翻轉課堂教學模式在理論力學教學中的應用

譚周玲 劉德華 程光均

摘要：文章介紹了翻轉課堂教學模式的概念、系統化設計思想以及設計依據，設計了翻轉課堂教學模式的實施方案，并將之應用于理論力學教學。理論力學課程采用翻轉課堂教學模式，既有助于提高學生學習成績，也有助于提高學生學習積極性，培養其自學能力、交流能力以及團隊協作能力等。實施翻轉課堂教學模式，有利于提高教學質量，促進人才培養質量的提升。

關鍵詞：理論力學；教學改革；翻轉課堂教學模式；教學成效

中圖分類號：G642.0；TU13 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2018）03-0047-04

一、理論力學課程教學面臨的挑戰

理論力學是土木工程專業的主干課程，其特點是理論性強、解題思路靈活，其教學效果會影響后續力學課程和相關專業課。新時期卓越工程師培養和強調拓寬知識面、增加交叉學科的教學改革，均要求理論力學課程改變傳統教學模式，解決課時大幅縮減下如何保證教學質量這個難題。翻轉課堂教學模式，為理論力學課程教學提供了新思路[1]。

二、翻轉課堂教學模式簡介

“翻轉課堂模式”是全球教育界關注與探究的熱點之一，是指將傳統教學模式中教師在課堂中傳授知識，由學生課后通過練習、作業或實踐完成知識內化的過程進行顛倒，變為由學生在課前完成知識的學習，課堂上在教師的協助下實現知識的內化[2]。這種教學流程的逆序，其本質是幫助學生實現深度學習，培養高階思維能力[3]。

翻轉課堂教學模式的理論依據是布魯姆掌握學習理論。布魯姆認為，只要提供最佳的教學條件、足夠的學習時間，學生的成績將不再是正態分布，絕大多數學生會掌握學習任務，獲得好成績。

應用掌握學習理論，90%以上的學生能學會課程內容。

三、翻轉課堂教學設計的指導思想及依據

翻轉課堂教學設計，應遵循系統化的設計思想。教師在備課時不僅要考慮知識怎么傳遞最有效，還要了解學生，并考慮學生怎么學最有效。此外，還要為實際教學中可能發生的狀況準備應對策略。

翻轉課堂教學設計，必須考慮布魯姆掌握學習理論的要素，建立有效的“反饋—矯正系統”，并提供足夠的學習時間，創建良好教學條件讓學生更有效地學習。翻轉教學設計時還可考慮一些有利教學的理論或模型：（1）布魯姆教學目標分類法。讓學生課前自學（教師提供指導）需要記憶、理解的教學內容，而在課堂上學習屬于應用與分析等高層次的內容，使學習更加深入[4]；（2） ARCS動機激勵模型。關注的是如何通過教學設計來調動學生的學習積極性，教師在教學設計、教學實踐中靈活應用該模型，取得了較好的教學效果。

四、翻轉課堂教學模式的設計及實施

基于翻轉課堂的理念，筆者進行了翻轉課堂教學設計，并制定了實施方案（圖1）。現以翻轉理論力學課程為例來介紹該實施方案。

（一）教學開始前的準備工作

1.了解學情

教師有必要了解學生特點以及學生的學習感受。為此，筆者對已結課的2014級學生作問卷調查，并將其結果作為翻轉教學設計的依據之一。

2.選擇翻轉內容并作教學規劃

理論力學教學內容有14章[5]，基于課程基本要求和學生接受能力等方面的考慮，只選取匯交力系、力偶理論、一般力系的簡化及平衡、剛體的平面運動、動能定理和動靜法6章作翻轉教學內容。剛體的平面運動、動能定理這兩章，難度主要在于運動學知識和動力學三大定理的綜合應用。實施傳統教學的其余各章，也可酌情采取翻轉教學法，適當增加課堂討論環節，鼓勵學生在課外采取小組合作的學習模式。

3.準備翻轉教學資源

教師要制定各章翻轉教學目標，并準備相應的學習資料，如課前學習任務單、課前自學測試題、微課視頻、課堂練習題等。只對學生不易理解的某些知識點制作微課。結合生活或工程實際的短小微課較受歡迎。

4.創建學習環境與氛圍、制定學習評價規則、設計激勵措施

（1）創建有利學生學習的學習環境與氛圍，為合作學習而分組、建立QQ學習群。學情調查表明，遇到學習困難時，高達50%的學生選擇向同學求助。又考慮到合作學習本身有助于增加學生的學習參與度，提高學習能力和人際交往能力[6]，因而，決定采取學生獨立學習與小組合作學習相結合的策略開展翻轉教學。在開課前做了以下工作：將2015級土木卓越班（以下簡稱實驗班）28人均分為7組，每組兼顧成績好、中、差的學生；組員角色分工，每組設匯報員、協調員、聯絡員、記錄員各1名，各有其職責（如聯絡員負責安排小組學習時間、地點等），以保證小組活動順利開展；建立QQ學習群，方便聯系和學習討論。

（2）制定學習評價規則。評價包括形成性評價與總結性評價，翻轉教學比傳統教學更注重形成性評價。例如，實驗班理論力學課程總成績（百分制）由平時成績（滿分50）和期末考試成績（占50%）構成，其中平時成績由作業與考勤（10分）、個人表現（15分）與合作學習成績（25分）構成。合作學習成績根據小組課前自學測試和小組學習展示活動計算。若小組總體表現較好，其組員會獲得較好的合作學習成績。個人表現依據靜力學、運動學階段測試成績和學習態度等進行評價。

