翻轉(zhuǎn)課堂在材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用探索

余 華 朱怡雯 杜 剛 鄭 鑫

（杭州電子科技大學(xué)材料與環(huán)境工程學(xué)院 浙江·杭州 310018）

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，人們獲取知識(shí)的方式和途徑呈現(xiàn)多元化，學(xué)生知識(shí)水平參差不齊。傳統(tǒng)教學(xué)模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同層次學(xué)生的分層教學(xué)，而且滿(mǎn)堂灌的教育忽視學(xué)生的主體意識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)自主性。近年來(lái)人們提出了各種先進(jìn)的教育理念和教學(xué)手段[1～3]，取得了一定的改革成效。其中以豐富的現(xiàn)代化信息技術(shù)為支撐的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式最近十幾年被廣泛推廣與應(yīng)用。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為中心，使學(xué)生從原來(lái)的被動(dòng)知識(shí)接受者成為知識(shí)構(gòu)建和內(nèi)化的主動(dòng)學(xué)習(xí)者。

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程是材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的展開(kāi)起到基礎(chǔ)鋪墊和理論引導(dǎo)的作用。由于這門(mén)課程存在知識(shí)涉及面廣、內(nèi)容抽象和概念性強(qiáng)等特點(diǎn)，使得學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)枯燥無(wú)味，加上灌輸式的傳統(tǒng)教學(xué)模式，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。如果將翻轉(zhuǎn)課堂適應(yīng)用于材料科學(xué)基礎(chǔ)課程，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與度，將激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升和對(duì)知識(shí)的掌握[4]。

1 翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)展和特征

“翻轉(zhuǎn)課堂”于2007年起源于美國(guó)科羅拉多州落基山的“林地公園”高中。該校的喬納森·伯爾曼和亞倫·薩姆斯兩名化學(xué)教師為了幫助缺席的學(xué)生補(bǔ)課，錄制視頻并上傳到網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生在家看教學(xué)視頻，而后在課堂上完成作業(yè)，教師對(duì)學(xué)習(xí)中遇到困難的學(xué)生進(jìn)行講解[5]。2011年，由于薩爾曼·可汗創(chuàng)立的一家教育性非營(yíng)利組織——可汗學(xué)院，利用電腦制作出了數(shù)千門(mén)教學(xué)視頻供學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)，使得翻轉(zhuǎn)課堂成為全球教育界關(guān)注的新型教學(xué)模式。而開(kāi)放教育資源運(yùn)動(dòng)使得大量?jī)?yōu)質(zhì)教學(xué)資源涌現(xiàn)，為翻轉(zhuǎn)課堂的開(kāi)展提供了更多資源支持，進(jìn)一步促進(jìn)了翻轉(zhuǎn)教學(xué)的發(fā)展。

所謂翻轉(zhuǎn)課堂，是指在互聯(lián)網(wǎng)普及的信息化環(huán)境中，學(xué)生在課前觀看教學(xué)視頻，自主學(xué)習(xí)，教師不再占用課堂時(shí)間來(lái)講授知識(shí)，課堂是老師與學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動(dòng)的場(chǎng)所，從而達(dá)到更好的教育效果。翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵使其具有如下特征：

1.1 學(xué)習(xí)流程的重新建構(gòu)

傳統(tǒng)教學(xué)模式中學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程由兩個(gè)階段組成：第一個(gè)階段是課堂上的知識(shí)傳授，教師講解教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生結(jié)合自身已有知識(shí)對(duì)新知識(shí)進(jìn)行初步理解；第二個(gè)階段是課后的知識(shí)內(nèi)化，學(xué)生對(duì)所學(xué)新知識(shí)進(jìn)一步理解和內(nèi)化，并通過(guò)作業(yè)或練習(xí)進(jìn)行鞏固。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式重新建構(gòu)了學(xué)習(xí)流程，學(xué)生在上課前通過(guò)教學(xué)視頻自主學(xué)習(xí)完成知識(shí)傳授；知識(shí)內(nèi)化在課堂上進(jìn)行，教師對(duì)學(xué)生的單獨(dú)答疑、小組的協(xié)作探究以及師生之間的深入交流可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的吸收內(nèi)化。

1.2 課堂主體的轉(zhuǎn)變

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下教師和學(xué)生的角色發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體。在翻轉(zhuǎn)課堂中，教師不是知識(shí)傳授者，而是學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的指導(dǎo)者和促進(jìn)者，教師不是課堂的中心。而學(xué)生則成了課堂的主角，他們不再處于被動(dòng)接受知識(shí)的地位，而是變成了學(xué)習(xí)的主人。不同層次的學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力和時(shí)間自由安排課前教學(xué)視頻的學(xué)習(xí)，并發(fā)現(xiàn)自己的疑惑和心得，進(jìn)而在課堂上與同學(xué)和老師進(jìn)行交流，使得學(xué)習(xí)更有針對(duì)性和主動(dòng)性，極大地增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

1.3 短小精悍的教學(xué)視頻

教學(xué)視頻是翻轉(zhuǎn)課堂重要的教學(xué)資源，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)視頻通常短小精悍。一個(gè)視頻一般是針對(duì)某個(gè)特定的問(wèn)題，具有較強(qiáng)的針對(duì)性；視頻長(zhǎng)度通常控制在學(xué)生注意力比較集中的范圍內(nèi)，根據(jù)內(nèi)容的難易通常在幾分鐘到二十分鐘左右。這種短小精悍的視頻不僅方便學(xué)生進(jìn)行查找，而且由于時(shí)間不長(zhǎng)，有利于學(xué)生隨時(shí)隨地地進(jìn)行學(xué)習(xí)。另外由于這些教學(xué)視頻具有暫停、回放等多種功能，方便學(xué)生根據(jù)自己的理解能力自我控制播放，而不必像在課堂上聽(tīng)講那樣緊繃神經(jīng)，有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

