模擬電路課程翻轉課堂的新設計與教學實踐

袁 豐，黃麗亞，楊恒新

（南京郵電大學 電子與光學工程學院，江蘇 南京 210023）

0 引 言

翻轉課堂是得益于信息技術高度發展而產生的一種教學模式。講授知識等傳統上在課堂進行的教學活動被放到課堂外進行，而從前在課外進行的做習題、專題討論等活動則放到課堂上進行，此即“翻轉”[1-3]。模擬電子線路課程是電子信息類專業本科生的基礎課。為了提高學生運用知識分析問題的能力，一些高校的模擬電子線路課程采用了翻轉課堂的教學模式。

1 翻轉課堂教學模式的特點

當前高校課堂的主要授課模式為傳統模式：教師先完成課程規劃和教學設計，而后在課堂上講授知識，是教學主導者。學生在課堂上聽講，在課后完成作業，是被動的信息接收者。在翻轉課堂教學模式中，學生自主安排時間進行課前自學，課堂時間則用于習題的練習或知識點的討論。在這種模式中，學生能參加更多的互動，并思考、探索更高階的學習活動[4-5]。表1為兩種教學模式的對比。

根據《教育目標分類學——第一分冊：認知領域》所述，傳統的教學模式完成認知目標中底層的“識記”和“理解”，學生的“識記”和“理解”基礎較為扎實；但也放棄了“運用”“分析”“綜合”等能力的鍛煉，見圖1。翻轉課堂教學模式將知識講授轉化為在線視頻等學習資料；課堂上的教學活動側重于認知目標中高層的“運用”“分析”等。在高層次認知領域能力的培養中，學生一方面得到教師的指導，另一方面與同學協同合作。可見，從教育目標的完成效率上講，翻轉課堂教學模式的效率更高。更重要的是，翻轉課堂以其特殊的教學流程引導和輔助學生成為學習的主體，培養學生的主動性和自主學習、探索的能力。然而，一個易忽略的問題是，當學生成為學習主體后，一直以來由教師主導完成的“識記”和“理解”任務完全交給學生課前自學是否可行？

表1 教學模式對比

圖1 教育目標分類學

2 模擬電子線路課程的翻轉課堂教學

翻轉課堂教學模式非常適合模擬電子線路等電子信息類課程。在這種工程性較強的課程教學中，理論和實踐的結合非常重要。最理想的教學方法是一邊學習理論知識，一邊在實驗室里完成各種實驗。隨著軟件技術，特別是虛擬仿真技術的發展，一些電子信息技術工具（如仿真軟件、小型化的硬件實驗平臺等）可以提供一個“隨堂”實驗環境，為翻轉課堂的“討論”“探索”等教學活動提供幫助。因此，研究和改進模擬電路課程翻轉課堂的教學方案非常重要。

2.1 提出問題

不少優秀文章討論了翻轉課堂教學[6-9]。有的從培養批判性思維方面討論翻轉課堂模式的作用[6]；有的從教學資源、評價與激勵機制等方面提出對基于SPOC翻轉課堂的反思[7]。在實踐教學中，筆者發現相當數量的學生習慣依賴教師主導其學習，習慣被動地在課堂上聽講，習慣完成有確切答案的封閉式作業。較弱的學習主動性導致學生在課前不能自主地制訂計劃自學知識，自學效果差。此外，不少學生在課堂上不能充分地參與開放式習題的討論和未知問題的探索。這種情況下，翻轉課堂的優勢無法得到有效發揮。恰如前文所述，“由教師主導完成的‘識記’和‘理解’任務完全交給學生課前自學是否可行”，自學環節是否較為薄弱？此外，如何提高學生在課堂教學環節的參與度，讓學生真正活躍思維，培養學習的主動性和探索能力，使翻轉課堂課程教學環節環環相扣，每個環節的質量都有保障？

2.2 分析問題

首先，大學生是成年人，有很強的學習內在性（或者說主觀性），其學習方式往往是有空就學，不受時間、空間限制，且是學習過程可調控、學習內容可選擇的主動式學習[10-11]。主動式學習更能激發大學生的學習興趣，故教學模式應該適應大學生喜歡的主動式學習特征。其次，像通常的翻轉課堂那樣“把由教師主導完成的‘識記’和‘理解’任務完全交給學生課前自學”往往達不到預期效果。為解決大學生喜歡主動式學習但自學能力又不足的矛盾，需要改進課前自學環節和課堂教學環節。在各個環節中盡量加入學生能親身參與的環節，是提高學習效果的好辦法。由此提出的新型翻轉課堂方案框圖見圖2。一方面，課前自學階段加入了學生制訂自學目標和教師提供自學指導的環節：自學目標可以讓學生在課前自學時明確學習目標，建立清晰的知識點結構，不至于迷失在眾多的細節敘述中；自學指導包括教師關于學習方法、學習步驟及參考資料等的提示，可以幫助學生提高學習效率。此外，該環節還設立了交流討論環節，讓學生在課前自學時通過網絡平臺相互交流，突出學習重點、難點，激發好奇心，培養學習熱情。在課堂教學階段，圖2的方案明確了課堂教學活動的8個活動環節。這8個環節中，學生參與的占據了6個，僅教師參與的只有2個。目的是充分調動學生的主動性，讓他們的思維更活躍，從而更好地培養學生的能力。總體來說，新方案保留了“翻轉”的模式，充實了學生課前自學階段的活動，也完善了課堂教學環節的內容。

