翻轉課堂在電子技術基礎教學中的應用分析

李德鑫 賈珍珍 余安喜 張亮 杜湘瑜

摘? 要：習近平總書記在十九大報告中關于“加快一流大學和一流學科建設，實現高等教育內涵式發展”的論述，對于大學教育提出了更高的要求。文章圍繞翻轉課堂在大學教學中的應用，以電子技術基礎為例，從翻轉課堂的現狀、電子技術基礎課程教學實踐的現狀及存在的問題入手，概括了翻轉課堂在大學教學中的“雙刃效應”。并針對翻轉課堂帶來的挑戰，分別從學生、教師、教學管理者、技術的角度思考應對之策，以期為翻轉課堂的教學實踐、電子技術基礎課程改革以及大學教育改革提供可參考的建議。

關鍵詞：翻轉課堂;電子技術基礎;大學教育;課程改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）06-0086-05

Abstract： General secretary Xi Jinping put forward higher requirements for university education in the 19th national congress reports： "Accelerating the construction of first-class universities and first-class subject disciplines and realizing the connotative development of higher education". This paper focuses on the application of the flipped classroom in the university courses with a case study of Fundamentals of Electronic Technique， starting with the current situation of the flipped classroom and the current situation and problems of the basic teaching of electronic technology， and summarizes the double-edged effect of the flipped classroom in the university teaching. In view of the problem of how to develop the advantages and avoid the disadvantages of the flipped classroom， this paper rethinks it from the perspectives of students， teachers， teaching managers and technology， with a view to providing reference suggestions for the teaching practice of the flipped classroom， the curriculum reform of the fundamentals of electronic technique and the reform of university education.

Keywords： flipping classroom; Fundamentals of Electronic Technique; university education; curriculum reform

一、翻轉課堂的基本理念

近年來，隨著信息技術的發展，翻轉課堂（Flipped Classroom 或Inverted Classroom）教學模式在教育領域激蕩起一股變革的洪流。翻轉課堂即是改變傳統教學的方式，通過重新分配知識傳授與知識內化過程的空間與時間要素，使知識的受眾群體相對獨立地完成知識的學習、知識框架的構建，并進一步通過知識傳授者的引導與啟發，完成知識的內化、發散與應用等。翻轉課堂提倡“以學生為中心”的個性化教學理念，通過重構傳統教學中師生的角色關系，實現對傳統教學模式的顛覆性創新。目前，翻轉課堂已經引起國內外高校的廣泛關注，并取得了良好的教學效果。

（一） 翻轉課堂的起源

2006年，美國林地公園高中（Woodland Park High School）的兩位科學老師為給因病而無法上課的學生補習功課，通過錄制軟件結合課程所用PPT演示文稿，將課堂講授知識的過程錄制成教學視頻，從而方便學生在家自主的學習。此后，他們開始重新思考教與學的過程，并提出了“翻轉課堂”的教學理念。[1]2011年，著名的教育性非盈利機構——可汗學院創始人，薩爾曼·可汗在TED大會上做了關于翻轉課堂的專題介紹，使得翻轉課堂成為教育領域的研究熱點，逐漸為各個國家眾多教師所熟知，并成為全球教育界廣泛關注的新型教學模式。[2]作為翻轉課堂的基礎內容，教學視頻成為了課下時間聯系教師與學生的紐帶，而可汗學院、Coursera、EDX、Udacity以及國內的慕課、學堂在線、好大學在線等一大批網絡平臺、機構為翻轉課堂的發展奠定了數字化技術基礎。

（二） 翻轉課堂的定義與特點

所謂翻轉課堂，主要是指在信息化環境中，課堂教師提供以教學視頻為主要形式的學習資源，學生在上課前完成對教學視頻等學習資源的觀看和學習，師生在課堂上一起完成作業答疑、協作探究和互動交流等活動的一種新型的教學模式。傳統課堂和翻轉課堂的各要素對比情況如表1所示[3]。

