翻轉課堂模式下機械工程材料課程教學綜合改革探析

孟麗娜 羅玉梅 李瑞芳 劉丹丹

鄭州工業應用技術學院，河南 新鄭 451100

翻轉課堂模式是指學生在課前或課外觀看視頻講解，自主學習，教師不再占用課堂時間來講授知識，課堂變成了老師學生之間和學生與學生之間互動的場所，包括答疑解惑、合作探究等，從而達到更好的教育效果。在網絡技術發展且普及的背景下，課堂教學發生了巨大的變化，視頻資源在課堂中的應用愈加廣泛，極大地改善了課堂教學質量。機械工程材料課程涉及內容較多，包括材料組織、性能、熱處理等，教學難度較高。在實際教學中，教師不僅要明確教學大綱要求，根據教學目標設計合理的教學方案，還要了解學生認知水平、身心發展特征，堅持因材施教的理念。針對比較抽象的知識概念，如果采用傳統的教學模式，很難滿足學生學習需求，不僅學生難以理解，而且教學模式呆板，會導致課堂氛圍沉悶，影響教學效果。目前，國內高校機械工程材料課程采用翻轉課堂式教學模式并不普遍。因此，教師應該積極引進翻轉課堂模式，根據機械工程材料課程教學目標進行教學綜合改革，有效提升教學效果。

一、課程概述

機械工程材料課程是機械類專業學生必修的基礎課，該課程教學質量會直接影響人才培養效果。該課程具有很強的理論性，學生需要學習很多概念［1］。在實際教學過程中，由于沒有具體的邏輯推導過程，也沒有生動的工程制圖，尤其在晶體結構、配位數等理論知識教學過程中，學生很難理解，在學習過程中容易感到枯燥，影響學習的主動性。一些微觀結構知識很難與宏觀知識銜接，造成學生難以將課程中學習的內容融會貫通。根據實際教學情況可知，學生在學習過程中，因為知識零散導致學習混亂，影響學習效率。從根本上分析，不僅因為課程難度大，還因為很多學生學習能力不足，教師教學方法不合理等。

根據教學大綱，該課程旨在使學生掌握工程材料和熱處理相關理論知識，使學生熟悉常用工程材料的組織、成分、性能之間的關系，可以根據零件使用性能要求進行選材，并采取有效的熱處理方法，具備工藝路線的初步安排能力。為實現教學目標，教師應該根據學生特點、教學要求，采取多樣化的教學方式和翻轉課堂模式，提升教學直觀性，降低學生學習難度。

二、翻轉課堂的特點和實踐要求

（一）特點

翻轉課堂最早為美國林地公園的高中化學教師使用，為了使學生可以在家中學習，教師錄制了教學視頻。翻轉課堂就是使用音頻、視頻等教學資源和資料展開教學，在課堂中給學生分享素材資料，引導學生進行課前預習，扎實學生學習基礎［2］。在課堂教學過程中，預留充足的互動時間，基于問題導向理念引導學生思考，不斷探索新問題，滿足各項學習與聯系需求。在2011 年，翻轉課堂在我國開始推廣并逐漸普及，設置多個試驗點，總結經驗后在各類學校推行。在網絡技術發展后，各類慕課平臺興起，翻轉課堂的建設更加廣泛，各個平臺為課程教學提供了豐富的資源支持與技術支持。翻轉課堂主要利用視頻資源進行教學，具有以下特點。

第一，教學視頻短小精悍。從實際教學可以看出，翻轉課堂教學視頻普遍只有幾分鐘到十幾分鐘的時長，每個視頻以某個問題為核心，具有針對性，查閱方便［3］。不僅如此，視頻長度與學生注意力可集中時長接近，可以確保學生在高度集中的狀態下學習。通過網絡平臺分享視頻，學生可以自主控制，進行暫停、慢放、重放等操作。

第二，教學信息清晰直觀。視頻可以展示豐富的內容，除了語言講解，還包括圖片、音樂、文字等多種呈現形式，與單純的口述教學完全不同，可以營造更真實的情境，不僅吸引學生注意力，還能直觀清晰地呈現各個知識點。

