基于翻转课堂的主动学习促进策略

朱桂萍 于歆杰

摘 要：本文介绍了三种形式的翻转课堂特点及其教学目标，从教学环境、教学方法和教学内容三个方面讨论了有效实施翻转课堂教学所需的特别教学设计，并以清华大学“电路原理”课程为例，介绍了在该课程中通过实施翻转课堂教学促进学生主动学习的具体做法。在五年翻转课堂教学过程中，学生的考试成绩以及教学评估结果表明，这种线上与线下、理论与实践相结合的“混合式学习”极大地激发了学生的学习热情，提高了其主动学习的意识和能力，收到了很好的效果。

关键词：翻转课堂；主动学习；混合式学习

清华大学电路原理课程教学组自2003年开始，从教学理念、教学手段（推广使用多媒体课件）、教学内容（全面引入MOSFET）、立体教材建设等多个方面对课程进行了全面改革[1-3]，

取得了较好的效果，在国内同行中产生了积极的影响。

然而，随着网络技术的飞速发展和在线教学资源的爆发性增长，学生获取知识的渠道越来越多元，相应地也就越来越不满足于那种知识单向流动、大水漫灌式的传统课堂教学。大学课堂教学如不进行改革，学生学习的兴趣势必越来越小，主动学习的愿望也势必越来越低。如何激发学生的学习热情，培养其主动学习的意识和能力成为摆在全体高校老师面前的一大挑战。为此，清华大学电路原理教学组在持续几年进行的课程内容和课程教学环境改革的基础上，从2013年春季学期开始尝试采用“翻转课堂”（Flipped Classroom）教学模式，借助教学组制作的MOOC资源[4]，课前要求学生通过观看MOOC视频完成大部分理论内容的自学，课堂时间则主要实现面对面的富有成效的讨论。新的教学模式以“激发学习兴趣，促进主动学习”为目的，从传统的以教师为中心、以教材为中心、以教室为中心的教学模式，逐步转变为以学生为中心的教学模式，时间尺度上从课堂扩展到课前课后，空间尺度上从教室拓展到宿舍等任何可以学习的地方，学习资源从教材拓展到线上线下多种媒体。所有这些拓展都充分考虑到学生的学习习惯和学习能力，以提高其学习成效为中心。我们希望从这门专业基础课开始激发起学生对电学专业的兴趣，进而能够去主动探索和学习相关知识。5年9个学期的实践表明，采用这种线上与线下相结合、理论与实验相结合的混合式学习方式可以有效激发学生主动学习的欲望，培养其自主学习的能力。我们还把实验与理论课程有机融合，以提高学生的工程意识和动手能力。

一、翻转课堂实施模式

“翻转课堂”（flipped classroom）最初实施时，课堂时间仍然是以教师为中心的。2015年，Jonathan Bergmann 和Aaron Sams在他们出版的新著中进一步发展了“翻转课堂”的概念[5]，提出了“翻转学习”，指出翻转学习是“是一种教学方法，它把直接学习从集体学习空间转移到个人学习空间，从而把集体空间变成一种动态的、交互的学习环境，老师在学生运用概念和创造性地参与科目学习过程中给予指导”。在这种教学模式下，老师的主要角色不再是内容讲授者，而是学习指导者和促进者。真正实现以学生为中心，展开富有成效的面对面互动讨论，这才是翻转课堂教学模式最重要的价值所在。

1.翻转课堂的多种形式

根据课堂规模和实施手段，翻转课堂可以分為以下几种形式：小规模的完全翻转；大规模的轻量级翻转；小规模的混合式学习[6]。

小规模的完全翻转是指课上课下角色的完全翻转。在这种教学模式下，绝大部分内容都要求学生课前借助MOOC平台等形式完成自学，课堂时间以讨论学生提出的问题为主，可以辅之适当练习。为了保证讨论效果，课堂规模一般不宜超过30人。这种教学模式的目标是训练学生创新性思维，提高学生研究性学习能力。

大规模的轻量级翻转是指借助雨课堂等新教学技术，在人数规模较大的课堂（通常超过100人）通过弹幕、限时答题等形式及时掌握学生对所讲内容的理解情况，并对教学过程及时做出调整。这种教学模式的目标是提高学生的课堂参与度，增强大班授课时的师生互动。

小规模的混合式学习是指以线上学习为主、线下讨论很少的一种翻转课堂教学模式。这种模式对学生的自律性和自学能力要求较高，因此也不宜太大规模。这种教学模式的目标是为学生提供多样化选择，提高教学灵活性。

不同学校、不同课程的老师在采用翻转课堂教学之前，应首先厘清自己目前教学过程中存在的问题、教学对象的特点和改革想要达到的目标，然后再采取合适的教学模式。对于这三种翻转课堂教学模式，对同一门课程的不同内容可以穿插使用，也可以只对部分内容进行翻转教学，这取决于授课教师对教学内容的理解和安排。

