翻转课堂教学实践与探索——以《混凝土结构设计原理》课程为例

高忠虎，吴忠铁，吴 云，王晓琴，赵文玉

(西北民族大学 土木工程学院，甘肃 兰州 730030)

0 引言

2007年美国学者Bergman和Sams提出了翻转课堂[1]的概念，之后这种教育模式迅速传播到全世界.2011年该教育模式引入中国，2013年以后，国内相关的研究如雨后春笋般出现[2]，其研究开始主要在小学和中学教育阶段，逐渐延伸到高等教育阶段.本科教育是高等教育的关键，是实现高等教育强国的基础，转变教育教学理念,提升教育教学质量,不断创新教育教学方法是高等教育实践者和研究者的共识.当前翻转课堂已成为一种新的教育教学模式.改革传统课堂，实施新式课堂教学形式是大势所趋，已得到国内外教育界的广泛关注.

当前，大学“课堂革命”的主旋律是“淘汰水课、打造金课”，教育工作者要敢于正视传统课堂的不足，敢于探索创新，勇于改革以教师为中心的课堂教学模式转变为以学生为中心的课堂教学模式，真正实现教学模式的变革[3].人类的认知、学习、思维和内化是有一定规律的，教育必须尊重其内在的发展规律，这样的教育才能真正起到引导学习的作用.翻转课堂通过为学生提供宽松开放的交流平台，让学生主动参与到教学过程中，挖掘学生不同的思维特点，鼓励学生从不同视角，探索研讨所学知识点的架构和本质，通过相互沟通交流，从而达到知识体系构建和共享，促进知识内化，真正实现深度学习和能力提升[4].

如何让学生能够积极主动、深入探索学习，学以致用？如何提高教师教学的积极性？如何提高学生学习的主动性？如何提高学生的高阶能力？这些都是教师和教育管理者值得思考的问题.随着网络技术的迅速发展，电子产品更新周期大大缩短，新的教育理念和方法也不断涌现，为加强学生学习的主动性，着力培养学生自学能力，增强实践和创新意识，教师的教学方法和教学理念也需要与时俱进，更需要不断的探索适合时代发展的新教学方法，翻转课堂将会变学生表面被动学习为实质主动学习，从而达到提高学习效果，提升学习能力，实现深度学习、高阶学习.

1 翻转课堂优势

翻转课堂使得教师和学生的职责发生了变化，教师的身份从单纯的课堂管理者和知识传授者转变为学习的指引者和促进者[5].翻转课堂构建了新型师生关系，传统课堂教师和学生身份单一，翻转课堂师生身份可以实现变换.教学互动模式发生了改变，传统课堂以知识点为中心，讲授者和指引者就是教师，倾听者和接收者就是学生，由传统课堂“教师主唱，学生伴奏”变为“教师学生多重唱”，通过该模式能够使教师和学生博采众长，共同进步，能够使学生更深体会和理解知识点，能够提供学生更多的机会发表自己的观点和见解，同时能够使学生提升表达能力.翻转课堂教学任务发生了改变，由传统的课堂教师负责教，学生负责学，转变为教和学融会贯通，互为一体；翻转课堂学习接受方式发生了变化，传统课堂学生是通过机械式的重复记忆来学习，翻转课堂学生是通过启发型、理解型和问题解决型来学习，用灵活多变、因人而异的个性化学习方式代替千篇一律的课堂灌输[6]，实现了深入学习、灵活学习和高阶学习.

翻转课堂教学是资源整合的综合讲堂，在翻转课堂，学生可以根据自己的实际情况和学习习惯来学习，通过课前教师提供的学习材料和发达的网络空间灵活学习，对重要的难懂的知识点还可实现反复学习.翻转课堂还可与在线开放课程结合在一起，借助网络在线课程实现在线学习、实时交流互动和反馈；通过多元的途径广泛搜集，实现各种学习资源的有效和充分利用[7].网络在线学习正在成为自主学习和有效教学、重构教学体系和师生关系的强大动力[8]，通过网络在线课堂和微视频学习可以代替教师现场讲解，还可实现反复听课件来解答学生的疑惑和在做作业遇到困难时及时给予帮助和解决[9].翻转课堂学习也可以把网络在线学习的优势利用起来，在网络学习中，学生自定学习时间和空间，可以将课堂时间自定为不同时长的时间段，开展丰富多彩的学习活动，达到时间优化，效率优化的效果.另外通过建立学习小组，肢解知识点，实现任务分工，通过相互协作、相互学习、取长补短、提高学习效率[10].翻转课堂利用网络学习环境将家庭教育、学校教育与社会教育融为一体，实现学习认知与知识共享的优势，整合有利学习资源和环境，构建深度学习、高阶学习的教学模式，让学生实现深层次学习和能力提升[11].

