翻转课堂在《材料化学基础》课程教学中的应用

刘艳丽

(湖南大学材料科学与工程学院， 湖南 长沙 410082)

《材料化学基础》是材料科学与工程专业核心课程之一，也是进一步学习《材料物理化学》、《材料科学基础》和《材料工程基础》等课程的基础。基于我国本科教育强调“厚基础、宽口径、重应用”的原则，该课程在培养创新型高级技术工程人才方面具有举足轻重的地位。经过近几年专业人才培养计划的优化和调整，传统教学模式已经不能适应新的教学要求，这要求任课教师要与时俱进、引入新的教学模式、合理调整课堂内外时间、凝练课堂教学内容、提高学生对材料化学知识的理解和运用能力，使学生系统地学习和掌握材料化学的基本理论和基本方法，为后续课程的学习和研究打下必要的基础。

1 《材料化学基础》传统教学模式存在的问题

《材料化学基础》是针对材料科学与工程专业大一新生开设的一门基础理论课程，涵盖无机化学和有机化学两个部分，内容信息量大、覆盖面广。虽然学生在高中阶段接触了一部分的化学基础知识，但本课程的深度、广度和难度远远超过了中学阶段课程的学习内容，很多内容需要重新引导学习，因此在实际的教学工作中常常面临知识点纷杂与教学时间有限的矛盾。

《材料化学基础》传统的教学模式包括知识传授和知识内化两个阶段。在知识传授阶段，教师倾向于采用讲述型教学模式，虽然辅助了多媒体教学，但教学过程仍以“粉笔+黑板”为主导、“PPT+话筒”为手段，教师讲、学生听，课内“满堂灌”，由于受学时的限制，往往一节授课内容涵盖几十页书本内容。笔者在授课和走访过程中发现，很大一部分同学由于刚刚从高中进入大学，还没有从高中“手把手”式的学习方式中走出来，不太适应大学课程的授课方式，不知道如何主动地参与到教学过程中去，不能接受大学课程的教学进度，课后也不知道如何进行知识梳理与总结，久而久之，不懂的内容越积越多，最终导致学生厌学甚至逃学的现象，授课效果非常之差。在知识内化阶段，理论上要求学生将所学内容通过课后作业的形式加以巩固，但是在这类传统的教学模式中，教师占据着核心地位，学生的学习处于被动地位，学生对授课内容一知半解，因此对于课后“满负荷”作业，很多学生选择相互抄写，交差了事。

因此，在传统的教学模式下，学生的学习兴趣和积极性难以有效地调动，其主观能动性和特色个性很难或者无从发挥，更谈不上其创新思维的培养和综合素质的提高，甚至可能成为学生独立学习能力发展的一种障碍。那么，如何提高课堂效率，活跃课堂气氛，调动学生学习兴趣？这就要求授课教师引入新的教学模式，重新调整课堂内外时间，充分调动学生的主观能动性，使学生有效地参与到教学过程中来。

2 翻转课堂特点分析

翻转课堂，英文为Flipped Classroom或Inverted Classroom，是一种将课内与课外教学活动颠倒的教学模式[1-3]。在这种教学模式下，课堂内外的时间被重新调整、划分，教师在课前录制相应课程的教学视频，并把教学视频和课程PPT等学习资料提前共享给学生，学生通过观看视频和自学PPT资料获取知识。在课堂上教师不再按照传统的教学模式进行授课，而是组织相应的教学活动，答疑解惑，帮助学生解决在课前学习中遇到的难题。

与传统课堂相比，翻转课堂这一教学模式最主要的特点是教师和学生的角色转换，基本上是学生自己完成知识的获取与内化，教师仅起了一个引导的作用[4-5]。这样一来，学生成为课堂的主人，由被动地接收知识变成主动地获取知识，学习的自主性大大加强。另外，学生的自学空间非常大，学生可以根据自己的学习节奏和学习能力多次观看视频和PPT资料，拥有了更多的主动权，更大的探索空间。在这种教学模式下，教师仍是教学质量的控制者，无论是课前的学习任务布置，还是课堂上的互动、总结，都需要在教师的高度统筹和引导下进行[6]。

3 翻转课堂应用于《材料化学基础》的教学设计

翻转课堂把课堂的主体地位由教师转给了学生，而教师在整个教学过程中处于主导地位。这种“主体-主导”相结合的全新教学模式在多个高校的多门课程中推广使用，顺应了当前信息化大潮，取得了良好的教学效果[7-10]。而笔者目前所带的课程《材料化学基础》还没使用翻转课堂，通过对该课程的特点进行综合分析，笔者认为可以将翻转课堂教学模式应用于本课程的教学中，对传统教学模式进行改革。翻转课堂模式在《材料科学基础》课程教学中的实施可以由课前自主学习、课堂巩固提高、课后知识内化和课程评价考核四个步骤组成。