2.完全翻转课堂的教学设计

相对于大规模的轻量级翻转和小规模的混合式学习，小规模的完全翻转对传统教学模式的改动最大，需要从教学环境、教学方法和教学内容上进行特别设计[7]，才能保证良好的教学效果。

完全翻转课堂的教学环境设计，一要采用便于进行小组讨论的桌椅摆放方式；二要配备足够多的板书空间，黑板或白板均可，便于多组学生同时进行习题演算和讨论；三要保证可靠的无线网络链接，便于利用雨课堂等教学工具获得实时的教学反馈。

很多老师在传统教学模式中采用的教学方法也可以在翻转课堂中使用，比如基于问题的学习（Problem based Learning， PBL）、基于项目的学习（Project based Learning， PBL）、基于产出的教育（Outcome based Education， OBE）、提问式教学等。但在采用这些教学方法时，需要针对翻转课堂的特点进行精心设计，设计时建议遵循以下三个原则：

（1）突出以学生为中心。因为学生进入课堂之前已经通过课前的线上学习，对大部分理论知识点有所了解甚至已经基本掌握，所以课堂讨论必须以学生为中心，重点讨论解决其疑难问题。教师不必也不能再追求教学内容的内在逻辑性和知识体系的完整性，而是要通过讨论，帮助学生自主发现知识点之间的内在联系，并能建立正确而完整的知识体系。这个过程体现的是一种“建构主义”的学习方法[8，9]。

（2）强调小组合作。为避免课堂讨论陷入“冷场”，教师在课堂内可鼓励学生进行小组合作，对于别的同学提出的问题或老师给出的习题先在小组内进行讨论，然后推选出一个代表来回答。这样学生即使回答错了也不会觉得太尴尬，保护了其发言积极性。

（3）给予充分时间讨论，鼓励挑战权威，鼓励创新。在传统授课模式下，学生的创新性思维和研究性学习能力不能得到充分的培养，一个重要的原因就是学时不够。老师要在有限的学时内完成教学任务，只能在课堂时间内赶进度、满堂灌，学生根本没有时间没有机会表达自己的想法。而在翻转课堂教学模式下课堂上有充分的时间可以展开讨论，对于一些定理定律，鼓励学生追根溯源，了解其提出背景，鼓励和引导学生创新性地将这些经典理论应用到学科或产业的前沿领域，解决新的技术问题。

教学内容的分割和设计是成功实施翻转课堂教学的关键。教师要确定哪些内容是要求学生在课前进行自学的，哪些是要在课堂上进行讨论的，哪些是要在课后通过练习进一步提高的。内容分割既要夯实基础，又要有难度进阶，让学生在学习过程中既要感受到挑战，又要经常有成就感，才能使其在一学期的学习过程中始终保持饱满的学习热情，并真正有所收获。

二、清华大学电路原理课程翻转课堂实践

清华大学电路原理课程自2013年春季学期开始进行翻转课堂教学实践，除2014年秋季学期外，迄今已经完成了9个学期的翻转课堂教学，得到了同学们的普遍认可，并且将这种教学模式向国内30多所高校进行了推广，产生了广泛而积极的影响[10]。

清华大学电路原理翻转课堂教学的线上学习依托教学组老师于2013年自己录制的“电路原理”MOOC课程，其中包含了99讲、240个总计时长约22.5小时的视频，198道讲间练习题和109道综合练习题，内容包括电阻电路、动态电路的暂态分析和正弦稳态分析三大部分，基本可满足不同层次高校学生课前学习的需要[11]。

在具体教学过程中，课前给学生分发一份 “课前安排”，内容包括观看MOOC平台的视频，完成相关练习以及阅读教材的相关章节、难度相对低一点的2～3道练习题以及基于便携式实验设备完成的验证型实验内容等。如果需要还会分发一些补充阅读材料。大约有70%左右的学时会有相应的实验任务，学生两人一组完成实验，需要自己设计实验方案、选择元器件参数，并搭建具体电路进行测试。

课堂讨论的内容主要包括三部分：课前学习过程中遇到的问题，难度较高的练习或基本理论的工程应用，实验方案讨论或实验结果检查。课堂讨论以学生为中心展开。清华大学电路原理课程在实施翻转课堂教学时以上三方面的时间分配大概是5：3.5：1.5。

课后学生要完成的考核性内容包括：笔头作业和研究型实验。研究型实验是清华大学电路原理翻转课堂教学的难点和亮点。传统教学模式下电路原理实验是独立于理论课的一门课程，跨春秋两个学期，实验数量分别为5个（大一春）+ 4个（大二秋）。实验内容及完成过程有明确的实验指示书，基于分立器件完成。这种模式下的实验多为验证性实验，挑战性低，也不易开发新的实验，对理论学习的帮助不大。翻转课堂教学模式下实验与理论学习有机融合，基于便携式实验设备和虚拟仪器技术，教师可以根据理论教学的进展同步布置实验任务，既有验证型的也有研究型的，不仅实验数量大大增加（春季学期15个+秋季学期8个），研究型实验也占到了40%以上。这种安排给了学生极大的挑战，通过课堂讨论、小组合作等形式完成实验任务后，学生会有非常大的成就感，学习兴趣也油然而生。而且，利用便携式实验设备，学生还可以随时将自己脑海中灵光一现的想法及时加以验证，为锻炼创新性思维提供了良好的物质保障。