翻转课堂使学生主动学习的理念和多元化的教学模式以及丰富的学习途径，更符合人类对新事物的认知和学习规律.传统学习主要是学生通过观听获得知识，翻转课堂使学生思考加工学习.翻转课堂有利于学生反复翻阅教材，查阅资料或观看视频，对获得的信息进行整合，达到深化认知的目的.实践表明，与传统教学模式比较，翻转课堂教学效果显著，教学方式更受学生欢迎.

2 翻转课堂教学中存在的问题

翻转课堂作为一种新的教学模式，改变了学生原来的被动性接受知识的状态，改变了单向的知识传递过程，学生从知识接收者变为知识探索者、挖掘者，能够自主规划学习内容和进度，积极参与教学过程，主动探求和理解知识，借助丰富的网络资源，更进一步促进学生学习主动性和提升教学质量，但在实践过程中因改革的后发性和传统教育的保守性，一些翻转课堂只是追求表面形式，形似神离，难以真正达到主动探求知识的目的，存在一些不可忽视的问题，值得翻转课堂研究者及实践者高度重视[12].

目前国内大部分翻转课堂仍然采取在特定时间内完成特定内容的形式，比传统教学模式只增加了教师提供微视频的内容，学期教学进度和教学安排仍然是固定的，并没有考虑学生的认知前提[13].翻转课堂的自学阶段学生缺乏主动性，缺乏有效的监督机制和激励机制，使得翻转课堂的学习效果不明显[14]，是翻转课堂需要解决的问题之一[15].

教师课堂讲授45分钟的传统教学观念根深蒂固，一时难以转变，很多教师依然沿袭在课堂讲授，学生聆听的形式，只是将黑板加粉笔的教学方式用微视频代替，形式上从教师直接灌输，学生死记硬背转变成教师通过“微视频”灌输，学生依旧死记硬背.翻转课堂极容易在形式上犯华而不实的错误，将翻转课堂执行为程序重置的误区.

综合国内各地的翻转课堂教学实践经验，虽然教师采用了微视频和学生分组讲解讨论的形式，但由于大班化教学条件的限制，组内人员过多，部分组员存在滥竽充数，没有发挥实际作用等情况，往往使得讨论时间固化，组内学生难以很好的协作、知识点讨论不充分，讨论问题不够深入，个人思考和总结不足等问题.知识点的讨论往往演变成由一些学习认真成绩好的学生直接将答案告诉那些不认真成绩较差的学生的过程[16].一些翻转课堂实践暴露出学生课堂活动缺乏主动性、讨论内容偏离主题、相互等待发言、交流不充分，造成课堂时间浪费等现象[17]，没有达到翻转课堂应有的学习效果.

翻转课堂在课后巩固阶段仍沿用传统教学模式布置课后作业来巩固课堂中所学的知识.在教学实践中发现，布置大量的课后作业，容易磨灭学生的创新意志和学习兴趣，有悖于翻转课堂深入学习的目的.

对国内各地翻转课堂的分析表明，目前的翻转课堂主要局限于关注微课的制作和设计，偏重于学生学习成绩和师生感知等，缺乏教师在情感、智慧、世界观、价值观等方面对学生的引导和沟通，对学生高阶思维能力的培养、主动加工知识的培养和综合能力的培养重视程度不够[18].

目前翻转课堂除清华大学等少数高校外，很少能在全校范围内成规模开展，大多学校基本都是一些感兴趣的教师在自己的课堂上进行尝试和探索，学校给予翻转课堂的支持和专业指导不足，没有设置专门用于开展翻转课堂的教室，缺乏大型交互式电子屏幕、触控一体机等先进的自动化设备，硬件设施投入不足，缺乏完善的制度约束和保障体系，致使尝试探索的教师往往半途而废[19].因此造成了研究成果有失偏颇或深度不足，无法全面分析研究翻转课堂的影响因素等，没有足够的实践数据支撑不同类型课程间的差异和共性等现状[20].