3.1 课前自主学习

针对大一、大二低年级学生，采用翻转课堂，最关键的是将问题明确化，并且从简至繁，一步步引导学生对课程的兴趣，从而建立起自身学习的动力，这在其今后三、四年级的学习生涯中将起到至关重要的作用[11]。在课前主动学习阶段，教师可以根据教学目标，将课程教学内容及基本教学视频和PPT等学习资料共享给学生，并布置相应的课堂讨论主题，让学生在课前根据教师提供的资料对课堂内容进行自主学习，就相关专题查找相关文献资料，并为在课堂上进行汇报和讨论做好相应准备，加强学生在课堂上的主体性，构建一个融合教与学的教学环境。

3.2 课堂巩固提高

课堂巩固提高是提升学生综合素质和翻转课堂的关键。根据大学一年级学生的特点，教师不能一下子完全脱离“手把手”式教学方式，在授课过程中，可以设置合适的章节讲授比例，从简至难，逐步应用翻转课堂教学模式。例如，对于课程中“氧化还原反应”等章节，该部分教学难点为“电极电势的概念及影响因素”，教师可以以“讲课”方式传授这部分内容，使学生完成基础知识储备。而对于“氧化还原方程式的配平、电极电势的应用”等与高中课程有一定衔接性的内容，易于采用翻转课堂教学模式。课前教师给出相应的课程资源，学生完成自主学习，教师可以设置一些与高中课程有良好衔接性的主题，例如电化学铜锌原电池的设计、日常生活中金属制件的腐蚀防护办法等，让学生在课前准备相关资料，在课堂上进行汇报和讨论，使学生参与到教学中，通过解决实际问题，培养学生解决问题的综合能力。

另外，教师可以通过课前对学生们自学情况的收集和分析，找出学生在课前学习中存疑的问题，对于一些共性的问题，进行分组讨论、角色翻转等方式进行分析、讨论和探究，通过不同观点和认识的沟通交流、对话争辩、思想碰撞，达到对知识内容的加深理解、巩固掌握的目的。课堂巩固提高阶段，既是学生在不断解惑过程之中构建自己知识体系的过程，也是学生自觉地把创新意识和能力的培养融入课堂教学之中，发展个体思维能力、沟通能力以形成批判性思维和创新性思维的过程。

3.3 课后知识内化

课后学习是实现知识升华的关键环节。大一、大二年级学生刚刚结束高中学习阶段，喜欢通过作业习题完善知识。教师可以结合每个章节知识内容的难点、重点，布置相关有针对性的习题，让学生根据“课前自主学习”和“课堂巩固提高”的情况自由选择，实现知识真正的内化过程。另外，教师可以围绕课程内容的前沿课题，让学生撰写相关研究报告，使得一部分学有余力的学生，可以通过网络平台与教师和同学进行交流和探讨，或者进入实验室观摩学习，完成对知识的内化与实际应用。

3.4 课程评价考核

传统教学方式下的教学评价考核，往往采用“一张期末试卷定成绩”，这样的方式存在诸多弊端。在翻转课堂教学模式下，需要在新的课程教学目标指导下，开展课程评价考核体系的构建。翻转课堂教学模式下，因教学活动设计的多样性，课程考核可以采用过程性评价与综合性评价并重的方式[12-13]。过程性评价又可分为课前评价、课中评价和课后评价，以学生的学习投入度和能力提升度为主要评价标准，综合学生的自主学习表现、课中表现以及学习效果等评定成绩，包括但不限于课前教学知识点视频观看、课堂讨论表现、阶段测验、课后作业、课后拓展学习及课程小论文等,综合评价主要考察学生对课程的整体认知程度、教学大纲重难点知识的掌握程度等。

4 结 语

随着我国教育信息化以及知识共享化程度的日趋成熟，翻转课堂使课前、课堂和课后统一为一个紧密相扣的有机整体，改变了传统教学模式，翻转了师生角色，更好地发挥了学生学习的主体地位及教师的指导作用。将翻转课堂运用到《材料化学基础》课程教学中，既能提高学生对知识本身的掌握、培养学生良好的认知能力，更能促进学生养成主动学习、深入学习的良好习惯，提高学生创新思维及科学研究能力的有效模式，满足培养“厚基础、宽口径、重应用”卓越工程师人才的要求。