（3）選擇激勵措施。為讓學生更好投入學習，教師要關注學生，并采取適當的激勵措施。

（二）翻轉課堂的課前教學活動

課程以章為翻轉單元。每章的翻轉教學活動，主要分為課前教學活動與課堂教學活動。

課前教學活動設計為4個環節：（1）布置課前學習任務。教師至少提前3天通過QQ學習群給學生發放該章課前學習任務單（其內容包括課前自學內容、學習目標、學習資料，以及提交自學反饋的時間等），對于較難的章節，還可發放自學引導單；（2）學生課前自學。以獨立學習與合作學習相結合的方式自學；（3）自學反饋。學生在截止時間前提交自學反饋信息，以便教師了解學生自學情況；（4）具體的課堂活動設計。教師依據學生的自學情況，設計第二天的翻轉課堂活動，并準備相應的教學資料。

（三）翻轉課堂的課堂教學活動

課堂教學活動也設計為4個環節，依次為（以總共90分鐘的翻轉教學為例）：（1）自學成果展示或自學測試（10分鐘）。教師可隨機抽查學生，讓其展示自學成果，也可對學生作自學測試。該測試難度不大，目的是激勵學生自學興趣，同時又給以適當的自學壓力；（2）課堂授課（15～30分鐘）。精講本章重難點，評講學生反饋的問題；（3）知識的鞏固與提升（35～55分鐘）。發放有難度梯級的練習題試卷，要求學生先獨立思考，遇到問題時小組討論，教師在學生學習、討論的過程中隨時指導，該環節最后10分鐘用于點評練習題以及評價學生表現；（4）學后反思或測試（10～15分鐘）。小測試的目的是檢查學生的掌握情況，對不合格者要給以適當的學習輔導，或要求學生寫學后反思，并在組員間相互傳看，以便相互學習。課堂氛圍友好、積極向上。

（四）教學后的總結工作

每章翻轉教學結束后要做兩項工作：（1）綜合評價和反饋。教師要對學生和小組在翻轉學習中的表現及成果進行評價。學生向教師反饋學習感受，教師也向學生反饋教學感受并提期望；（2）教學總結與反思。依據學生反饋的學習感受和自己的教學感受，教師作教學總結和反思，對翻轉課堂實施方案中的不完善之處，酌情做出修改。

五、實施翻轉課堂教學后的成效

（一）實施翻轉教學后學生的學習成績

翻轉教學對照班采取傳統教學。實驗班與對照班均實行小班教學，且兩班學生人數與性別構成相差不大，學習理論力學的基礎相近（兩班高等數學和大學物理平均分都在76分左右）。雖然兩班任課教師不同，但他們教學經驗豐富，且教學水平差距不大。這兩個班的差別主要在于教學模式不同。

實驗班與對照班的階段測試和期末考試均為閉卷，其卷面成績情況如表1所示。

結果顯示，翻轉教學實驗班的學習成績明顯優于實施傳統教學的對照班。

（二）實施翻轉教學后學生的學習感受與收獲

教學結束后，對實驗班發放不記名問卷28份，回收27份有效問卷。有關翻轉教學的調查結果如下所示。

（1）18.5%的學生認為翻轉課堂的收獲比傳統教學顯著增多，63.0%的學生認為其收獲比傳統教學增多，11.1%的學生認為其收獲和傳統教學差不多，只有7.4%的學生認為其收獲比傳統教學少，即高達81.5%的學生認為實施翻轉后的收獲比傳統教學多。

（2）實驗班學生自學能力、同他人交流能力、團隊協作能力大幅度提高。

（3）33.3%的學生認為參與學習的機會顯著增多，學習積極性、主動性明顯提升，55.6%的學生認為參與學習的機會多了一些，學習積極性、主動性得到一定提升。只有3.7%的學生認為參與學習的機會與學習積極性、主動性都沒明顯改變，7.4%的學生感覺翻轉方式下的學習效果不如傳統教學。也就是說，高達88.9%的學生認為實施翻轉教學模式會使參與學習的機會增多，學習積極性和主動性得到提升。

六、結語

教學實踐結果表明，理論力學翻轉課堂教學模式既有助于提高學生學習成績，也有助于提高學生學習積極性，培養其自學能力、交流能力以及團隊協作能力等。實施翻轉課堂教學模式，有利于提高教學質量。

雖然依據所設計的翻轉課堂實施方案，理論力學課程較成功地實施了翻轉教學，但在實踐中也暴露出一些問題。這說明該方案的某些細節還需完善，今后將進一步對此進行探討。

翻轉課堂更多的是一種思維方式，即將課堂注意力從教師轉移到學生及其學習上[7]，因此，教師最關注的應該是如何使教學效果最大化，而不能陷于教條主義。另外，教師要注意角色轉變，從傳統課堂管理者、知識傳播者轉變為學生學習的指導者、促進者以及課堂活動的組織者。翻轉教學對教師的教學水平、課堂掌控能力等提出了更高的要求，教師需要投入更多時間和精力。

參考文獻：

[1] 康穎安，卿上樂，夏平.基于“卓越工程師”培養的理論力學教學改革的思考[J].湖南工程學院學報（社會科學版），2011，21（1）：102-104.

[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（4）：46-51.

[3] 董黎明，焦寶聰.基于翻轉課堂理念的教學應用模型研究[J].電化教育研究，2014，255（7）：108-113.

[4] 喬納森·伯格曼，亞倫·薩姆斯.翻轉學習：如何更好地實踐翻轉課堂與慕課教學[M].北京：中國青年出版社，2015.

[5]張祥東，程光均，胡文績.理論力學[M].3版.重慶：重慶大學出版社，2006.

[6]]宋少云.在理論力學教學中采用協作學習的改革實踐研究[J].力學與實踐，2013，35（3）：85-86.

[7]喬納森·伯格曼，亞倫·薩姆斯.翻轉課堂與慕課教學：一場正在到來的教育改革[M].北京：中國青年出版社，2015.