如何处理好分散的知识点和整体理论体系之间的关系，也是翻转课堂中亟待解决的问题.传统的课堂教学是单线程的，即从课本的前面讲到后面，由简入深，这种单线教学方式容易建立起直接、明了的知识结构体系.微视频、慕课等授课形式的发展，改变了传统的单线式教学方式，已逐步扩展为多模式教学方式，即呈现出多线式的教学方式.在这种情况下如何将分散的知识点组合起来，建立系统的学习框架，形成系统的理论体系就显得尤为重要.然而，搭建多线式教学模式的系统框架也正是翻转课堂教学真正提升教学效率，被教育界全面认可并推广的巨大挑战.翻转课堂教学模式表面看似学生成为课堂学习的主体，教师的作用没有传统模式那么重要了，但事实上翻转课堂对教师教学能力的要求更高了，要求教师必须具备扎实的理论基础和灵活多变的思维方式以及掌握更宽泛领域的专业知识，以应对学生的发散思维，这就要求必须快速提高教师的综合素质，以提升翻转课堂教学模式的成效[21].

3 改进策略

建立有效的督促机制，加强学生课前的学习准备，以制度约束和激励机制使得学生养成课前自学的习惯，为翻转课堂的高效奠定基础。针对部分学生基础知识不扎实、存在知识漏洞等问题，教师可通过制作一些视频资料帮助学生课前学习，将课前学习规范化、程序化.

翻转课堂教学模式中教师应承担起策划者、服务者、管理者、评论员、引导者、问题解决者等多重角色引领课堂.教学内容充分利用丰富的网络化教学资源，引导学生突破课本的限定，开放思维，创新发展.翻转课堂教学过程中教师鼓励学生的个性发展，同时控制课堂不偏离主题.在新的翻转课堂中，除了适合于小组合作学习专题探讨学习外，还有辩论学习、案例学习、模拟学习、协作学习、问究学习等多种模式.教师在世界观、价值观等方面对学生加以引导，注重对学生高阶思维能力的培养.

课后知识巩固学习过程进行创新，可以延伸课堂的学习模式，以小规模的组织，更加开放的思维方式进行知识点的复习巩固.课后巩固学习不局限于学生与学生、学生与教师探讨交流，可以是学生与家长，与校外专家等之间的深入交流学习[22]，这种交流与争论，在国际教育改革中被认为是新的教育理念和培养目标，可供翻转课堂借鉴.

在评价反馈阶段，加强教师学生的自评与互评，并对评价数据进行统计对比分析，根据统计的数据评估学生学习情况，尤其注重过程评价.

在教学软硬件方面，学校需要引进多方位交互式电子屏幕，增加语音采集、大尺寸触控一体机等先进的自动化设备，采用可随意移动的多形状组合式课桌椅，以方便多组学生同时演算和讨论，力求全员有效参与课堂，同时也要有便于获得实时教学反馈的可靠无线网络[23].

目前的新工科背景下，社会需求变化快，且多样性，对未来工科生的能力和素养的要求将远比掌握知识的需求更高.高校教育工作者要重视关注社会需求和培养学生适应社会的能力.新时代高校人才的培养要与时俱进，高校教育工作者更要重视教学方式、管理方式、人才培养模式的改进，积极开展翻转课堂，结合微课堂、混合式教学等新型教学模式进行教学实践和研究，加快教育教学改革，确保教育质量不断提高，培养社会需求的各类人才[24].在高等教育不断向自动化、智能化等转变的今天，利用学科跨界融合，结合现代新理念、新方法，采用更加有效的教学手段和方法，不断提升学生的学习能力，也是值得进一步探索的策略和方向[25].

需要分阶段、多层次地培养学生，翻转课堂可实现学生在课外进行个性化学习、碎片化学习和自由化学习，将局限的课内小课堂转移到丰富的课外大课堂，引导学生广泛开展课外自主学习，加强实践应用以提升学生的思维能力和创新能力，实现知识的实践内化，能力内化.培养学生解决实际工程问题的能力、判断工程设计正确与否的能力，提升沟通协调能力、终身学习能力、创新创业能力和工程领导能力[26].教师需要明确安排学习内容，同时要做有效的策划，增加趣味性，提高学生的求知欲，激发学生的学习兴趣.课堂上帮助学生开展有效的知识学习、讨论、练习和实验等，同时根据学生的特征、知识类型、教学进度等多种因素选择不同的教学方式，根据学科特点、讲授内容、学生特点和学习环境等情况动态调整教学节奏.教师在翻转课堂教学中能否根据学生的不同特点和授课班级特点开展个性化教学活动的要求较高.课后需要巩固知识和自我诊断，实现教学交互和反馈.

4 实践与探索

以X高校土木工程专业《混凝土结构设计原理》课程为例探索翻转课堂在高校的实施，研究翻转课堂在高等教育阶段实施的有效性和可行性，从中探寻和总结规律.

土木工程专业《混凝土结构设计原理》课程具有实践性强、知识点多、公式复杂、理论与实验相结合紧密等特点，对该课程采用翻转课堂教学，对深入学习和理解设计过程，解决工程复杂问题，为后续课程打好基础，做好铺垫等具有重要的意义.

