翻转课堂理念在工科专业综合实验中的应用

安俊健 张光彦 王 鹏

湖北工业大学材料与化学工程学院 湖北武汉 430068

1 研究背景

对于高校工科专业而言，所培养的毕业生主要面向的就业单位是工业企业，因此，学生不仅需要掌握全面扎实的理论知识，而且还要具有较强的实践能力和综合能力。实践教学环节是工科专业教学工作的重要一环，也是理论教学的补充和升华。学生在实践教学环节中能够培养自身分析和解决问题的能力、动手实践能力及创新能力等，最终能够满足企业和社会的要求。而实验教学是实践教学环节的重要组成部分，其中专业综合实验又是实验教学的核心。经过前期的专业基础实验，学生已经掌握了专业实验的基本操作，也加强了对专业基础知识的理解。专业综合实验的目的就是进一步提高学生综合解决实际问题的能力和创新能力，从而为以后的工作打下坚实的基础。然而，在工科专业综合实验的传统教学实践中，也存在一些问题，具体包括：(1)培养目标单一。将培养的重点仅仅集中在学生的实验技能培养上，忽视了知识目标和综合素养等方面的目标。(2)教学内容封闭。教学内容紧密围绕教材，脱离了企业生产的实际，不能与企业的新技术、新设备、新工艺等保持同步。(3)教学模式陈旧。综合实验的开展主要由教师来完成，包括实验目的、实验要求、实验方案及设备等均由指导教师包办，学生仅仅是动手实验。实验教学环节中缺乏对学生的引导和激励，学生参与较为被动，积极性和主动性都不高[1]。这导致专业综合实验的教学效果大打折扣，教学模式及效果亟待改善和提高。

近年来，翻转课堂作为一种全新的教学模式受到教育研究者们的广泛认可。该模式将教学流程由先教后学变为先学后教，这种逆序创新的教学模式大大提高了学生学习的主动性和积极性[2-5]。在此，将翻转课堂的教学模式应用到工科专业综合实验的教学实践中，有针对性地提高学生参与综合实验的积极主动性，这对于提高学生分析、解决问题的能力、实践能力及创新能力具有重要的意义。

2 研究对象和方法

选择本校材料与化学工程学院的轻化工程专业参加专业综合实验的学生为研究对象，共计60人。

根据相关专业的培养目标，课前教师做好翻转课堂的设计、教学视频的制作、实验现场活动的组织，并向学生说明翻转课堂的内涵及特点。将学生分成对照组和实验组，分别进行传统实验教学和“翻转课堂”式实验教学，并发放调查问卷。通过对调查问卷及实验报告成绩的对比以及和对学生代表的访谈，对翻转课堂式实习效果进行评价，并讨论影响实习效果的因素，制订应对策略。

3 专业综合实验“逆序”培养设计

3.1 教学准备

首先，教师对整个实验教学环节进行详细的设计。主要包括2个部分，第一部分是设计综合实验全面资料的课件，通过对实验目的的分析及对学生的知识能力水平的评价，对实验要求和实验操作注意事项等问题进行全面讲解，制作出相应的课件及视频，通过QQ群等方式，让学生进行学习和观看。第二部分是设计实习教学活动，具体包括明确实验目的、实验小组划分、实验方案的设计及实验的开展、实验效果评估等。实验期间，以学生自主操作为主，教师指导为辅，把更多的时间留给学生思考、操作和讨论，最终达到较好的实验效果。

教师在开始实验之前，提前向学生讲解翻转课堂的概念及授课模式，使学生对翻转课堂有一个完整的认识。请学生自行选择实验学习的模式，并进行相应的分组。对于选择翻转课堂实习模式的学生，向其公布相应的公共教学资源的获取方式，让其先自学课程的相关内容。

3.2 课堂翻转

学生在教师的指导下观看实验操作相关的视频，学习相关的PPT课件及综合实验相关的知识。初步了解和熟悉实验的目的、实验所用设备的操作及实验过程中应注意的事项等相关知识，对不懂的问题进行记录。各小组自行制订综合实验的具体实验方案并讨论，经报告，指导教师批准后方能进行综合实验。综合实验开始后，学生根据所制订的实验方案开始实验，进一步通过相互学习和讨论解决实验中所遇到的问题；同时，对无法解决的问题通过和教师以交流讨论的方式找出最终的解决方案。实验期间，教师抽出一定的时间对学生反映较为集中的问题进行讲解分析，并进一步接受学生的提问。实验进行到一定阶段，教师组织学生对该阶段的实验结果进行检查，具体操作方式是以答辩的形式进行，学生首先对本阶段实验内容进行讲解，教师和其他学生进行提问，学生进行解答。根据学生解答情况，对学生该阶段的实验效果进行评价，若达不到预期目标，则需安排学生进行补充实验，即进一步在该实验阶段进行实验，以解决无法解答的问题，最终达到预期的实验目标。