第三，對學習流程進行重構。學習過程可以分為信息傳遞和吸收內化兩個階段，翻轉過程重構了學生的學習過程，在課前實現信息傳遞，利用教學視頻和教師在線輔導進行預習。利用課堂互動實現吸收內化，使教師了解學生學習困境，并且予以幫助和指導，同時學生之間也可以取長補短，實現知識吸收。

第四，便于復習檢測。學生觀看視頻后，可以提出問題，檢測學習成果，判斷學習情況。如果一些問題無法解答，則可以反復觀看學習。利用云平臺匯總問題，使教師了解學習難點［4］。學生在復習中也可以利用視頻，通過重復觀看鞏固深化、溫故知新。

（二）實踐要求

在翻轉課堂教學模式實際應用過程中，教師必須遵循相應的實踐要求，確保教學效果。

第一，教師應樹立革新完善的信念。觀念會影響行為，為改善教育行為，需要先創新教育觀念。翻轉課堂實施過程中，教師要打破傳統教育觀念的束縛，堅定革新、創新的信念。

第二，具備教育信息化素養。翻轉課堂實施過程中，需要使用各種信息技術，操作各類網絡平臺，對教師信息化素養要求較高［5］。教師應熟練應用Word、Excel 等軟件，并且了解慕課平臺的功能模塊，保障視頻編制質量，根據需求共享資源。

第三，掌握教學關鍵點。很多教師認為翻轉課堂的重點在于視頻制作，實際不然，應該將重點放在討論和互動上，培養學生的自主性，堅持因材施教，使每個人的優勢得到發揮。

第四，實現角色轉換。教師從原本的灌輸者、管理者轉變為引導者、啟發者。學生則從被動學習的受教者轉變為主動思考的探索者。家長角色也發生改變，需要成為學生的輔助者、合作者。

三、翻轉課堂在機械工程材料中的應用方式

（一）分析學情

在翻轉課堂實施的過程中，為確保實施效果，教師需要先分析學生學情，結合實際制定教學方案。機械工程材料涉及理論知識多，很多教師采用講授法進行教學，課堂枯燥乏味，大部分學生不愿意學習該課程。從學生的角度分析，很多學生大學物理、工程圖學等學科基礎薄弱，且認知水平和學習能力有限，所以學習效率不高，亟待革新教學方案，使學生對本課程學習產生興趣。

（二）制定策略

在實際教學中，教師應該將課堂質量作為核心，對學生進行合理分組。大部分班級人數在30 ～60 人之間，教師面對的教學人數較多，通過分組的方式降低教學難度。可以劃分為5 ～8 人小組，采用合作學習的方式，促進學生之間交流互動、相互評價、取長補短［6］。選擇符合本課程學習的分組方式，每個成員承擔不同角色，充分發揮學生特長，使知識學習更加簡單全面；在授課環節，教師可以適當進行方式翻轉。利用視頻分享的方式，使學生自學內容，然后在課堂中結合預習問題進行討論與拓展。基于互聯網技術，實現便捷地共享與交流，營造良好的互動環境。根據具體教學流程，設計不同的方案，注意細節把控，提升教學效果；師生角色翻轉也十分重要，通過提問的方式引導思考和探究，使學生思維更加活躍［7］。小組成員可以根據視頻內容、教學任務共同進行課后討論、備課交流、視頻錄制等，然后在課堂中講解，使學生從學的角色翻轉為教的角色，深化學生對教學的感受，培養學生表達、總結、創新等能力。

（三）確定步驟

結合機械工程材料課程內容，先將各個知識點進行碎片化處理，明確可以進行翻轉的知識點，然后制作微視頻，并將視頻共享給學生，利用視頻進行預習。視頻觀看結束后，小組針對問題進行討論，然后總結知識點并提出新問題，錄制問題視頻并提交。教師收集各個問題視頻并分類整理，綜合分析后設計課堂答疑環節。如果教師在視頻中設置了作業任務，則小組分工實施，制作作業視頻后提交，然后在課堂中評價學生作業。在角色翻轉方面，教師根據教學方案逐步落實教學計劃，學生收集各項知識材料，制作授課視頻并向教師提交，以此實現師生角色翻轉。

