翻轉課堂在激光加工課程中的應用

在典型的翻轉課堂中，以前的教師講解以視頻或動畫形式由學生在課外時間自學，上課時間則主要是進行實驗、小組討論和答疑。近幾年，翻轉課堂受到各國教育界的廣泛關注。“翻轉課堂”最先是在美國中小學實行，隨后美國大學也逐漸嘗試翻轉課堂改革，如邁阿密大學的Gerald C.等人將其用在軟件和程序設計課程上，波多黎各大學亞圭斯校區（UPRM）的Christopher P.等人將其應用于靜力學課程上。之后我國的高校也有人嘗試實行翻轉課堂。

翻轉課堂簡介

翻轉課堂的最大優勢是學習時間的最大化。傳統教學模式使得教師教授課程的時間限制在課內，而翻轉課堂可以有效的利用學生的課外時間；同時不同于單純的網上授課，翻轉課堂的課內時間能夠保證學生的疑問得到充分解答。此外，課內的時間可以充分進行實踐，這對于實踐性較強的課程尤為重要。

表1對傳統課堂、翻轉課堂進行了比較。

翻轉課堂在激光加工課程中的優勢

激光加工課程屬于理論知識難度不大但內容龐雜，不同加工類型之間聯系較弱且重于實驗的課程。這門課程不局限于課本，也不是從單一的角度看問題，它需要綜合其他材料學、光學、激光物理學等學科的知識。學生往往也來自不同的專業，基礎知識掌握程度相差較大。因此傳統教學方式中，基礎知識的涉及程度常常使教師陷入困境，少涉及有部分學生聽不懂，多涉及又沒有充足的時間，且會造成課程主題不夠突出的問題。于此同時激光加工課程所涉及到的內容往往非常實用，因此它對實踐的要求很高。傳統教學方式難以保證在有限的實驗時間內獲得較好的教學效果。

而翻轉課堂可以由教師在課前提供知識大綱，供學生們針對性的選擇學習。學生不會在自己已經了解的問題上浪費時間，增加了學習效率。課堂時間可以用來突出重點，答疑解惑，從而具有更好地教學效果。

教學模型設計

由于激光器的更新換代和人們對具體加工手段的創新，激光加工課程不僅需要基礎的理論，還需要最新最熱門的研究進展。對于此，將整個學期分為上下兩部分，學期的上部分翻轉課堂主要是對基礎理論和知識的學習，下部分是對當下的熱點問題、方法進行收集整理和討論。

上部分翻轉課堂的模式分為兩個部分：

一是課前模塊，按照區塊錄制授課視頻、并制作PPT幻燈片。發布在網絡上供學生課前自主學習。首先要明確教學目標，制定教學大綱，確定知識點。教師需要根據自己對知識點的理解和對企業生產過程的了解將已有的教學素材進行再加工，根據教學內容適當地選定教學項目并根據教學項目收集資料，還要在教學項目實施前根據項目內容選擇合適的教學場景。

結合課堂翻轉，課前PPT的制作可以將教學內容所涉及的所有知識點都詳盡地包含在PPT中，而不必過多考慮知識點的重復頻率及輕重緩急，但課堂中實踐需要適當介紹實驗設備。視頻中可以只講解重點內容，對于了解性質的知識點可以不在視頻中講解，這可以使重點更突出，并節省學生的學習時間。

二是課中模塊，包括對學生課前工作理解的測試，和隨后的實驗或播放實驗視頻。讓學生對各種加工類型有直觀的了解。最后對疑惑和延伸性問題進行討論和解答。學生在課前通過觀看教學課件已經大體理解了教學項目中涉及的知識點，并且記錄下了自學過程中遇到的疑惑。課堂教學階段的主要任務是讓學生運用課前所學知識親自參與項目實踐，通過感受工作實際過程來獲得直觀的印象，同時與老師同學共同討論來解決疑難問題實現知識內化，課堂上的時間需要盡可能的分配給學生進行實踐訓練。

學期的下部分將學生分組對應每種激光加工類型，讓他們收集整理最新的激光加工進展。在之后的課堂上以課堂報告講解幻燈片PPT的形式相互討論。分組時需要照顧到學生的專業，將同一專業的學生分到不同的小組，這可以讓每個小組有更多視角。教師還可以幫助各組學生選擇課題，以確保課題難度適中，對于熱門課題，如3D打印等，可能會有多組學生選擇，需要對每組的具體方向進行劃分。教師還需要把握收集整理和討論的方向，學生不應該只做到了解“是什么”，還應該得到清晰的實驗設計思路，并進一步探討如何改進實驗已達到預想目標。這可以激發他們對激光加工的興趣，并了解最新最熱的發展方向，培養學生科研創新能力。

期末進行筆試考核，并結合學期內課堂作業和小組報告的質量進行綜合評價。

具體教學模型的概括可以見表2.

翻轉課堂教學方式反饋結果

在學期末進行了匿名問卷調查，相比于原始的教學方式，幾乎所有學生都認為他們更喜歡翻轉課堂的教學方式。

絕大多數學生在學期上部分每課時花費10～15分鐘的額外的學習時間。大部分學生花費在收集整理PPT的時間為10～12小時。超過90%的學生都認為所花的額外時間很值得。

在論文選題和實踐過程中得到了以下華南師范大學教學項目的支持和幫助：光電信息人才培養模式創新實驗區；光電類大學生立體實踐教學團隊；華南師范大學—盛雄激光公司實踐教學基地；華南師范大學第二批校級聯合培養研究生基地（大族激光科技股份有限公司）。在此表示感謝。