翻轉課堂在冶金傳輸基礎課程教學中的應用

賈利曉 宋聯美 賈平

摘 ?要 為適應洛陽理工學院從教學型大學到應用型大學的轉型發展需要，將翻轉課堂應用于冶金傳輸基礎課程教學中，通過采用模塊化教學，結合課程特色，對課程的教學內容進行合理設計，并結合適當的網絡平臺，激發學生的學習熱情和興趣，增強教學效果。

關鍵詞 翻轉課堂;冶金傳輸基礎;教學設計;UMU教學平臺

中圖分類號：G642.3 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）02-0041-04

1 前言

2013年，洛陽理工學院被確定為河南省首批五所轉型發展試點院校，學校將從原來的教學型大學轉變為應用型技術大學。在轉型發展的前提下，理論教學環節縮減，實踐教學環節增強。課時壓縮必然要求學生在有限的時間里獲取更多的知識，翻轉課堂也將成為更適當的教學模式。

2 翻轉課堂及其特點

翻轉課堂通過適當調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生[1]。采用翻轉課堂教學模式，教師借助計算機和網絡技術，利用教學視頻把知識傳授過程放在課堂外，允許學生選擇最適合自己的學習方式接收新知識，確保課前能夠進行深入的學習;在課堂上進行知識內化的過程，以便學生之間、學生和教師之間有更多的溝通和交流，確保課堂上能夠真正引發觀點的相互碰撞，將問題引向更深層次[2]。通過對知識傳授和知識內化的顛倒安排，改變了傳統教學中的師生角色，并對課堂時間的使用進行了重新規劃，實現對傳統教學模式的革新[3]。

在這種教學模式下，課堂內的寶貴時間，學生能夠更專注于主動的基于項目的學習，研究解決課程學習過程中大多數學生所面臨的共同難題，從而獲得更深層次的理解。教師不再占用課堂的時間來講授信息，這些信息需要學生在課后完成自主學習，他們可以看視頻講座、聽播客、閱讀參考書，還能在網絡上與別的學生討論，能在任何時候去查閱需要的材料。教師也能有更多的時間與每個人交流。

3 冶金傳輸基礎課程特色

冶金傳輸基礎是洛陽理工學院材料成型及控制工程專業的一門專業基礎課，理論性和實踐性都很強，概念多且抽象，以宏觀化學反應為最終目標，將動量、熱量、質量傳輸有機結合在一起。通過本課程的學習，要求學生掌握三種傳輸現象的基本概念、基本理論和基本分析方法，理解生產過程中的傳輸理論基礎，使學生具備初步分析和解決生產工藝過程中實際問題的能力，為改進各種材料加工過程和設備的設計、操作及控制奠定理論基礎。它以高等數學、大學物理、物理化學等課程為基礎，進一步向冶金應用理論延伸，作為深入理解專業知識的理論與工具，起到承上啟下的重要作用[4]。本課程內容龐雜，物理概念抽象，計算公式繁多，數學推導煩瑣，一直被公認為“教師難教，學生難學”的一門專業基礎課程[5-6]。

基于學校向應用型本科院校轉型發展以及教學改革與發展的需要，課堂教學的理論課時不斷減少，但課程主要內容沒有減少，這就導致各部分內容講授得不夠深入，針對性不強，學生并沒有根據專業知識的需要真正掌握問題的實質。同時，因為本課程內容涉及大量的數學和物理內容，使課程的學習難度明顯增加，學生在學習中感覺學習難度太大，從而對課程產生“反正學不會，干脆不去學”的現象。針對這種現象，嘗試將翻轉課堂教學模式應用于該課程的教學過程中，以強化教學過程，優化教學效果。

4 翻轉課堂在冶金傳輸基礎課程中的應用

翻轉課堂從2007年開始出現，2011年以后迅速擴展。該教學方法要求學生在課前通過多種渠道先學習?！跋葘W”是讓學生先獨立思考，培養學生追求知識、自主學習的習慣和善于學習的個性品質。在冶金傳輸基礎課程教學中，采用翻轉課堂教學模式，要有適當的教學方法和教學設計。以下從教學方法、教學設計、教學平臺和教學效果四個方面來闡述翻轉課堂的具體應用。

采用模塊式教學法 ?模塊式教學法的提出始于20世紀70年代，是一種以現場教學為主，以技能培訓為核心的教學模式，初期階段主要應用于職業技能培訓，后來逐漸應用于全日制本科教育教學中。根據對學生的培養要求，通過課程模塊間靈活合理的搭配，培養學生寬泛的基礎人文素質、基礎從業能力和專門職業能力[7]。在課程教學中同樣可以使用模塊式教學法，根據課程教學目標，以學生的能力培養為主線，將課程的全部內容劃分成若干個模塊，每個模塊解決一個或幾個主要問題;然后通過各個模塊之間的聯系，將整個課程內容結合起來，形成一個有機整體，以達到先掌握各模塊的知識，再掌握課程全部知識的最終目的。

在冶金傳輸課程教學中，根據課程教學目標，首先將課程內容分為動量傳輸、熱量傳輸和質量傳輸三大模塊，然后對每個模塊進行細分，經過課題組的慎重思考和反復研究，確立表1～表3所示涵蓋本課程的核心知識點。在這些知識點中，對于難度低的部分，上課直接講授或由學生自學解決;對于難度較高的部分，制作微視頻教學資源。學生在課前可以先分析課程資源，根據學習能力和學習水平對視頻內容進行取舍，進行線上視頻學習，并進行針對性的練習和少量快速測評;然后在課堂上，教師對知識點進行歸納和總結，并組織學生分組進行課堂討論，內化、吸收所學內容，真正實現先學后教的課堂翻轉，增強學生的學習效果。

