基于虚拟仿真操作和微课的翻转课堂教学模式探索

冀威 徐宇轩 王韬 王瑞浩

摘 要：以特种能源工程与技术专业中含能材料实验测试技术——感度测试为例，分析了感度测试实验的教学现状，提出了翻转课堂教学模式，旨在显著提高学生学习的积极性和参与度。借助微课和虚拟仿真操作平台，通过线上提前发布学习任务，课上教师重点讲解、虚拟操作训练、实训操作等。实践证明，翻转课堂教学模式对提高学生成绩以及增强学习兴趣有积极作用，达到了提高学生实验操作的成功性和安全性的目的。

关键词：特种能源工程与技术; 感度测试; 翻转课堂; 虚拟操作平台

中图分类号：G40-057        文献标识码：A       文章编号：1006-3315（2021）4-112-002

感度是火炸药在外界刺激作用下能发生爆炸反应的难易程度，是制定火炸药在制造、储运、保管、使用中安全技术规程的主要依据[1]。中华人民共和国国家军用标准GJB772A-97《炸药试验方法》中明确规定：为解决炸药在生产、运输、储存、使用等过程中，不可避免的要发生机械碰撞、挤压等作用，必须按照测试标准和规范对其进行安全测试[2]。因此，针对火炸药设计和安全所开设的《含能材料实验测试技术》，是特种能源工程与技术专业学生必修的专业核心课程之一，为本专业学生未来从事火药、炸药、烟火药等含能材料，火工品、烟火装置、特种电池等含能器件研究提供理论基础，同时培养学生运用理论知识和实验操作技能对武器系统设计、技术研发、产品制造和安全测试的能力。

翻转课堂是指在信息化环境中，课程教师提供以教学视频为主要形式的学习资源，学生课前观看和学习教学视频等学习资源，师生在课堂上完成作业、答疑、协作探究和互动交流等，最终实现知识内化的一种新型教学模式。近年来，在全国众多高校中，许多教师已经利用翻转课堂进行了教学改革，如张玉梅[3]等通过翻转课堂形式进行《病原生物学》的学习，促进了学生自主学习的能力。朱晔[4]等在“双一流”大学建设的背景下，在临床双语教学中引入翻转教学，通过统一考试和问卷调查比较两组教学效果的差异，发现翻转课堂进行教学的本科生考核成绩有显著提高。

含能材料实验测试技术课程具有很高的实践性和操作性，注重学生的动手能力、独立思考能力和综合素质的提高。传统的教学模式以及实验操作教育模式下，学生在操作过程中因操作步骤不明确导致实验过程中出现一些不安全因素，给设备和操作人员带来一定的不安全性。因此，本文通过课前线上教学、课堂虚拟仿真操作，借助翻转课堂实现感度测试的学习，分析教学效果，为其他实验项目提供借鉴意义。

一、感度测试实验项目教学现状分析

1.1学生理解困难，机械性记忆

本项目依据国标GJB772A-97方法601.2特性落高法进行学习和操作。在往届的学习和实验操作过程中，通过问卷调查发现存在问题较多，从调查结果中可以发现：60%的学生对实验操作存在较大问题，而80%的学生对数据的分析存在疑惑。

1.2教学手段单一，学生积极性不高

以往本实验的测试过程讲授都是通过现场演示的方式进行，学生看完教师操作后一遍后分组进行操作（一组8-12人），由于小组人员过多，教师演示操作过程中部分学生不认真听讲，导致学生操作过程中步骤混乱，装药模具损坏率较高、安全性低;另外部分学生由于无法上手操作，主动参与性较差。

1.3教学评估手段单一

实验教学评估手段主要是以学生提交的实验报告作为评分的唯一依据，但仅凭实验报告，很难获得学生对本实验到底掌握到何种程度，也很难掌握学生在操作过程中具体哪个环节薄弱，无法关注到学生们在实验过程的用心程度。