四、基于翻轉課堂的機械工程材料課程教學綜合改革

（一）課內課外結合，實現一體化教學

在翻轉課堂的基礎上，對機械工程材料課程教學進行綜合改革。不僅要實現課內與課外內容的融合拓展，還要精簡課內講授內容，在原本教學內容基礎上減少20%～30%，根據需求增加0.5 ～2 倍的課外學時。具體而言，結合實際制定教學改革方案，根據機械制造及其自動化專業教學需求，對原本的專業培養方案進行修訂，減少20%的課內學時，將原本的28 學時減少為22學時，同時課外學時增加14 個。教師在正式教學前，將音頻、視頻等數字材料分享給學生，根據教師設置的學習任務與教學計劃，學生進行自主學習，了解課程理論知識。課堂時間用于師生互動，解答學生在學習中遇到的疑問，結合教學實際布置課堂作業。采用課內外結合的方式，解決課程理論多、學習難等問題，實現課上課下一體化教學，滿足學生各類學習需求。

例如，在金屬的晶體結構與結晶章節教學過程中，我在授課當中使用了晶體結構基本概念相關內容制作為視頻材料，同時配合電子教材分享給學生，學生在課外了解晶體、非晶體、晶體的球體模型、晶格等概念，并且根據各個理論概念提出問題。例如，常見晶體缺陷有哪些？在應用中有什么影響？在課堂中，我與學生共同討論學生提出的問題，引導學生根據視頻中學到的理論知識進行分析，共同探究答案，然后結合學生專業布置課堂作業，深化學生的理解和掌握。

（二）線上線下結合，實現創新性教學

采用網絡化的教學模式，根據學生需求開發線上課程，同時在課堂中引入豐富的網絡資源，使課程教學得到更多輔助支持。利用各類慕課平臺，鼓勵學生進行線上學習，運用平臺中的各項功能監督和輔導學生。在課堂中，開展教學輔導、小組討論等活動；在線上，可以組織教學直播、專題講座等活動。學校應該充分發揮自身的平臺優勢，加大課程資源引進力度，重點引入國家精品課程和優質網絡微課，利用豐富的資源指導學生進行線上學習。同時與線下教學結合，實現課程教學的全面創新。例如，運用“學習通”教育平臺，使用各種教學工具、數據分析工具，定制各類教學模塊，滿足各種教學需求。進行實時視頻互動，學生可以舉手答題，也可以進行隨堂測試、單元測試，便于教師檢查學生學習情況。在作業方面，可以學生互評，也可以教師批改，充分了解學生學習中的問題，然后幫助學生采取有效的改進措施。覆蓋線下GPS 簽到、隨堂練習等教學場景，利用APP、小程序輔助課堂考勤，了解實施教學效果并進行評估分析，使教學效率全面提升，實現創新性教學。

（三）課堂現場結合，實現綜合性教學

機械工程材料課程具有一定的實踐性，學生不僅要掌握理論知識，還要在生產實踐中運用各項理論。所以，課堂教學要與生產實訓結合，達到理實結合的教學效果。根據專業教學需求，現場教學課時占比至少要達到15%。可以開展2 學時課堂教學，配合4 學時現場教學。彰顯學習重點，培養學生操作能力，引導學生在實踐中發現新問題，然后自主探究，既要拓寬學生知識面，也要提升學生綜合能力。重點引入機械工程材料領域中的新技術、新知識、新方法，使學生對行業發展前沿動態全面掌握，為學生就業發展奠定基礎。例如，在《鋼的熱處理》教學過程中，筆者通過現場教學使學生充分了解熱處理的方法、特點及應用，保障學生對知識的理解更加全面。

五、結語

在機械工程材料課程教學過程中，采用翻轉課堂模式，首先，要了解課程內容，深入分析翻轉課堂的特點和要求；其次，明確翻轉課堂教學流程；最后，制定教學綜合改革方案，包括課內課外結合、線上線下結合、課堂現場結合三個方面，進而提升教學效果和質量。