通過以上對比，可以將翻轉課堂的特點概括為教學理念的顛覆性、師生關系的互動性、教學模式的多樣性及教學資源的開放性。

1. 教學理念的顛覆性

由于傳統課堂通常包括知識傳授和知識內化兩個階段，而知識傳授和知識內化分別是通過教師的課上教學與課下作業來完成的，因而“以教師為中心”成為傳統課堂實踐的關鍵。相較而言，翻轉課堂的知識傳授將通過信息技術的輔助在課后完成;而知識內化則被“搬到”課堂，經由課堂上教師與學生之間的討論，如作業答疑、小組協作及師生交流等形式而完成，從而形成對傳統課堂教學理念的顛覆。

2. 師生關系的互動性

師者，傳道授業解惑也。自古以來，教師在教學過程中都有著不可撼動的地位。正因此，在傳統課堂的師生關系中，教師通常象征著知識的傳播“圣人”和“演員”，而學生則處于知識的被動“執行者”和“接受者”。在翻轉課堂的師生關系中，教師的角色發生了轉變，化身為學生學習的親密“伙伴”與教學活動的“導演”;而學生則是轉變為學習活動的“主角”和“互動者”，能夠更好地按照自己的進度進行高效地學習。

3. 教學模式的多樣性

翻轉課堂將更多的教學時間以視頻教學、多媒體教學等方式留在了課下，并在課堂上以蘇格拉底式教學、探究性學習等方式，在不減少基本知識展示量的基礎上，讓學生完成學習任務。由此可見，翻轉課堂將是對傳統課堂教師板書、演示文稿教學的一種顛覆，與此同時，這也將改變傳統課堂學生填鴨式學習的不良現狀，使得學生能夠在一種交互協作的學習氛圍中，更加客觀地了解自己的學習情況，并控制自己的學習進度。

4. 教學資源的開放性

除開傳統課堂的課本和習題冊，翻轉課堂中增加了教學視頻、多媒體材料及互聯網資源等開放性教學資源。例如，教學視頻主要針對某個特定知識點，長度通常控制在10分鐘左右。學生在課下進行視頻學習，可以以暫停、回看等形式加深對知識的理解。這種開放性教學資源的增加能夠便于學生對學習內容的復習與鞏固，并在相對輕松與自由的學習氛圍中系統的自我學習管理。

結合翻轉課堂的特點，本文以電子技術基礎課程為例，根據教學現狀與問題，總結了翻轉課堂在大學教學應用中的“雙刃效應”，并展開多視角的思考。基于以上思路構建的文章金字塔性框架結構如圖1所示。

二、電子技術基礎課程教學的現狀與問題

（一） 課程介紹

電子技術是根據電子學的原理，運用電子元器件設計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學，主要包括信息電子技術和電力電子技術。其中信息電子技術根據處理信號在時間以及變化幅度上的不同，又可以劃分為模擬（Analog）電子技術和數字（Digital）電子技術。電子技術是研究電子器件、電子電路和電子系統及其應用的科學技術，已經應用于人們生活的方方面面，為人類的發展帶來了深遠的影響。

電子技術基礎課程內容涵蓋了《模擬電子技術》和《數字電子技術》兩門課程中大部分的基礎性概念和知識點，具有基礎性、抽象性、實踐性的特點，可以為非電類專業的學生提供后期專業課程所需的電子方面的基礎知識。

（二）課程現狀

結合國防科技大學電子技術基礎教學實踐，作者將經典教學方法的現狀做以下方面歸納：

1. 知識傳授

類似于許多大學課程，電子技術基礎采用多媒體教學模式，以多媒體課件引導為主、板書為輔，依照教案與教學日歷，通過課堂教學、組織討論、課后作業、階段測試、課內實踐、學生自學等一系列的教學環節使學員達到預期的學習目標。

2. 課程實驗

為了加強學生對于電子技術基礎知識點的掌握，提升學生的動手能力，以及解決問題的綜合能力，圍繞課程核心知識點，設計了5組實驗課程。通過引導學生設計、搭建實際電路系統，實現某一特定的功能，發揮學生參與教學的主動性，豐富課程內容，提升課程趣味性。

3. 軟件仿真

綜合考慮課程學時、實驗室環境的約束等，本課程設置了多組基于Multisim軟件的電路仿真實驗。進一步培養學生分解問題、設計電路、軟件使用等方面的能力，突出電子技術基礎課程應用性、實踐性的特點。