2.3 教學實踐

筆者在兩個全日制本科教學班的模擬電子線路A課程中，采用了基于SPOC的翻轉課堂教學模式。課程內容分兩部分：一部分為中國大學MOOC平臺上的、教育部首批國家精品在線開放課程在線學習資料[12]，在該平臺上，學生可以觀看視頻、完成練習，還可以互相討論或請教師指導；另一部分為線下學生和教師面對面的課堂教學，每周的前一個學習單元完成線上部分，后一個學習單元在線下的課堂上進行，在線下課堂教學活動中，筆者還借助了清華大學的雨課堂軟件，大大提高了學習效率[13-14]。

為了對比，在參與這項實踐研究的兩個班中，一個班（A班）采用新型翻轉課堂模式，見圖2，而另一個班（B班）采用一般的翻轉課堂模式。該項實踐研究過程中有2位授課教師和2位助教參與。經過2016—2017一個學年的教學實踐，筆者獲得了第一手資料和數據，總結分析如下[15-17]。

3 數據分析

3.1 參與者的學習興趣

圖3為學生觀看視頻、課件等數據的對比。圖3中橫軸為視頻/課件資料的編號（隨課程的推進，編號越來越大），縱軸為學習視頻/課件資料的人數。由圖3可見，學生的學習興趣在整個學期中經歷了一系列的變化（表現為統計數據數值的“落—起”波動）。

（1）學期之初，學生參加翻轉課堂的課程，他們表現得很積極踴躍。這一段時間里，觀看視頻、課件的人數都較多，且A、B兩個班參與人數幾乎一樣多。

圖2 新型翻轉課堂教學模式框圖

圖3 翻轉課堂學習數據統計對比

（2）課程推進一段時間后，學生開始感受到一定的學習壓力。A班的學生由于自學環節有較完備的計劃，還能得到教師的悉心指導，因此壓力較小，并逐漸適應這種學習風格。從觀看資料的人數上看，并沒有出現較明顯的下降；而B班的學生由于要獨立完成預習，還要達到一定的理解程度，才能參與課堂討論，因此感到有相當的難度，學習動力明顯下降，出現了統計數據的第一次“落”。

（3）教師收到反饋，對B班不能適應的學生進行鼓勵和督促，這些學生可以再次獲得動力，此時出現了統計數據的第一次“起”。

（4）隨著課程進行到中期，適應翻轉課堂教學模式的學生能保持較好的勢頭；而不太適應的學生由于各種原因，在一段時間的積累后，慢慢跟不上正常的進度。此時出現了B班統計數據的第二次“下落”，而A班學生的數據則沒有太大的變化。

（5）此后的過程中，B班的學生在得到教師再次引導、鼓勵等情況下，能有一些積極的學習活動，但很快又會陷入困境。從數據上看顯現出“落—起—落—起”的反復，并且一部分學生由于“滾雪球”的效應，學習基本無法跟上正常進度，而A班的多數學生能保持較高的動力堅持學完課程。

從數據來看，新型翻轉課堂模式下的A班也存在學習興趣和動力的起伏波動，但其波動幅度較小，其原因在于他們自學階段的效果較好，因而能較好地融入翻轉課堂；相對地，B班的學生則由于前述原因，學習積極性有較大的波動，能保持較好的學習程度到學期末的人數較A班減少。

圖4為A、B兩個班的期末成績分析。由數據可見，對于處于中游的學生，新型翻轉課堂模式能給予較多的幫助。對于學習動力較大、能力較強的學生，或者對于學習有較大困難的學生，新型翻轉課堂給予的提高空間有限。

圖4 翻轉課堂成績數據統計對比

3.2 參與者知識、技能的提高

學期末，教師對學生進行了問卷調查，請學生進行評估。一些學生提到，新型的翻轉課堂學習模式讓他們自學的壓力減輕很多，這樣他們可以集中精力在課堂討論；然而，也有一些學生反映他們感覺自學階段的學習任務有點重，時間不夠用；少數學生覺得傳統的教學模式更適合自己。圖5為兩個班的問卷調查數據分析。由圖5可見，A班對于新型翻轉課堂的認可程度較高，曲線更集中于“很好”“好”區間；但對于學習效果，則基本集中于“好”“一般”區間。B班無論是認可程度還是學習效果均更集中于“好”“一般”區間。原因在于A班的學生獲得的指導、交流更多，因此認可程度較B班高。從學習效果看，AB兩個班沒有太大的區別。這是因為通過翻轉課堂教學模式提高學生學習能力，其效果并不能短期內在考試分數中充分體現出來（以后還需要繼續考察這兩個班在其他后續課程中的表現）。

4 結 語

通過教學實踐活動，新方案獲得了數據支持，也得到以下一些體會。

圖5 翻轉課堂問卷調查（學生自評）數據統計對比

（1）需要經常督促學生認真學習在線視頻等資料，學生往往注意不到這一環節的重要性。

（2）自學環節的教學設計非常重要，要讓學生積極、有效地參與課堂討論等活動，就必須保證課前自學有良好的效果；此外，該環節中，一定深度和廣度的閱讀很重要。在該階段，教師要給出恰當的自學指導，讓學生既不會迷失在閱讀材料的細節內容中，也不會被超出自身學習能力的難點所困。

（3）鼓勵學生積極、主動地參與線上學習，并尋找適合自己的學習策略和方法（由于在線學習是自主的學習，學生應有良好的自我調節能力，包括自我調節能力認知、情緒與行為）。

（4）最后，設計多樣化的學習活動、過程評價，使課程教學環節環環相扣（應當仔細考慮學習的各個環節并進行評價），使每個環節的質量都有保障，對確保課程教學質量具有非常重要的意義。