基于MOOC環境下“工程熱力學”翻轉課堂教學模式探索與實踐

張淑秘，蔣迪，張蘭，宋顯波

基于MOOC環境下“工程熱力學”翻轉課堂教學模式探索與實踐

張淑秘，蔣迪，張蘭，宋顯波

（吉林建筑大學 市政與環境工程學院，吉林 長春 130118）

在MOOC環境下，結合高校“工程熱力學”課程，構建基于MOOC環境下翻轉課堂的教學模式并進行應用與探索。通過課程教學改革證明翻轉課堂有益于教師教學理念的升級，主體由傳統課堂中的“教師”轉變為“學生”，并將傳統課堂教學漸次延伸到網上學習當中，讓越來越多的學生解放了手腳，成為學習真正的主人，有助于學生個性化學習的實現和自主學習、合作學習能力的養成，促進終身學習理念的樹立。

MOOC；翻轉課堂；工程熱力學；探索實踐

隨著多媒體技術和互聯網的快速發展，社會信息化日益加快，各種新型的教學模式逐漸涌現，高等學校的教育理念、教學媒介以及教學方式均發生了巨大變化。在線公開課“慕課”（MOOC）已經滲透到高等教育領域，給高等教育帶來了深刻的變革，與此同時翻轉課堂這種新興的教學手段掀起了一場教育變革[1]。

“工程熱力學”是許多專業重要的專業基礎理論課，對于建筑環境與能源應用工程專業學生學好這門課，對今后從事工程應用及管理、科學研究等非常重要。目前各高校在“工程熱力學”教學過程中大多仍采用傳統課堂講授的模式，傳統的教學模式存在忽視學生創新性思維發展、學生個性化需求以及生生間、師生間的互動等問題[2]。為此，基于MOOC環境下“工程熱力學”翻轉課堂教學模式為探究課堂教學改革提供了新的方向，“慕課+翻轉課堂”改變了傳統教學模式中教師講學生聽的被動局面，充分發揮了學生的主動性和參與性，激發了學生的學習興趣，提高了建環專業本科生的教學質量，為培養創新型人才打下了堅實的基礎。

1 “工程熱力學”教學面臨的問題

“工程熱力學”課程的特點是邏輯性強、理論抽象，內容相互交叉滲透，是一門高度理論化的課程，更是一門難教、難學的課程[3]。傳統的課堂教學模式主要以教師講授為主，學生課后練習為輔，授課方式單一，課堂上教師僅僅只是完成了講解任務，學生被動地接受大量的定律、方法等，不能培養學生建立批判思維、靈活運用專業知識、及時發現問題并提出解決問題的方法[4]。這種學生處于被動的地位的填鴨式教學方法，不利于提高學生實踐創新能力，通常是教師付出了大量的精力，教學效果卻非常不好。為了提高“工程熱力學”的教學效果，各高校“工程熱力學”課程組不斷進行探索、實踐和改革，但大多為傳統課堂教學模式的變革。目前，將翻轉課堂教學模式應用于“工程熱力學”的教學環節仍處于空白階段。因此，本文在“工程熱力學”教學中實施翻轉課堂教學模式，力爭找尋適合本校、本專業學生特點的“工程熱力學”翻轉課堂教學模式，提升本專業的教學效果。實驗教學模式將虛擬實驗與現實實驗相結合，學生既可從異地計算機上觀察實驗操作及數據處理過程，也可以通過網絡進行遠程虛擬，激發了學生的學習興趣。

2 “工程熱力學”翻轉課堂的設計與實施

本課題基于本校清華在線教育綜合平臺，建立“工程熱力學”翻轉課堂教學模式，擬在作者所在學校建筑環境與能源應用工程專業2016級1班、2班進行試點。

作者結合“工程熱力學”知識點及學生注意力集中時間特點（根據心理學特點，人的注意力最集中時長為10～ 15 min）錄制相關知識點及習題微視頻（10～15分鐘/段）。同一個知識點多個教師錄制（部分知識點聘請國內知名高校教師協助完成），將所有視頻掛在學校網絡平臺上，學生通過手機APP登錄自己賬號，選擇相關教師授課微視頻，隨時隨地點擊學習相關知識點，并進行課前測試。

學生通過網絡平臺向其任課教師提交相關問題。教師收集學生提出的疑難問題，非共性問題教師單獨進行分析講解，隨時予以解答，實現網絡互動。

課堂上，教師根據學科前沿知識、學生的興趣點及學生提出的共性問題，開展一系列教學討論。同時，設有討論小組、同伴互評等多種形式以適應不同學習風格的學生的需要，課堂上還設有難度升級的練習，以適應考研及學習成績優異的學生。學生帶著問題參加課堂討論活動，教師由傳統型教師變為導師型教師，引導學生內化知識，提升學生運用知識解決問題的能力。