（三）存在的問題

隨著電子技術的快速發展，以及在日常生活中無處不在的應用，電子技術基礎課程需要講授的內容越來越多，然而受高校教育教學改革以及本校“3+1”教學模式的影響，經典課程的教學時長不斷被壓縮，電子技術基礎的教學學時已由72被壓縮為54個學時。在技術發展與改革環境雙重作用下，電子技術基礎課程的問題不斷暴露出來，歸結起來主要包括以下幾個方面：

1. 課程內容多，授課學時少

電子技術基礎授課內容涵蓋了模擬電子技術與數字電子技術課程的大部分內容，涉及的知識體系范圍廣，知識點繁多。加之授課學時不斷縮減，對于教師與學生都提出了嚴峻的挑戰。

2. 學生基礎層次差異大

本校學生來自于全國各個省份，其中整體教育水平、教學質量以及教材的不同造成了學生基礎層次差異較大。傳統的授課方式，較少的關注學生的基礎差異，授課過程中，為了照顧大部分學生以及課程總體進度，不得已采用一刀切的模式。一刀切的模式制約了自學能力強、基礎扎實的學生對于知識探索的積極性，同時又打擊了接受能力差、基礎薄弱的學生學習的自信心。

3. 具體教學條件和背景下的問題

受教師人數的限制，目前電子技術基礎多采用大班教學的模式。大班教學的難處主要體現在管理難、互動難、反饋難、眾口難調等。

受限于教育環境與體制的約束，師生溝通交流是傳統教學模式的一個大問題。課上為保證進度，教師會控制互動次數;課間休息時間有限，交流范圍小;課后輔導答疑存在每個學生平均分配時間少，疑難點重復講解的問題。

三、翻轉課堂理念在大學教學中的“雙刃效應”

在教育教學改革的大潮中，翻轉課堂在大學教學中的優勢已逐漸突顯;與此同時，翻轉課堂與傳統教學模式的對撞所引入的各種挑戰也不容忽視。本文以電子技術基礎課程為例，深入分析了翻轉課堂在大學教育應用中的“雙刃效應”。

（一）翻轉課堂在電子技術基礎教學中的優勢（見圖2）

1. 學科適用性

根據傳統學科體系劃分，電子技術基礎屬于典型的理科類課程。此類課程知識點明確，只需要講清楚一個概念、一張示意圖、一道例題、一個仿真、一個實驗，即可完成知識的講授。因此，就學科適用性而言，電子技術基礎適合于開展翻轉課堂教學。

2. 開展探究式活動

翻轉課堂之所以獲得成功，得益于開展基于項目學習的探究式活動。基于項目的學習指的是“以學科的概念和原理為中心，以制作作品并將作品推銷給客戶為目的，在真實世界中借助多種資源開展探究活動，并在一定時間內解決一系列相關問題的新型探究性學習模式。”[5]電子技術基礎具有基礎性、抽象性、實踐性的特點，其教學內容與生活實踐緊密相關，許多生活中的實例可以被抽象為典型的教學案例，并通過仿真、實驗等方式進行生動的展現。因此，圍繞電子技術基礎課程內容可開展更前沿的探究式活動，使學生更多地進行自主探究學習。

3. 踐行“以學生為中心”的教學理念

“以學生為中心”的教學理念，主要體現在：（1）在翻轉課堂教學模式中，學生成為了自己學習節奏的掌控者，其角色發生了根本性的改變，不再是知識的接受者，而變成了整個學習過程中的主角。（2）通過將知識的學習過程轉移到課下，使得教師走下了講臺，走到了學生中間去，實現了“去教師中心化”。教師從一個對視而立的角色，轉變成為了攜手并肩的指導者，這一轉變無形中拉近了師生的距離，使教學活動更容易開展。

4. 建立反饋機制，增強師生溝通交流

從技術促進教育變革的角度來看，信息化技術和數字化技術在教育教學中的廣泛應用，使得構建從學生到教師的教學反饋回路成為了可能，而且反饋回路越發的寬敞、流暢。學生通過信息化的手段將遇到問題及時地反饋給教師，教師適時、適當地調整課堂上要講授的內容，將更多的時間集中于課程的重點、難點部分。通過教學過程中的有的放矢，提高教學質量與投入產出比。

