基于“翻转课堂”理念的教学模式研究与实践

许英姿, 沈玉凤, 华 珍, 云 海

(山东理工大学 交通与车辆工程学院, 山东 淄博 255012)

基于“翻转课堂”理念的教学模式研究与实践

许英姿, 沈玉凤, 华 珍, 云 海

(山东理工大学 交通与车辆工程学院, 山东 淄博 255012)

基于教学研究型大学的定位，结合本科力学课程的特点，本着“因材施教”的原则,配合省级精品课程建设，探讨了地方院校力学教学中基于“翻转课堂”理念的几种教学模式,并进行了教学实践。

翻转课堂； 因材施教； 研究与实践

“翻转课堂”这种全新的教学模式在2007年提出和随后的兴起归功于美国科罗拉多州高中的两位化学教师和“可汗学院”的努力。在MOOCs的推波助澜下,“翻转课堂”近几年来成为了全球教育界关注的热点[1-2]。北京师范大学何克抗[3]教授提出了适用于小学和初中的按照“跨越式教学”模式拓展的中国式“翻转课堂”教学模式；华中师范大学的王东杰和戴伟芬[4]研究了“翻转课堂”模式在中学教学中的应用；曾贞[5]、钟晓流[6-7]也对“翻转课堂”模型进行了研究,为“翻转课堂”的教学实践提供了依据和借鉴。但“翻转课堂”模式在高等教育工科教学中还未进行过深入研究[8-9]。为此,基于我校教学研究型大学的定位,结合工科力学课程的特点,本着“因材施教”的原则,配合省级精品课程建设,我们提出了基于“翻转课堂”理念的几种教学模式,并在课程教学中进行了实践。

1 模式一:基于网络的自主学习式

“翻转课堂”教学模式需要学生具备一定的自主学习能力。国内学生进入大学之前的学习是以高考为最终目的、以教师为中心的“填鸭式”的学习模式,师生之间互动少,学生之间由于竞争的原因也少有互动和相关的协作学习。进入大学后,一部分学生认为目标已经达到,甚至出现了厌学思想,加之目前我国的高等教育已经由精英教育转变为大众教育,地方院校绝大多数学生缺少自主学习的意愿,不具备“翻转课堂”教学模式所需要的自主学习能力[10]。因此,培养学生的自主学习能力势在必行。

网络和计算机技术的发展使得基于网络的自主学习有了技术支持。对学生而言,经过一年的大学教育,特别是经过了真正意义上的一次就业形势观察,他们对终身教育和终身学习有了深刻认识,具备了主动学习的意愿,通过教师提供的精选自主学习内容与学习引导,学生可以进行自主学习。

1.1 合理选择自主学习内容

由于难度过高会打击学生的自信心,因此,自主学习内容的选择至关重要。据此,理论力学课程选择了点的运动学、刚体的简单运动、质点运动微分方程、刚体对轴的转动惯量和力的功[11]作为学生自主学习的内容；材料力学课程则选择了应力集中的概念、非圆截面杆扭转、提高弯曲强度的措施、提高弯曲刚度的措施、二向应力状态分析——图解法和提高压杆稳定性的措施[12]作为学生自主学习的内容。

1.2 精心制作课程的网络资源

自主学习模式并不等同于学生自学,而是在教师引导下的有针对性的学习。为此,教师根据自主学习的内容编写了自主学习提纲(包括学习的重点、难点、教学目的及必须掌握的概念、理论和方法等),撰写了教案,制作了强调重点、细化难点的PPT,并根据教学目的设计了便于学生网络学习和自查的一系列题目。

1.3 充分利用网络资源

将精心制作的网络资源根据教学安排发布到学校的网络学习平台上,学生利用网络学习平台,结合省级精品课程资源(主要是录像资源)进行自主学习,并对学习结果进行自我测试。教师利用网络学习平台对学生学习中出现的疑难问题进行答疑解惑。