2 材料科學(xué)基礎(chǔ)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)

雖然材料科學(xué)基礎(chǔ)近年來(lái)也進(jìn)行了一些教學(xué)改革和實(shí)踐，但目前主要還是遵循傳統(tǒng)教學(xué)模式，滿(mǎn)堂灌的教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果差，甚至引發(fā)課堂教學(xué)危機(jī)[6]。在材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主體，成為知識(shí)的操控者，將提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣。

2.1 課前教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1.1 教學(xué)內(nèi)容的選定和教學(xué)視頻的制作

國(guó)外開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革的學(xué)科多為理工科類(lèi)課程。其主要原因在于理工科知識(shí)點(diǎn)明確，便于翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施。但在具體實(shí)施過(guò)程中還要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行篩選，并不是將一門(mén)課程的所有內(nèi)容都通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)教學(xué)。對(duì)于能夠利用翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的教學(xué)內(nèi)容，利用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響；對(duì)于不適合使用翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行的教學(xué)內(nèi)容，需要及時(shí)調(diào)整，不能機(jī)械套用。對(duì)于材料科學(xué)基礎(chǔ)課程，章節(jié)中的前言、綜述、涉及較多公式的推導(dǎo)以及過(guò)于困難的內(nèi)容并不適用于翻轉(zhuǎn)課堂。可以選擇章節(jié)中較后面的內(nèi)容，在學(xué)生掌握了該章中的基本概念的基礎(chǔ)上，實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂，這樣學(xué)生就可以對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行融會(huì)貫通。

教學(xué)視頻的內(nèi)容選定之后，就是教學(xué)視頻的制作，教學(xué)視頻對(duì)教學(xué)質(zhì)量有很大影響。在設(shè)計(jì)教學(xué)視頻時(shí)，教師要從教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，以學(xué)生的角色去考慮，確定教學(xué)視頻的表現(xiàn)形式。教學(xué)視頻不僅要概括課程中所講授的基本知識(shí)點(diǎn)，還要引起學(xué)生的思考，語(yǔ)言詼諧幽默，讓學(xué)生在輕松愉快的氛圍中學(xué)習(xí)。教學(xué)視頻也可以使用網(wǎng)絡(luò)上與自己教學(xué)內(nèi)容相符的優(yōu)秀開(kāi)放教育資源，提高資源的利用率，也使學(xué)生接觸到國(guó)際優(yōu)秀教師的最新教學(xué)內(nèi)容。

2.1.2 課前學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

教師根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)理論”制定課前針對(duì)性練習(xí)，合理設(shè)計(jì)練習(xí)題的數(shù)量和難度，以便激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興致。學(xué)生在觀看教學(xué)視頻之后，要完成教師提前布置好的課前針對(duì)性練習(xí)，以加強(qiáng)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的鞏固。教師通過(guò)課前針對(duì)性練習(xí)對(duì)學(xué)生課前學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以檢測(cè)其知識(shí)掌握的程度，同時(shí)了解課前學(xué)習(xí)存在的疑問(wèn)。

2.2 課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)

2.2.1 探究性問(wèn)題的確定

課堂探究性的問(wèn)題需要師生共同確定。從教師的角度，教師需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn)以及了解到的學(xué)生課前學(xué)習(xí)的疑問(wèn)提出一些問(wèn)題；從學(xué)生的角度，學(xué)生根據(jù)自己在課前觀看教學(xué)視頻、進(jìn)行課前針對(duì)性練習(xí)時(shí)發(fā)現(xiàn)的疑問(wèn)及同伴交流中未解決的困難提出一些問(wèn)題。綜合兩方面來(lái)確定用于課堂探究性問(wèn)題。

2.2.2 獨(dú)立研究和協(xié)作探究

在翻轉(zhuǎn)課堂的課堂活動(dòng)中，教師應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力和協(xié)作探究能力。學(xué)生根據(jù)理解與興趣選擇探究性問(wèn)題后，首先獨(dú)自對(duì)所選的探究性問(wèn)題進(jìn)行研究，然后選擇相同探究性問(wèn)題的學(xué)生集合在一起進(jìn)行協(xié)作式整體探究，通過(guò)充分的討論交流對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入的理解，真正達(dá)到知識(shí)的內(nèi)化。

2.3 評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂的評(píng)價(jià)體系是多維度、多方式的。不但注重對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)，更加注重對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)內(nèi)容中期末考試成績(jī)的比例下降，學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)價(jià)的比例上升，包括課前學(xué)習(xí)效果、提出問(wèn)題情況和課堂獨(dú)立解決問(wèn)題的評(píng)價(jià)，以及協(xié)作探究能力的評(píng)價(jià)等多方面。

3 結(jié)語(yǔ)

翻轉(zhuǎn)課堂是一種教學(xué)模式的創(chuàng)新，其實(shí)施真正是以學(xué)生為教學(xué)主體，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力和熱情，是對(duì)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的根本性變革。材料科學(xué)基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式還處于嘗試階段，需結(jié)合本專(zhuān)業(yè)學(xué)生特點(diǎn)、培養(yǎng)目標(biāo)和課程內(nèi)容不斷的進(jìn)行教學(xué)模式的設(shè)計(jì)優(yōu)化，使翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)起到積極的促進(jìn)作用。