基于翻转课堂的纺织类课程改革与实践——以《纺织结构复合材料》课程为例

陆 赞，辛斌杰，杨雪

（上海工程技术大学 纺织服装学院，上海 201620）

0 引言

《纺织结构复合材料》 是纺织科学与工程学科中的一门专业课程，也是以纺织材料为基础，交叉融合化学、力学、界面学等学科知识，系统性地阐述与人类工程制造等活动有关的材料问题的课程。本门课程工程属性强，专业知识覆盖面广，因此内容复杂，常以传统线下教学模式进行授课。由于教学方式比较单一，学生在课堂以被动听课为主，缺少创新和互动性，导致课程评价始终不高。此外，国家近年来对于专业工程认证的推广和要求也越来越高，这也在一定程度上推动着相关课程体系的完善与改革[1]。因此，如何激发学生在课堂上的学习热情，提高教学质量，让学生更好地接受新型复合工程人才的教育，最终满足工程认证课程体系的建设，是《纺织结构复合材料》课程教学亟待解决的关键问题。

1 工程认证背景下纺织类专业课程教学改革目标

在当前国内外工程认证教育广泛开展的背景下，纺织工程专业的专业认证已被广大开设该专业的高校所认可，同时社会企业和用人单位也逐渐成为制定培养目标的成员。由于专业培养目标的制定既需要满足社会与国家对工程人才的需求，也要满足高校内部、教师与学生的自身要求，因此在培养目标制定的时候需要综合内在与外在因素,并以成果为导向引导工程类专业教育的改革[2]。《纺织结构复合材料》课程在纺织工程专业培养计划中起到较为重要的作用，同样也需要制定符合其专业属性的课程教学目标。

在课程教学目标设置上，需要根据纺织科学技术的发展、纺织产业结构的调整和现代大学生的学习兴趣特点，增加专业技术前沿科技动态，与时俱进地增添新的课程目标，增加学生对专业内涵的了解和兴趣，并形成以纺织科学与工程为主、具有纺织品产业发展与纺织技术研究的课程体系。此外，通过调整，具体明确学生在校的人才培养内涵，明确学生将来的工作去向，明确学科内人才培养的重点内容。从人才市场的实际需求出发，从而让学生在未来有一个广阔的事业发展空间。

2 基于翻转课堂的课程教学设计

传统的填鸭式教学主要是通过对学生灌输专业知识来完成，虽然这种形式能够通过划分知识点的难易，让学生按照教学流程记忆相关内容，但同样也存在诸如教师与学生、学生与学生之间没有交流与互动等弊端。因此，需要将课程教学从以“教”为中心向以“学”为中心进行转变，通过针对学生的差异制定普适性好的教学形式，让教师作为课堂的领导者，引领学生进行主动式学习，这也是工程认证的核心理念的体现[3]。

翻转课堂是指学生在课外首先接触到新知识，通常是通过阅读或讲座视频，然后利用课堂时间做更难的工作来吸收这些知识，可以通过提出问题—解决问题、讨论或辩论等来实现[4]。翻转课堂近年来在国内外广受关注，国内许多高校目前也均开设了以该形式为主的课程[5]，线上线下融合式教学也逐渐成为翻转课堂的一种新形式。

基于翻转课堂的《纺织结构复合材料》课程教学设计如图1 所示，主要分为课前线上自学、课堂知识点讲解和分组讨论以及课后总结与评价三部分。首先，在学生课前自学中加入丰富的案例，主要涵盖当前世界与国家的复合材料产业现状、纺织复合材料在尖端制造业中的应用、古代人民在复合材料中展现的智慧等；其次，通过课堂互动讨论使学生更加深入了解复合材料相关的知识；最后，学生在课堂讨论时需要在课外自主收集、分析、判断和选择国内外相关技术信息，在培养创新意识的同时，巩固自身专业使命感和社会责任感。

图1 基于翻转课堂的《纺织结构复合材料》课程教学设计

为了准确衡量该课程教学设计的有效性，采用前测和后测来进行比较[6]。在课程开始前，学生可以进入“学习通”在线学习系统，以自己的进度观看视频和在线资源。此外，学生还可以随时查阅其他课程资料，并且在自己选择的时间内参加练习与思考题的标准化测试。在之后的课程学习中，学生可以随时在线上回顾每堂课的教学资料。而在课堂上，在教师授课之后，每位学生根据不同章节内容的关键知识点进行简短（10min）的概述。最后，学生以小组形式，相互讨论解决案例中的应用问题。教师在讨论过程后与学生进行一对一指导，回答学习中的关键问题，因此班级规模保持较小，以便让师生有足够的互动时间。在课程结束后，学生再次进行后期测试，并提交课程结课报告。