2 模式二:基于案例的讨论式

2.1 案例选取

案例的选取既要考虑教学的重点和难点又要兼顾学生的能力和水平,同时也要将课程培养学生的素质目标考虑在内。在理论力学课程中,运动学部分的合成运动和平面运动的有关速度和加速度的计算是课程的重点和难点,同时为了培养学生用所学知识解决生产实际问题的能力这一素质目标,选取牛头刨床运动机构和曲柄连杆运动机构作为案例进行讨论。

2.2 实施策略

(1) 组织形式。以小组为单位,每小组8人,由班内学生自由组合,选择组长1人负责处理相关问题；案例及讨论的要求在运动学的教学内容结束后由教师通过网络学习平台发布；讨论以小组汇报的形式进行,汇报内容包括机构的动画(学生可以自行制作也可以利用网络下载)、机构的构件与构件之间的连接形式分析、机构的自由度计算、机构的运动学的力学量的计算。PPT脚本由每个学生独立完成,PPT制作则由组内学生经组长分工后成员之间团结协作完成。

(2) 讨论时间选取。 经过一个学期的培养和锻炼,学生的自主学习能力有了较大的提升,因此,将讨论课的时间定于期末最后2节课。

(3) 讨论过程。由任课班级的班长、学习委员以及课代表组成“成绩评定委员会”,抽签决定每组的汇报次序。次序决定后,再抽签决定每组的汇报成员。一组汇报结束后,其他组的学生针对汇报内容进行质疑,该汇报组的全体学生必须回复质疑。学生之间辩论难解难分之时教师调停,对关键问题进行点评；点评结束后教师再质疑,对学生进行引导。这种方式真正实现了学生与学生之间、教师与学生之间的互动,不但课堂上精彩纷呈,并且顺理成章地将CAE软件引进了教学中[13]。但由于学生之间提出与回复质疑时出现的状况不可预测,这种模式对教师的教学水平和应变能力要求极高。

(4) 成绩评定。为了对学生进行鼓励和激励,基于案例的讨论这一模式按照10%的成绩计入课程成绩。成绩由2部分组成,组内成绩和讨论成绩。组内成绩由组内学生根据每个组员的表现和制作PPT的贡献给出,占5%；讨论成绩由“成绩评定委员会”根据汇报情况和回复质疑情况给出,组内的每个成员成绩相同,也占5%。

3 模式三:基于问题的研讨式

经过理论力学课程一个学期的培养和训练,在材料力学课程中“翻转课堂”教学主要采用的是基于问题的研讨式。

材料力学课程的内容对地方性高校的学生而言并不都适合于“翻转课堂”的模式。首先需要精选研讨内容,选择的内容难度要适中,为此我们选择了剪切和挤压的实用计算、动载荷2部分内容进行。

学生课外进行的学习方式与理论力学课程相似,是基于网络的自主学习——这称之为“知识的外化过程”。这个过程中学生之间也能进行协作学习,课内进行的是知识的内化过程。

成绩评定方式与理论力学课程相同,而组织形式与理论力学课程的不同之处是教师要将研讨的内容在研讨前3～4周经过学校的网络教学平台发布,研讨时间与课程授课计划大致相同。

教师根据知识点和授课班级分组情况将研讨内容分为8～9部分,授课班级的班长、学习委员和课代表组成评审委员会,抽签决定每一个组的研讨内容。研讨内容决定后再抽签决定每一个组参加研讨汇报的成员。一个组汇报结束后,其他组的学生针对汇报内容进行质疑,该汇报组的全体学生必须回复质疑,关键时刻教师进行点评。全部教学内容研讨结束后,教师给出事先准备的涵盖教学重点的练习题,在课堂上由学生独立思考完成。教师仅给出参考答案,对于有疑问的学生实行课下单独答疑。

4 模式四:基于应变电测法的综合设计实验模式

一门课程的实验教学内容不仅是学生获取知识的途径,更主要的是为了培养学生解决工程实际问题的能力。材料力学课程的实验分为验证性实验和综合设计性实验,教师通过与绝大多数学生的交流发现,学生最不愿意做的就是没有任何挑战性的验证性实验,他们很愿意自己动手设计一个从实际问题中提炼出来的实验。应变电测法在工程测试中应用广泛,通过验证性实验学生已经掌握了电测法的原理,为了充分发挥学生的主观能动性,我们让学生自己设计一个弹性范围内加载测量扭转圆轴的扭转外力偶矩实验作为综合设计性实验。