實驗教師錄制實驗操作微視頻、編寫模擬仿真實驗軟件并上傳在線教育綜合平臺，學生課前自行觀看網絡實驗微視頻，了解實驗環節及數據處理過程；登錄實驗仿真平臺進行實驗環節的模擬操作、數據仿真處理等，并將處理后的實驗數據或實驗中遇到的困難上傳實驗教師客戶端。實驗教師對數據及問題進行梳理，非共性問題單獨予以解答。

實驗教師根據學生模擬仿真數據及學生實驗過程中的共性問題在課堂予以講解。教師與學生共同討論、解決實驗中的難點，并設計具有一定探索性的實驗任務，采用學生自主報名的方式展開。

每章授課結束后，學生登錄系統進行本章模擬考試，任課教師進行隨機課堂考試，考試成績計入期末總成績。期末考試總成績采取：課前學習20%+課堂討論20%+隨機測試10%+實驗環節10%+期末考試40%構成模式。

對比實行翻轉課堂的建環061、062與傳統教學模式的建環163、164四個班級學生成績并結合問卷調查，總結翻轉課堂的教學經驗與不足，修改“工程熱力學”翻轉課堂教學改革模式，推進本專業其他課程翻轉課堂教學模式的進程。“工程熱力學”翻轉課堂教學模式如圖1所示。

圖1 “工程熱力學”翻轉課堂教學模式

3 翻轉課堂實施教學效果

“工程熱力學”翻轉課堂教學模式于2017年在建環專業161、162班開展教學試點，另外建環163、164仍然采用傳統的課堂教學模式。采用翻轉課堂教學模式下的學生課堂出勤率、課堂表現、注意力集中程度及課堂參與度均優于傳統課堂教學模式。翻轉課堂教學中學生更愿意獨立解決學習中遇到的問題，并且學生能做到提前預習，主動觀看教學視頻，學生訪問教學視頻的情況如圖2所示，積極提出學習中遇到的問題。在實驗過程中，學生積極參與“工程熱力學”開放性實驗并能做到提前預習。很多學生結合專業知識，能提出創新性實驗思路；而傳統教學學生課堂參與度低、學習興趣薄弱。

圖2 學生訪問MOOC教學視頻的情況

對比兩種教學模式學生期末成績，如圖3和圖4所示，可以看出，采取翻轉課堂教學模式的班級學生成績總體較高，平均分為75.20分，優秀的學生占比7.84%，及格率95.10%；良好以上的學生占36.27%。

而傳統教學模式的班級學生平均分為63.05，比翻轉課堂教學模式低12.15分；優秀率為1.96%，比翻轉課堂教學模式低5.88個百分點；及格率為67.65%，比翻轉課堂教學模式低27.45個百分點。對比兩張成績分析可以看出，傳統教學模式低分數段學生（低于40分）占比14.72%，這部分學生主要由于缺乏學習熱情，主動學習能力差，課堂聽課效果不佳，最終導致期末成績偏低。由此可見，由于教學模式的改變，大大激發了學生的學習熱情，提高了學生的成績，培養了學生的創新思維。

圖3 建環163、164傳統課堂教學學生期末成績分布

圖4 建環161、162采取翻轉課堂教學學生期末成績分布

4 結語

本文在MOOC環境下，結合作者所在高校“工程熱力學”課時大幅減少的教學改革現狀，以翻轉課堂教學理念為指針，構建了基于MOOC背景下工程熱力翻轉課堂的教學模式，為本專業教學體系中的其他課程教學改革提供一定的參考。

翻轉課堂教學模式的應用與探索，有益于教師教學理念的升級，主體由傳統課堂中的“教師”轉變為“學生”，將傳統課堂教學漸次延伸到網上學習當中，讓越來越多的學生解放了手腳，成為學習真正的主人，有助于學生個性化學習的實現和自主學習、合作學習能力的養成，促進終身學習理念的樹立。

［1］劉亞，華紅艷，王超梁，等.MOOC時代電路課程的翻轉課堂教學探索與實踐［J］.河北教育學院學報（自然科學版），2017（26）：68-71.

［2］唐萍，王再強，陶麗紅，等.“翻轉課堂”在“農藥學”課程教學中的探索與實踐［J］.云南農業大學學報（社會科學），2019（13）：129-133.

［3］高蓬輝，張東海，王義江，等.以創新型人才培養為目標的“工程熱力學”課程教學改革［J］.教育教學論壇，2017（4）：133-134.

［4］李夢迪，朱小敏，朱輝，等.基于CDIO模式下的“工程熱力學”教學改革與實踐［J］.教育教學論壇，2017（3）：108-109.

G434

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.13.018

2095－6835（2020）13－0049－02

張淑秘（1980—），女，博士，副教授，建環專業負責人。

〔編輯：張思楠〕