教學模型的設計 ?根據對課程內容的分析和模塊的劃分，在每個學習模塊，教師在課前設置若干問題，讓學生帶著問題去看教學視頻，通過觀看視頻初步理解所學模塊的內容并解決教師所提出的問題;對于學生通過觀看視頻仍然不能解決的高難度問題，教師在課堂上通過組織討論、互動和競答來解決;課后，教師可以留一定量的練習題使學生進一步鞏固所學內容。

以動量傳輸模塊中的“實際流體總流的伯努利方程”為例，教師在課前先提出問題來引導學生：1）什么是穩定流？穩定流有哪些特點？2）什么是緩變流動？緩變流動在有效斷面上符合什么樣的力學規律？為什么要假設在緩變流動的前提下來討論總流的伯努利方程？3）總流的伯努利方程如何表達？適用于什么樣的工程條件？4）如何應用伯努利方程來解決工程實際問題？學生帶著問題觀看教學視頻并初步回答。在視頻觀看過程中，學生對發現的新問題或教師提出的難以解決的問題，可以通過郵件、微信、QQ以及UMU教學平臺留言等多種形式與教師進行溝通，由教師收集學生在學習中存在的難題，在課堂教學中集中解決。

例如：問題1）、2）比較容易，通過觀看視頻，學生可以直接得到答案;但3）、4）兩個問題由于與生產實際聯系緊密，難度較大，學生僅靠觀看視頻難以完全自行解決，因此可以通過觀看視頻，先有一個初步印象，等到課內教學時在課堂上展開討論，并列舉一到兩個實際工程案例，讓學生通過解決實際問題來強化視頻中所講解的知識，充分理解伯努利方程的內容及其實際應用。

對問題3）、4），在課堂上可以提出問題分組展開討論：1）直角坐標系下的伯努利方程是如何得到的？其中的每一項有什么含義？2）總流與流束的關系是什么？總流有什么特點？3）積分過程中為什么要用平均速度和平均能量損失來代替不同位置處的流速和能量損失？4）伯努利方程的使用條件是什么？利用該方程可以求解哪些物理量？通過這幾個問題的分組討論，以及討論后教師的總結和點評，使學生強化對伯努利方程表達形式、使用條件和應用場合的認識，然后通過示例充分掌握伯努利方程的實際應用。對于基礎較差、課堂上沒有充分理解的學生，還可以通過課后答疑的形式進一步強化教學內容。教師也可以把學生中普遍存在的共性問題更新到課件和教學視頻中，方便后期的教學工作。

為了使學生牢固掌握伯努利方程的應用，教師可以留一些相關練習題供學生進行強化訓練。除了課本上的練習題外，教師也可以安排參考書上的習題或自編一些習題，供不同程度的學生練習。

UMU教學平臺的應用 ?要實現課堂的翻轉，首先需要選擇一個合適的學習平臺，把學習資源放在這個平臺上供學生使用。UMU互動平臺是一種知識分享與傳播的學習平臺，可以實現“互聯網+教育”模式，有手機客戶端和電腦客戶端兩種機制。在這個平臺上，不僅可以制作微課，進行師生互動，還可以進行移動考試和開課簽到，更重要是的可以實現課堂的翻轉。使用UMU平臺，可以提供豐富的互動與移動學習方式，學生可以在現場發起調研、提問，激發相互分享，也可以遠程參與微課、直播，促進彼此交流和互動，從而實現混合式教學和社交化學習。UMU平臺可以實現從課程創建到學習管理、從內容眾創到在線翻轉課堂、從學習任務管理到社交化學習群的學習管理全過程。

在教學過程中為了方便教師和學生互動，本課程選擇使用UMU教學平臺。上課前，教師先把教學視頻和預設問題上傳至UMU平臺，供學生自學和測評;在課堂上利用該平臺進行討論和在線測評;課后在該平臺上進行輔導答疑，還可以進行階段性問卷調查和測評，以掌握學生的學習動態以及對所學內容的掌握程度。

教學效果 ?通過將翻轉課堂這種新的教學模式應用到冶金傳輸基礎課程教學過程中，大幅度提高了學生學習的積極主動性，與上屆采用傳統教學模式的學生相比，期末考核平均成績提高13.5%。

5 結語

翻轉課堂是一種新型教學模式，由于課前的預習，學生上課時心中有數，也顯著提高了課堂參與度，不僅從被動的知識接收者轉變為協作、探究活動的主動參與者，而且培養了團隊精神，提高了綜合素質。在分組討論時，通過將不同學習程度的學生進行合理分配，可以促進學生之間的相互帶動，提高學習效率，優化學習效果。課堂上的討論和探討以及課后的復習和總結，可以使學生牢固地掌握所學知識。同時，教師從單一的知識傳授者轉變為學生學習的引導者和幫助者，做到了以學生為本，提高了教學效率。

參考文獻

[1]何克抗.從“翻轉課堂”的本質，看“翻轉課堂”在我國的未來發展[J].電化教育研究，2014（7）：5-16.

[2]張新明，何文濤.支持翻轉課堂的網絡教學系統模型探究[J].現代教育技術，2013，23（8）：21-25.

[3]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.

[4]岳強.冶金工程專業傳輸原理課程教學的創新探索與實踐[J].教育教學論壇，2014（13）：212-213.

[5]王超，袁守謙，楊雙平，等.冶金傳輸原理教學方法改革[J].中國冶金教育，2009（4）：42-43，52.

[6]華建社，趙西成，王明軍.冶金傳輸原理課程多媒體教學的實踐與思考[J].西安建筑科技大學學報：社會科學版，2006，25（3）：70-72.

[7]宋朝霞，俞啟定.基于翻轉課堂的項目式教學模式研究[J].遠程教育雜志，2014（1）：96-104.