5. 實現“因材施教”的目標

在電子技術基礎課程教學中，學生的基礎差異性表現十分明顯。翻轉課堂的教學模式，將更多的決定權交予學生自身，摒棄了一刀切的教學模式，有效地實現了“因材施教”的目標。在開展電子技術基礎課程翻轉課堂教學時，可以為學生制訂最底線的教學目標，督促學生達到這一基本目標，以保證電子技術基礎在課程體系中的承上啟下作用。進而可以通過探索式學習，激發學生的主觀能動性，以達到更高的學習目標。例如，可以為能力較為突出的學生提供創新探索所需的場地和設備，有意識地激勵學生發揮特長，為各類電子競賽選拔種子選手。

（二） 翻轉課堂在電子技術基礎教學中的挑戰

1. 對構建學生知識體系的挑戰

為了使翻轉課堂的課下活動有序進行，教師通常會將課程的教學重點、難點、考點制作成10分鐘左右的微視頻，而這無形中將課程的知識體系進行了分解，不利于學生構建全面的知識體系。而電子技術基礎課程與其他文科類課程不同，不同章節之間、各知識點之間具有很強的關聯性，如果不能給學生構建起總體性的知識體系，將會對學生的學習造成較大的影響。因此，將翻轉課堂應用于電子技術基礎教學時，必須考慮如何將翻轉課堂打碎的知識點重新粘合起來。

2. 對學生的自制、自覺提出挑戰

翻轉課堂踐行了“以學生為中心”的教學理念，而將學生作為教學主角的同時，對于學生的自制力、自覺性也提出了更高的挑戰。初入大學的學生，由于缺乏督促，許多沉迷于多姿多彩的課外生活而迷失了上大學的初衷，過起了天天打游戲、天天睡大覺、天天談戀愛，“醉生夢死”的日子。[6]每年，大學生因多門課程考試不及格而被學校退學的例子比比皆是。因此，在實行翻轉課堂教學時，應該慎之又慎，在設計教學模式時應當特別地考慮學生自制力、自覺性的問題。

3. 對教師的“編-導”能力提出挑戰

部分教育工作者認為“翻轉課堂”是對老師的一種解放，它使老師的作用明顯下降，老師在課堂上僅是監督學生完成作業和解答疑惑，而減少了備課和上課的壓力。而翻轉課堂的起源地，美國林地公園高中的教育者認為“翻轉課堂通過教師和學生角色的顛倒使得教師的責任更大，這種課堂需要的是更有責任心、有愛心和懂設計的專業教育者”。[1]作者認為，真正的想做好一門課程的翻轉，需兼顧各方面的諸多問題，會對教師的“編-導”能力提出更高的要求。所謂“編-導”，即是指編劇和導演的意思。學生成為了課堂的主角，教師自然而然成為了課堂這個大劇本的編劇和導演。傳統課堂上，教師是主角，而無所謂編劇和導演，只要考慮自己如何“演”好一堂課即可。而作為翻轉課堂的總導演，教師需要精心的準備“臺詞”、“布景”和“劇本”。“臺詞”就是學生們課下需要自學的知識;“布景”就是課程開展的背景，如教室布置、所需設備、實驗物品、課程引例、周邊知識、專業知識等;而“劇本”則涉及到一堂課如何順利的開展。總而言之，翻轉課堂將更加考驗教師的綜合能力，在信息技術爆發的時代，僅僅是教好一堂課已不能滿足學生的需求，而要綜合考慮課堂的趣味性、內容的豐富性、生活的貼近性，要敢于接受課外多姿多彩生活的挑戰，而努力把學生的心留在課堂上。

4. 對外圍構建提出挑戰

如前所述，翻轉課堂對具有基礎作用的“外圍構建”提出了挑戰。以翻轉課堂的實施為主線，我們思考以下所需的外圍構建。首先，課下所需的知識素材，依據技術含量可劃分為課本、教學課件、多媒體教學視頻，基于移動終端的數字化互動教材等。其次，課上所需素材，例如基于口袋實驗室的實物演示電路、基于Multisim的仿真演示電路、基于雨課堂的隨堂測試系統等。然后，翻轉課堂對于教室場地提出了更高的要求。2019年在長沙舉辦的“世界計算機大會”上已經出現了基于5G+全息投影技術的虛擬教學模式。[7]該教學模式緊跟信息技術的潮流發展，是信息技術推動教學改革的新型樣例。此類技術的應用與推廣，將對智能化教室的構建起到技術性的支撐作用。此外，翻轉課堂在顛覆傳統教學結構、教學方式和教學模式的同時，對于傳統課堂配套考試、測驗、管理機制也提出了新的挑戰。