在对课程考核及评价体系进行设计时，充分参考工程认证中的评价标准，围绕学生的知识与技能达标情况、课程中学生解决问题的方法与能力、参与课程的态度与讨论交流的程度三大指标内容进行细分，得到如表1 所示的总体评价表。根据翻转课堂的特性，同时也将评价标准分为教师评价与软件评价两部分。在线上自学过程中，主要根据学生在学习通软件中的学习时长、课件及其他资源任务点完成度和习题得分来进行统计汇总。而前测和后测作为评判翻转课堂效果的依据之一，同样包含在考核指标中。为了消除评分偏差，前测和后测都是从课程试题库中随机抽取的题目，并通过多种衡量标准对结果进行分析。对于课程整体改善情况，使用配对的双样本t 检验来分析前测和后测的班级平均值。

表1 课程考核及评价体系

测试考核只能反映学生的部分学习情况，对于学生知识的掌握与运用等情况，主要通过在课堂讨论过程中，教师评判学生所展示的资料与论点同课程知识点的匹配程度，以及学生参与课堂讨论的态度与整体表现来了解。此外，学生在课程结束后还需要接受问卷调查，要求对课堂、学习方式和获得的知识进行评价。该调查包括课程评分和开放式问题，从而进一步了解学生对课程改革的满意度。

3 结果与分析

本学年参与本课程的学生总数为17 人，课程的前测和后测以选择题、填空题、名词解释和简答题为主，共包含20 道测试题，且前测和后测题库来源相同。每个课程模块与课程教科书的一个章节相关，平均每章节约有20～30 页的材料，2～3 个自学案例和教学视频。课程授课对象为大四本科生，课程总学时为32 课时，每周有两次共4 课时线下授课时间。表2 列出了所有学生测试前后的平均分，表3 是学生测试前后的配对t 检验结果。

表2 学生测试前后平均分

表3 学生测试前后配对t 检验

结果表明，通过翻转课堂教学后，学生的测试平均分有了显著提高。通过配对t 检验同样可以发现，得到的t 值在双侧检验中P 值远小于显著性水平，可以判断测试前后的平均分具有显著性差异。由于后测的平均分较前测提高了约6.16 分，因此可以说明该教学方式对学生理论知识的掌握存在正向收益。此外，通过教师的课堂观察表明：学生为了在课堂上表现更好，对相关讨论材料做了更好的准备。同时，根据学生对案例的口头讨论表现来看，学生对课程知识点有了更深的理解，各小组对案例解决方案的展示和讨论比以前没有使用翻转课堂的班级要好。

而在学生课后问卷调查中的开放式问题表明，平均88%的学生认为翻转课堂是一种更有效的学习方式。在对本门课程印象评价中，学生的学习兴趣有了提高，更多的课堂互动和课堂项目使得自身对课程知识的理解更深。为了解翻转课堂对学生的影响，对学生的问卷调查设置了8 个关键问题。表4 列出了这8个问题，并设置好、中、差作为学生评判翻转课堂效果的选项。

表4 调查问卷问题及好评度

学生调查问卷的结果显示，线上课程资料能够按逻辑顺序呈现，视频和其他案例资料利用率高，使得课堂时间得到很好的利用，这与之前对翻转课堂的观察一致。然而，学生的好评度在几个方面有所欠缺，这主要是样本量过少的原因造成。在参考资料的有用性方面，学生的好评度只有82%，这可能是由于学生认为这只是指教科书，而不是指所有的在线材料。因此，在下一次课程调查中，需要设计一个更具体的问题来评估在线材料的有用性，因为有超过一半的学生在开放题中特别提到在线材料是他们学习中获取知识的关键来源之一。

此外，尽管有12%的学生在评判翻转课堂的教学形式对他们学习课程知识是否有帮助时没有给出好评，但在开放题中几乎所有的学生都提到了翻转课堂的新颖性和可接受性。这说明这种教学形式能够较好地提升学生的学习热情，但较高的自主性也让部分学生不太适应。而在学生比较关注的期末成绩上，88%的学生认为所使用的考核形式准确地衡量了他们所学的内容，因此对于考核的公平性好评最高。由于每堂课的时间有限，在教师授课后加入学生的知识点概述和分组讨论往往发生拖堂的现象，因此对于此项问题的好评度只有82%。

4 结语

通过翻转课堂的教学方式在测试成绩上确实能提高学生约8%的最终成绩，并且88%的学生在课后调查中肯定了翻转课堂对于自身学习的帮助。然而，由于样本量较少，且课程改革时间较短，对于课程后续的持续性建设仍需要加强。比如在调查问卷的问题设置上要更加准确，在课时设置上可以采用两节连上的形式，从而让学生有更多的时间在课前和课后进行学习与总结。此外，合理的课程评价体系同样为纺织专业的工程认证提供了的依据，也为培养纺织专业复合型工程人才打下了理论基础。