教师在课前需要对翻转课堂的内容进行导读，设立问题和关键环节，提前对任务做具体安排，保证学生有充足的时间去查阅相关文献，广泛开展讨论，认真制作课件等.实践中安排了混凝土收缩、徐变，钢筋混凝土构件裂缝产生的原因，双筋矩形截面正截面承载力计算等内容实施翻转课堂.

学生分组采用猜拳、抽取剪纸、抽扑克牌等多种分组方式，防止单一化分组，实现了灵活多变的分组方式，同时增加了课堂活跃度和趣味性，实现了同学之间深入的交流，体会了与同学打交道的乐趣，达到了相互取长补短的效果.分组后，每组推选一名组长，一名副组长，由组长负责组内任务分工和相互协调，副组长协助组长完成组内各项学习任务.

课中采用各分组依次讲解，并开展提问和讨论.每组由一名或多名学生代表讲解，每组讲解完由其他组同学提问，同学相互讨论，教师适当点评.每组成员保证都参与，讲解可由多人完成，回答问题由未参与讲解的组内成员完成.使得组内成员各有分工，又保证大家参与.

在混凝土收缩会不会产生裂缝，什么情况下会产生，什么情况下不会产生；钢筋混凝土构件当混凝土收缩时，混凝土和钢筋中分别产生的是压应力还是拉应力；温度变化会不会引起钢筋混凝土构件产生裂缝以及裂缝会出现在温度升高的一侧还是降低的一侧；双筋矩形截面正截面承载力计算截面设计时，当计算受压区高度与界限受压区高度出现大于、等于、小于不同问题处理时讨论激烈，大家畅所欲言，课堂气氛活跃，氛围轻松，完全达到了抛砖引玉，触类旁通，深入思考和全体参与的效果.

个别组还提前制作了讲解视频，视频主题鲜明，知识点讲解清楚，语言风趣幽默，效果超乎预想.

小组讲解时，其他小组每组抽一人参与打分，包括个人得分和团体得分.课前准备和讲解部分的个人总得分取个人得分和团体得分的平均值.学生要取得高分，必须个人得分和小组团体得分都高，每个人为了取得较高的个人得分都积极参与，深入思考，争先恐后的展现自我.为了取得较高的团体分，大家相互协作，团结一致.通过课堂讲解与讨论，学生们增强了团队意识，合作意识，树立了集体观念.

课后每组根据课堂提出的问题和大家讨论的情况，完善修改各自的课件资料并上传到学习平台(班级课程学习QQ群、微信群等)，分享交流学习体会与心得等，教师点评反馈各组表现，并根据每组修改完善课件的情况和讨论的情况给出反馈成绩.这样保证课后学生们继续思考，将课堂上遗留的问题继续解决，达到深度学习和善始善终的效果.最后由课前准备与课堂讲解的成绩和教师给出的成绩取平均值得出翻转课堂成绩.成绩由学生和老师共同评定，更加公平合理，大大减少了由教师一人评定成绩的偶然性，也能使学生从头至尾参与，真正实现主动学习，深入学习.

最后发出调查问卷，绝大部分同学反馈效果很好，趣味性强，表示喜欢翻转课堂，希望以后多采用这样的上课方式，能带着问题课前观看视频查阅资料，整理制作PPT，能深入思考并不断带着问题和发现问题，变被动学习为主动学习，增强了合作意识和担当精神，学习效果明显，记忆深刻，启发性强。对于钢筋混凝土构件裂缝的产生机理，静定结构和超静定结构的进一步理解，正截面承载力的计算等问题理解深刻.掌握的学习方法终身受益，也有个别学生表示不太适应这样的教学方式，表示由于个人性格内向，不愿和同学交流，只喜欢自己潜心学习.

5 结论

本文对近年来教育界普遍关注的热点问题翻转课堂做了介绍，探讨分析了其优势和现阶段存在的问题，针对主要存在的问题提出了一些改进策略，并通过X高校土木工程专业《混凝土结构设计原理》课程对翻转课堂进行了实践探索，实践过程中学生对翻转课堂的满意度和认可度较高，课堂中表现出强烈的求知欲望和更主动的学习态度，认为这种教学模式趣味性强，不仅提高了学习能力，还提供了展现自我的机会，从而提升了学习的自信心，最终达到深度学习的目的.实践表明该模式有利于提高学生学习的主动性，增强了学习积极性，有利于培养学生的学习能力，有利于实现学生深度学习和高阶学习.翻转课堂的顺利开展需要综合多元的资源，因此还需学校的大力支持.