

2.課前針對性練習。要求在學生看完教學錄像之后，對錄像中的收獲和疑問進行記錄。同時，學生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匯總疑難之處。利用“最近發展區”理論，幫助學生利用舊知識完成向新知識的過渡，對于學生課前的學習，通過課程中心信息發布進行引導，利用網絡互動平臺（QQ、微信等）進行交流互動，進而幫助學生了解彼此之間的收獲與疑問，同學之間能夠進行互動解答。

（二）課堂活動設計模塊

在設計課堂活動時，充分利用情境、協作、會話等要素充分發揮學生的主體性，以完成對當前所學知識的內化。

1.確定問題。根據課程內容和學生觀看教學視頻、課前練習中給出的反饋，總結出一些有探究價值的問題。讓學生根據理解與興趣選擇相應的探究題目。在此過程中，針對性地指導學生的選擇題目。選題后，根據所選問題對學生進行分組（同一問題者組成一個小組，小組規模控制在5—6人）。然后，根據問題的難易、類型進行小組內部的協作分工設計。當問題涉及面較廣并可以劃分成若干子問題時，小組成員可以按照“拼圖”學習法進行探究式學習，每個小組成員負責一個子問題的探索，最后聚合在一起進行協作式整體探究；當問題涉及面較小、不容易進行劃分時，每個小組成員可以先對該問題進行獨立研究，最后再進行協作探究。在翻轉課堂個性化學習環境中，教師主要發揮領路人的作用，幫助學生制訂學習計劃和使用學習工具。

2.獨立探索。獨立學習能力是學習者應該具備的重要素質之一。從個體的發展角度來說，學生的學習是從依賴走向獨立的過程。在翻轉課堂的活動設計中，注重和培養學生的獨立學習能力。從開始時選擇性指導逐漸轉變為學生的獨立探究學習方面，把尊重學生的獨立性貫穿于整個課堂設計中，讓學生在獨立學習中構建自己的知識體系。

3.協作學習。在翻轉課堂中加強協作交互學習的設計。以小組為基本模塊單元（一般5—6人），通過小組內成員協作，集思廣益，取長補短，完成學習以及實踐任務。在翻轉課堂的交互性活動中，隨時捕捉學生動態并及時加以指導，適時做出決策，選擇合適的交互策略（頭腦風暴、小組討論、淺談令牌、拼圖學習、工作表等），保證小組活動的有效開展。

4.成果交流。在開學初為學生提供作物種子，讓學生自行種植，觀察記錄。經過獨立實踐、協作學習之后，完成個人或小組的成果集錦。在課堂上讓學生將自己的種植作物成果進行匯報展示，交流體驗，分享種植管理的成功和喜悅。在成果交流中，除了本班師生，根據需要，邀請相關的專業教師進行點評互動。

除在課堂直接進行匯報之外，還可以翻轉匯報過程，學生在課余將自己的種植過程以及匯報過程進行錄像，上傳至課程平臺；老師和同學在觀看完匯報視頻后，在課堂上進行討論、評價。

5.反饋評價。通過建立學生的學習檔案，注重對學習過程以及學習結果的評價，此外，盡量做到定量評價和定性評價、形成性評價和總結性評價、對個人的評價和對小組的評價、自我評價和他人評價之間的良好結合。評價的內容主要涉及問題的選擇、獨立學習過程中的表現、在小組學習中的表現、學習計劃安排、時間安排、結果表達和成果展示等方面。

四、課程效果及分析

實際課程學習表明，“微視頻+網絡虛擬仿真+課堂互動教學”的翻轉課堂模式實現了個性化學習和創新學習。在觀看視頻階段，學生可以利用多種裝備登錄課程平臺進行學習，完全可以按照自己的節奏和步調掌握學習。此外，學生在課前的視頻學習中已經對所學知識有了一個全面的了解，課堂上對所學知識進行系統化和整體化處理后，學生有機會進行協作探究，自己發現問題，解決問題，培養批判性思維和創新能力。作物栽培學課程實際效果表明，在新的教學模式帶動下，學生表現整體較好，考研率和從事本專業工作比例大幅增加。“微視頻+網絡虛擬仿真+課堂互動教學”的翻轉課堂模式在一定程度上調動了學生學習的積極性和主動性，提高了學習效率，增強了學生對專業的熱愛以及投身本專業的決心（表1）。

五、展望

翻轉課堂教學模式的誕生，應該說既是教育教學改革創新發展的結果，也是信息技術特別是網絡技術發展應用的結果，它代表了教育改革的方向和趨勢。喬納森·伯爾曼和亞倫·薩姆斯開創的翻轉課堂被認為“可能是自歐洲文藝復興以來的教室授課模式之后的重大變革”。隨著家庭、城市帶寬的擴增，互聯網的普及化，智能手機、平板電腦等載體的大眾化，信息資訊網絡化學習成為課堂學習外的必然補充，因此可以說，翻轉課堂的誕生是偶然的，也是必然的。

不同的學科、不同的課程，教學方法和手段差異較大。在實際的教學改革中，應該根據學科以及課程特點，因科制宜；根據學校自身硬件以及學生基本條件，因校制宜。翻轉不等于取消課堂教學，根據課程實際特點，有針對性地開展部分或者全部翻轉。在現行培養機制條件下，所有課程全部翻轉尚不現實，我們可以結合實際情況，量身打造適合自己課程的翻轉模式。相信隨著國家教育改革的推進，翻轉課堂模式將會受到更多青睞。

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