四、關于翻轉課堂挑戰的多視角應對

（一）學生視角

為全面振興大學教育，教育部對新時代的大學生提出了要求，學生要回歸常識，刻苦讀書學習。以前整體管理較松、學習要求較低、淘汰率較低的寬松模式已一去不復返，需要迷失了方向的學生重新審時度勢。從學生的視角出發，為了更好的參與到翻轉課堂的教學中，需要學生思考以下幾點：

1. 明確的學習目標

首先，學生應結合電子技術基礎課程的教學目標，制定適合自己的學習目標。在“新工科”教育改革的引導下，學生需要深入思考，與自身的長遠謀劃相結合，確立自己在課程學習的過程中想要獲取什么能力，達到什么水平，實現什么目標。[8]

2. 完善的課程學習計劃

在翻轉課堂的教學模式下，教師們摒棄了一刀切的教育理念，給了學生多樣化的選擇。然而，教師并不能為所有學生制定詳細的學習計劃。首先，對于大班教學的既定模式，學生人數眾多，教師們縱使有心而力不足。其次，學習計劃只有做到“因材施教”才能發揮最大的作用。因此，在制定學習計劃的過程中，需要師生雙方的共同參與，教師負責宏觀的統籌安排，而學生則要結合自身的愛好、特長等因素細化教師的宏觀統籌，這樣才能夠在翻轉課堂的教學模式下更加有序的推進課程的教學。

3. 堅決的執行和積極的互動

翻轉課堂的問題之一就是無法保證自制力和積極性差的一類學生的學習質量。從學生自身的角度出發，就要求學生提升自我控制和自我約束的能力，在制定好學習計劃之后，做到堅決的執行以及積極的互動。學習計劃的作用之一就是形成自我的約束力，使學生在課下自學時有綱可循，有律可依。而積極的互動方面，需同時注重學生與老師、學生與學生間的互動。通過 “分享知識”和“不恥下問”，加速知識在師生群體中的流動，提高知識內化的整體水平。

（二）教師視角

翻轉課堂無疑對教師這個角色提出了更高的要求，從教師的視角出發，作者認為應該加強以下幾點：

1. 電子技術相關知識的儲備

翻轉課堂的教學理念極大地釋放了學生的主觀能動性，從傳統的課本這一基點出發，“一千個讀者，一千個哈姆雷特”，學生的探索式學習所引發的知識體系的暴漲是十分可觀的，而作為課程的總導演，必須提升電子技術相關知識的儲備深度，以包容這種知識體系的暴漲。教師在電子技術方面的內涵深度，直接決定了電子技術基礎課堂的格局。此外，教師知識儲備的提升，會使課程的內容更加的有趣、更加貼近生活，從而引發學生對于課程學習的興趣，提升教學的總體質量。

2. 組織、統籌能力

翻轉課堂是對傳統教學理念的顛覆，因此，在實施翻轉課堂時，教師需要對眾多的教學元素進行重新的思考與規劃。例如，課下與課上的組織、短、中、長期考核的設定，都需要教師進行深入的思考，制定詳細的實施計劃。此外，還需要思考計劃實施時，向下如何與學生對接，向上如何與行政管理者對接。此方面的問題，有待更多的教育工作者開展深入的研究，創造更多經典的翻轉課堂教學案例。

3. 多樣化的教學素材

教學素材是翻轉課堂實施的基礎，其質量也就決定了翻轉課堂教學質量的起點。隨著數字化技術對于傳統教學方式的不斷沖擊，可供利用的技術越來越多，對于教師制作教學素材的能力也提出了更高的要求。對于電子技術基礎課程的教師，需要準備多樣化的教學素材，從最基礎的課堂PPT、教學視頻，到更專業化的軟件仿真、實物電路搭建、實驗設計等。此外，還需要積極探索新的教學技術應用，在傳授知識的同時，給學生更多感官刺激，提升教學趣味性。