首先,学生以班级小组为单位(分组情况与前面所述相同),在课下根据所学电测知识分析讨论该实验方案(方案包括应变片布片方案的选择、接线、应变片的贴片位置、方位等)，学生组长将小组设计的实验方案通过网络教学平台发送给教师,经教师确认后再实施测试；其次,教师根据学生提出的方案指导学生正确地粘贴应变片；再次,学生按照设计好的方案实施测量,并根据广义胡克定律计算出扭转外力偶矩；最后,将测量值与理论计算值进行对比,找出误差产生的原因。

5 结束语

经2学年4个学期的教学实践表明,基于“翻转课堂”理念的几种教学模式在力学课程教学中的综合应用提高了学生的学习兴趣,课堂上几乎没有刷屏的学生；锻炼了学生团结协作和沟通交流的能力；培养了学生的工程实际能力,对于学生今后的成长、成才意义重大。但这对教师也提出了更高的要求,教师在转变教育教学观念的同时,在教学实践中应本着“因材施教”的原则寻求最合适的教学内容以及最适合学生的基于“翻转课堂”理念的教学模式。

References)

[1] 朱宏洁,朱赟.翻转课堂及其有效措施刍议[J].电化教育研究,2013(8):79-83.

[2] 曾晓洁.美国大学MOOC的兴起对传统高等教育的挑战[J].比较教育,2014(7):32-39.

[3] 何克抗.从“翻转课堂”的本质看“翻转课堂”在我国的未来发展[J].电化教育研究,2014(7):5-16.

[4] 王东杰,戴伟芬.美国“颠倒课堂”及其在我国的应用[J] .教育理论与实践,2014(5):42-45.

[5] 曾贞.刍议翻转教学的特征、实践及问题[J].中国电化教育,2012(7):11-14.

[6] 钟晓流,宋述强.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究,2013(2):58-63.

[7] 王红,赵蔚,孙立会,等.翻转课堂教学模型的设计:基于国内外典型案例分析[J] .现代教育技术,2013(8):5-10.

[8] 王祖源,倪志强,王瑜,等.从OC到MOOC大学物理课程建设再思考[J] .中国大学,2014(6):53-56.

[9] 李海龙,邓敏杰,梁存良.基于任务的翻转课堂教学模式设计与应用[J].现代教育技术,2013(9):46-50.

[10] 顾世民.计算机网络下自主学习模式与课堂教学模式的综合应用[J].外语电化教学，2007(7):67-72.

[11] 哈尔滨工业大学理论力学教研组.理论力学[M].6版.北京:高等教育出版社,1996.

[12] 刘鸿文.材料力学[M].4版.北京:高等教育出版社,2003.

[13] 李丽君,许英姿.CAE软件在力学教学中的实践与应用[J].实验技术与管理，2010,27(10):113-115.

Research and practice of teaching mode based on “Flipping Classroom” idea

Xu Yingzi, Shen Yufeng, Hua Zhen, Yun Hai

(School of Transport and Vehicle Engineering,Shandong University of Technology, Zibo 255012, China)

Based on the “Individualized Teaching” principle, the positioning of teaching-oriented universities, combining the features of engineering mechanics courses, with the construction of provincial excellent courses, this article introduces several teaching modes of “Flipping Classroom” for mechanics teaching in local colleges, at the same time, the teaching practice is carried out in the “Individualized” principle proposed by mechanics teaching mode in several local colleges and universities.

flipping classroom; individualized teaching; research and practice

2015- 01- 23 修改日期：2015- 03- 10

山东省精品课程建设经费(鲁高教字[2012]15号)

许英姿(1961—),女,山东青岛,工学硕士,副教授,主要从事力学课程的教学和研究.

E-mail：xuyz@sdut.edu.cn

G642.42

A

1002-4956(2015)9- 0173- 03