二、感度测试实验项目教学模式改变

2.1实验教学思维模式改变

以往实验教学模式以实验前授课为主，主要针对实验原理和操作步骤进行讲解，没有过多的时间针对学生难以理解的问题进行重点分析。而翻转教学打破了这一壁垒。教师利用网络平台下发学习任务，并在网络平台上放置学习资料，学生可以通过教师分享的学习资源进行自主学习，对学习过程中遇到的难题可以单独与教师进行一对一交流。在交流过程中，不仅提高了学生的自主思维能力，而且也通过疑难环节的答疑使教师了解到学生具体哪个环节需要以何种方式进行讲解，从而可以针对性的进行备课，在教学过程中做到有的放矢，提高教学效率。

2.2实验教学手段改变

感度测试实验重在测试过程，因此对学生的动手能力有很高的要求。通过翻转课堂和虚拟平台，学生对感度测试的测试步骤进行分解学习，对整个测试过程做到有的放矢。然后再通过虚拟平台进行虚拟操作，成绩在90分以上的才能进行实际操作。通过这一系列的学习，不仅提高了实验的成功率，而且大大减少了在实验过程中由于违规操作带来的各种安全风险。

三、感度测试实验教学实施过程

3.1课前预习

在实际操作前，教师首先通过钉钉网络平台分享感度测试的相关资料（PPT、视频和文献等）。学生通过在线学习，并通过QQ或者钉钉向教师提出自疑问，二者随时可以进行互动交流。

3.2课中教学

通过课前预习和线上交流，教师了解到学生对实验的理解情况和操作过程中可能会遇到的难题，展开针对性的教学设计，使学生能更好地掌握实验的原理和操作过程。然后学生在虚拟教学平台进行操作，教师通过后台对学生的操作流程进行打分，成绩达到90分才可进行实际操作。对于成绩未能达到90分的学生，需要分析分数具体丢失在哪一个步骤，直至达到要求标准。进入实训操作后，操作效果较好，不会出现顾此失彼的现象。

3.3考核机制的改善

传统的考核方式仅限于考勤打卡和实验报告，这种报告方式会产生很多问题，如许多学生不认真对待实验，虽然人在实验室，但是敷衍了事，实验后甚至出现抄袭实验报告的现象，不能有效地对学生参与实验的成效进行管理。本着对学生负责的态度，将传统的考核方式分为三部分进行考核：虚拟操作考核、实际操作考核和线上答辩考核（学生通过录视频的形式講述实验原理、操作步骤和注意事项等），然后教师根据这三部分给予最终的评分。

四、结束语

感度测试实验是特种能源技术与工程专业学生必备的工程实践能力，是其从事火药、炸药、烟火药等含能材料，火工品、烟火装置、特种电池等含能器件工作的必修环节。针对特种能源工程与技术专业的特点以及在实验中出现的问题，提出三点建议：1.优化教学结构和实习内容;2.改进实验教学手段，提高实验操作的安全性。3.改进实验考核机制。争取探索出适用于特种能源工程与技术专业的实验教学模式，从而提高实验教学质量。

基金项目：1.基金来源：西南科技大学;项目名称：西南科技大学教育教学改革与研究，项目编号：16xn0023;2.基金来源：西南科技大学;项目名称：西南科技大学教育教学改革与研究项目——高能炸药摩擦感度测试虚拟仿真实验;项目编号：20xnfz11

参考文献：

[1]王建丽.对部标《乳化炸药》中撞击感度和摩擦感度测定方法的几点看法[J]兵工标准化，1997，01：28-29

[2]王爱玉.GJB772A—97《炸药试验方法》介绍[J]兵工标准化，1999（04）：6-9

[3]张玉梅，乔媛媛，吴玉龙，等.基于虚拟仿真平台的翻转课堂在医学微生物学实验教学中的应用[J]卫生职业教育，2019，037（005）：90-91

[4]朱晔，麦美芳，姜银莲，等.“双一流”大学建设背景下基于微信平台的翻转课堂在临床双语教学中的研究与探讨[J]中国高等医学教育，2019，000（004）：61-62