大學工科課程翻轉課堂教學的實踐研究

孫嬋娟 馮 戰 林燦華 呂 靜

（上海理工大學環境與建筑學院 上海 200093）

1 研究背景

1.1 熱質交換原理與設備課程教學現狀及其面臨的挑戰

熱質交換原理與設備課程建筑室內環境相關的理論知識與設備知識同時兼顧的一門主干專業理論課，起著連接本專業基礎課與技術課的橋梁作用。[1]在傳統的教學模式下，學生對課程缺乏學習興趣，很難發揮學生的主體作用，極難調動學習的積極性。[2]老師往往只講重點章節加大了學生理解的難度。實際課堂中，教學活動難以滿足全體同學的需求，進而影響了教學目標的實施和教學過程的推進。[3]

鑒于以上出現的問題，應該尋求一種新的教學模式，既能給學生提供一定的平臺去提煉問題和消化吸收，又能讓教師有機會去全面了解和掌握學生學習過程中的疑點和難點，實現調動學生積極性和創造性的同時，發揮教師的方向引導作用，來解決當前存在的問題，改變現狀。

1.2 翻轉課堂教學模式的引入及特點

翻轉課堂將傳統的學習過程翻轉過來，把學習的決定權從教師轉移給學生。[4]翻轉課堂將知識傳授和知識內化進行了顛倒，課前學生通過觀看教學視頻完成知識的傳授，課堂上學生通過各種教學形式，完成知識的內化。[5][6]破解了在傳統的“熱質交換原理與設備”課程教學中，填鴨式地教學方式所帶來的學生學習興趣低下的問題，提高教師講授效率。

“翻轉課堂”的全過程包括問題引導、觀看視頻和問題解決。教學視頻短小精悍；教學信息清晰明確。[7]

1.3 翻轉課堂在培養學生工科思維教學中的可行性

根據熱質交換原理與設備課程的理論和實踐結合性要求高的特點，首先，提前共享教學視頻、擴展資料和針對性的課堂問題；其次，對典型理論問題進行引入時，有足夠豐富的實際案例可以增強主題的趣味性。再次，明確任務，學生學習和探索有方向和動力；最后，教師根據反饋，提前對課程講授進行資源的重組和側重，因材施教。

2 教學模式設計與探討

2.1 教學設計思路

應用于工科應用型課程的翻轉課堂教學設計應以學生為對象，從實際工程問題所隱藏的科學理論出發，教師注重引導和重點難點的分配，在學生先行完成知識內化吸收的前提下，教師引領學生進行有效有針對性的講授和討論，以期得到知識的完全消化吸收及加強鞏固的效果，并將習得的理論和技能用于解決實際工程問題中去的過程。翻轉課堂教學設計使得“實踐—理論—實踐”這一工科應用型培養路線變得操作性和針對性更強。

教學設計的整個思路應符合學生學習特點，循序漸進，不斷鞏固，實現理論與實際相結合的特點，推動工科課程的全面改革。

2.2 教學模式和實施流程

2.2.1 調研資料及教學資源的收集

將熱質交換原理與設備課程中的知識點按照學時進行分類和整理，根據難易程度，由簡單過渡到難的方式進行分配，教學資源來源于歷來教學積累和經驗總結。

2.2.2 翻轉課堂教學理念的有機滲透

將翻轉課堂的理念和相關實施方法嵌入到本科熱質交換原理與設備課程的教學設計中去。把課堂一部分的時間用來討論，教師再針對過程中存在的重點難點或疑點進行歸納總結，并對學生所提出的疑難點進行解答和提煉。

2.2.3 實施流程設計

從教學目標、教學任務、教學內容和資源、學生學習體系、課堂教學活動以及教學效果評價體系等方面進行教學模式的設計和實施。具體流程如圖1所示。

圖1：實施流程圖

在此過程中，教師也要實時了解學習效果，并及時調整實施方案。[8]

2.2.4 翻轉課堂教學效果的評價

進行傳統教學和翻轉課堂教學的對比和效果評價。評價方式主要包括三項：（1）學習效果的自我評價和課堂認可度的評分；（2）學生參與度及教師對課堂的組織效果評價和；（3）知識吸收效果課堂測驗和考試成績。

以調查問卷結論反映學生的對翻轉課堂模式的接受程度，以學習成績論證學習效果，自主學習及團隊協作能力的變化，以此來探索在熱質交換原理課程上的翻轉課堂模式的可行性。

3 課堂活動設計

3.1 設計對象

依據先前問題導入和學生視頻、擴展資料的學習之后，靈活設置課堂活動，形式包括但不限于PPT展示、小組討論、課堂測驗和教師對疑難問題的解答等。

3.2 教學流程與組織

以第四章空氣熱濕處理過程的其中一節為例，針對相關知識點提出問題，引導學生利用視頻和擴展資料自學，而后在課上給學生充足的時間進行展示和討論，教師在過程中主要起引導作用，最后再針對知識點和學生表現進行總結。通過不定期的測試，檢驗學生的學習效果。

3.3 問題提出

教師針對熱質交換原理與設備中的某一章節里面基礎且較為重要的知識點，提出若干個問題，讓學生帶著問題去消化吸收理論知識，并將理解有困難的問題帶到課堂上，進行討論，加深印象。

3.4 實踐方式

將全班同學分成若干組，課下自學，組員間討論。課上PPT形式講解，隨后其他同學提問，問答結束，教師進行評價，對知識點的錯誤講解進行糾正。

4 效果分析與評價

4.1 課堂參與效果

大部分同學對這種全新的上課模式非常接受，愿意花時間來自主學習，解決老師預留的問題。大部分學生認為這樣的教學模式加深了他們對知識點的理解，讓他們在課堂上獲得很多的參與感。

4.2 知識掌握成果

在翻轉課堂模式下的學生，為了理解知識點，會去掌握其他的知識點來作為基礎，漸漸達到融會貫通的效果。另外，這種模式也培養了學生對知識的應用能力和創新能力。

4.3 成績對照分析

將2020年采用翻轉課堂模式與2019年的傳統授課模式進行對比顯然看出，翻轉課堂下學生的平時和期末成績都有顯著提高。

4.4 工科思維培養效果評價

翻轉課堂從課堂參與和期末考試成績的對比分析中可以看出，翻轉課堂下學生的平均成績顯著高于傳統課堂的成績，顯示出較好的教學成果。

5 結束語

在完成知識內化吸收和知識傳授的同時，翻轉課堂中多形式的課堂活動還鍛煉了學生的組織交流及團隊協作的能力，加上教師充分發揮其引導作用，在實際工程問題的解決過程中加深理論理解，對工科應用型學生，翻轉課堂顯現出了無可替代的優越性，且通過教學效果評價再次證明其在工科課程中應用的可行性和高效性。