清华大学电路原理翻转课堂实施5年来取得了较好的教学效果，获得了学生的普遍认可。主讲教师在2013、2015、2017年春季学期的教学评估中都进入了全校前5%。学生反映：相比传统教学，这种线上与线下、理论与实验相结合的混合式学习方式获得的知识“印象更深刻”“自己思考得更多”“对知识点的理解更到位”，“对解决实际工程问题更有帮助，思路更开阔”“通过实验验证，对知识点的理解更透彻”。

需要说明的是，参加电路原理翻转课堂教学模式的学生全部是自由报名，几年实践过程中报名人数基本都在课程容量的1.5倍以上。教学组会组织一个简单的面试，重点考查语言表达能力和团队协作意识，对学习成绩没有任何要求。采用翻转课堂教学模式的学生在期中期末都需要与年级其他同学同时同卷考试。2013—2016年的数据表明，参加翻转课堂教学模式的同学其卷面平均成绩比采用传统教学模式的平行班大约高出8～15分。

清华大学电路原理教学组在进行教学改革的同时，也注意及时总结经验，积极与国内高校同行进行交流和推广。目前这种翻转课堂教学模式已经在近30所高校实行，这其中既有“985工程”“211工程”等重点院校，也有二本甚至高职类院校。不同层次学校的老师在实施翻转课堂教学过程中都针对本校学生特点和教学目标对课程进行了特别设计，取得了较好的教学效果[10]。

三、结语

回顾五年来的翻转课堂教学实践，收获经验的同时，也深感未来还有许多可以改进的地方，主要包括以下几点：

（1）相比传统教学模式通常只能满足学生学习的“功能性需求”，翻转课堂提供了一种全新的体验，可以满足一部分学生的“体验性需求”，这是一种进步。但在这个过程中，無论是MOOC平台和雨课堂中积累的大量教学数据，还是一线教师在实际教学过程中积累的直观经验和感受，都还没有得到充分的分析、挖掘和利用。通过对这些定量数据和定性经验的分析，并基于这些数据对学生的学习行为和学习习惯进行较为准确的刻画，从而在未来的教学中实现精准的因材施教，真正满足学生的“个性化需求”。

（2）翻转课堂为挂在“云”端的MOOC资源提供了一种在大学课堂落“地”的有效途径，各个学校可根据本校学生特点、目前教学中存在的痛点和想要达到的教学目标对落地方法进行特别设计。MOOC资源不是唯一选择，但混合式学习一定是大势所趋。

（3）参与翻转课堂教学的老师和学生都付出了比传统教学模式下更多的时间和精力，最终的产出有些是可以量化的（如教学评估结果、考试成绩等），但更多的是长期的、无法量化的一些收获（如知识面的拓展、团队协作意识、动手能力、表达能力等）。如何建立一套针对翻转课堂教学有效性的科学评价体系以及相应的管理机制，对于促进更多的老师和学生采用翻转课堂教学模式，提升教学效果是必不可少的。

参考文献：

[1] 于歆杰，朱桂萍，陆文娟，等. “电路原理”课程教学改革的理念与实践[J].电气电子教学学报，2012，34（1）：1-8.

[2] 朱桂萍，于歆杰，陆文娟. 将MOSFET引入“电路原理”课程教学的若干思考[J].电气电子教学学报，2008：30（3）：95-99.

[3] 朱桂萍，于歆杰，陆文娟.“电路原理”课程深度改革的理念探索[J].电气电子教学学报，2013，35（5）：1-5.

[4] 清华大学电路原理MOOC课程（学堂在线平台）

[EB/OL]. http：//www.xuetangx.com/courses/course-v1：TsinghuaX+20220214X+2017_T2/info.

[5] Jonathan Bergmann， Aaron Sams.翻转学习：如何更好地实践翻转课堂与慕课学习[M]. 王允丽，译.北京：中国青年出版社，2015.

[6][7] 朱桂萍，于歆杰.“电路原理”MOOC资源的多种应用形式实践[J]. 电气电子教学学报，2017，39（3）：6-9.

[8] Constructivism[EB/OL].https：//en.wikipedia.org/wiki/Constructivism_（philosophy_of_education）.

[9] 蔡寅亮.建构主义教学理论的中国化研究[D].天津师范大学，2013：5-11.

[10] 于歆杰.以学生为中心的教与学（第2版）[M]. 北京：高等教育出版社，2017：133-160.

[11] 周楊.一次融合与创新的MOOC实践[J]. 中国大学教学，2014（3）：41-45.

[责任编辑：周 杨]