3.3 实习课堂效果评价

对采用课堂翻转和未采用课堂翻转的两种教学模式学生的实验效果进行评价，评价采用面试和笔试的形式进行。面试主要是教师根据实习的目标及要求提出若干问题，让学生解答，然后进行评价。笔试则是采用出卷的方式对学生的实习效果进行分析和评价。最终根据两种考试形式的成绩进行课堂效果评价。成绩分为优、良、中、及格和不及格5个等次。分别对两种教学方式进行分析比较，最终对翻转课堂的实验效果进行评价。

3.4 实施翻转课堂后的统计与分析

参加毕业论文的学生人数为60人，因此共发放调查问卷60份，其中选择翻转课堂模式实习的有35名学生，选择传统实习模式的有25人。首先，对调查问卷进行分析，然后对学生进行访谈，并结合学生的实验表现、实验成绩对两种教学理念下的培养效果进行评价，通过综合分析，得出以下结论。

3.4.1 翻转课堂教学模式可有效提高学生参与专业综合实验的主动性和积极性

由于采用翻转课堂的逆序教学模式进行综合实验的教学工作，学生在实验开始前已经对实验的目的了解清楚，对实验操作中应注意的问题也已经明了，并在此基础上制订了实验方案。这个过程完全由实验小组内的学生共同完成。学生在整个实验过程中也是在组长的协调下进行。由于学生是实验的主要完成者，其必须依靠自己的能力完成整个实验过程。这种“倒逼”机制必然极大地激发学生参与综合实验的主动性和积极性，从而在实验过程中获得较大的锻炼。

3.4.2 翻转课堂教学模式能够提高学生分析与解决问题的能力

学生在实验方案的制订及实验操作过程中往往会遇到这样那样的问题，由于这些问题的解决主要依靠学生自己，小组内学生之间必然通过对问题的分析，找出问题产生的原因，并提出解决的办法。这个环节的训练，会促使学生通过思考、查阅文献及讨论等方式提高自己的分析、解决问题的能力。

3.4.3 翻转课堂教学模式有助于培养学生的创新意识和创新能力

学生在制订实验方案是依据实验目的自主设计的，指导教师不会给固定的模板。在这种情况下，实验小组在小组长的协调下依靠自己制订具体的实验方案。在这个过程中学生依靠自己所学的专业知识，根据综合实验的要求制订初步的实验方案。然后小组内进行讨论和分析，对实验方案可能存在的问题进行研究，并对实验方案进行修正和完善。然后把形成的实验方案提交到指导教师审核。指导教师进一步指出其中的问题，小组内的学生再进行修改，最终形成较为成熟的实验方案。在这个过程中，学生主动参与并积极思考，很多有创意的想法形成。小组内的讨论进一步激发学生的灵感，从而使得创新意识和创新能力得到培养(学生对翻转课堂式专业综合实验的满意度调查如图1所示)。

图1 学生对翻转课堂式专业综合实验的满意度调查图

4 翻转课堂模式在专业综合实验应用时应注意的问题

翻转课堂的逆序培养模式在综合实验应用过程中还需注意以下几个问题。

4.1 教师的指导应具有针对性和启发性

由于学生的综合实验主要由实验小组自己独立完成，因此指导教师的指导非常重要。指导教师的指导应起到“画龙点睛”的作用，应具有针对性和启发性，能够让学生快速地找到自己存在的问题，并迅速提出解决方案。

4.2 教师应注意增强学生的自信心和积极性

学生在完成综合实验的过程中必然会遇到很多问题，而当这些问题无法得到有效解决时可能会出现消极的情绪，从而导致其自信心和积极性受挫。这时，教师应鼓励学生迎难而上，依靠自身的努力解决问题。

4.3 教师应培养学生的合作精神

指导教师应鼓励同一个小组的学生互相学习和帮助，通过加强合作共同完成综合实验。同组学生之间的交流越顺畅，他们之间的合作必然越有效。在实验室内培养相互帮助和合作的氛围，从而培养学生的合作精神。

5 结语

本文将翻转课堂的教学模式应用到工科专业综合实验的培养过程中，通过逆序培养模式完成综合实验的教学工作。这种教学模式大大提高了学生参与综合实验的主动性和积极性、分析解决问题的能力及创新能力。这也为创新综合实验的教学模式和方法提供了新思路。