（三）行政管理者視角

作為教學活動的管理者，行政人員在翻轉課堂的實施中發揮著十分重要的指揮棒作用，從行政管理者的視角出發，需要考慮以下內容：

1. 加強翻轉課堂的教學監管

翻轉課堂作為一種新興事物，為了有效規避有可能產生的教學風險，建立相應的監管機制是必須的。作為行政管理者，需要組建由教學經驗豐富的資深教授組成的監管隊伍，并且使監管力度盡可能深入到翻轉課堂的每個環節。監管的作用主要體現在兩個方面：一是監督翻轉課堂的實施情況，教師和學生是不是都做到了各盡其責，避免老師的瀆職和學生混日子的行為。二是利用教授豐富的閱歷為翻轉課堂的實施提出寶貴的意見，指出翻轉課堂中某些環節存在的問題，有效的改進方式等。從而提升翻轉課堂的教學質量，避免教育改革中的冒進而引起的教學事故。

2. 面向翻轉課堂的教學管理政策和考核體系

翻轉課堂在教學結構、教學方式和教學模式上與傳統方法有很大區別，因此，為了保證翻轉課堂的有效實施，行政管理者需要豐富傳統的教學管理政策和考核體系，從而促進大學教學模式的多樣化。

（四）技術視角

信息技術與數字技術為信息化教學模式的開展提供了技術支撐，為了保障翻轉課堂的有效開展，從技術視角出發，應該考慮以下方面：

1. 打造教學-交流-考評一體化平臺

傳統的教學模式受技術以及空間、時間資源的限制，人為將知識地傳授與內化過程劃分成為了教學、交流、考評等模塊。而各模塊的劃分，一定程度上制約了教育質量的提升以及教育方式的發展。因此，在先進教學理念的引導下，專業化的教育團隊應該從技術的視角發力，努力打造教學-交流-考評一體化平臺。目前，一體化平臺的設想已初見端倪，相信在不久的將來，基于先進教學理念打造的一體化平臺將會帶來巨大的教育質量提升以及豐碩的教學成果。

2. 促進智能化教室的建設

教室是課程教學活動展開的場所，教室的智能化水平直接制約了相應課程的技術水平，進而限定了教學方法的多樣性。從技術角度出發，加快推進智能化教室的建設，是高校現代化改革的基本內容，也是大學教育改革的內在要求。

3. 提升教學素材的技術水平

教學素材技術水平的提高可以有效地保障翻轉課堂的實施。在此方面，行政管理者、教師可以和專門的教材開發公司聯合，通過更專業化的技術，將行政管理者的教學理念、教師的教學內容具體化為生動形象的多媒體材料，從而推動翻轉課堂的廣泛應用。

五、結束語

翻轉課堂的教學理念自2006年提出以來已經歷了近十余年的發展，在國內外，從小學教學到大學教學形成了許多經典的教學案例。本文簡單概述了翻轉課堂的起源與特點，進而以大學課程電子技術基礎的教學現狀與問題為例，分析了翻轉課堂在電子技術基礎課程教學實踐中的雙刃效應。進而從學生、教師、行政管理者、技術的角度思考了如何更好地在大學課程中實施翻轉課堂的問題。希望相關的思考與建議，能夠完善翻轉課堂教學模型，促進翻轉課堂在大學課程中的應用，并為深化大學教育的改革以盡綿薄之言。

參考文獻：

[1]The flipped classroom[EB/OL]. http：//educationnext.org/the-flipped-classroom.html.

[2]TED：Ideas worth spreading [EB/OL]. www.ted.com.

[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，2012，30（4）：46-51.

[4]Aaron Sams. & Brian Bennett. The truth about flipped learning [EB/OL]. http：//eschoolnews.com/2012/05/31/the-truth-about-flipped-learning/， 2012-5-31.

[5]劉景福，鐘志賢.基于項目的學習（PBL）模式研究[J].外國教育研究，2002（11）：18-22.

[6]吳巖.回歸本科教育[A].2018高等教育國際論壇年會[C].2018.

[7]2019世界計算機大會：中學生現場感受“5G智能教育”[N].瀟湘晨報，2019-9-10.

[8]教育部，工業和信息化部.中國工程院關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn.