翻转课堂模式在变形与沉陷工程学教学中的应用探讨

刘潇鹏 徐良骥 张坤

[摘           要]  针对变形与沉陷工程学课程综合性强、课堂学时少、教学效果不尽如人意的问题，提出将翻转课堂模式引入课程教学中的设想，通过设计翻转课堂的教学模式和实践措施，重构课程的教学体系，为变形与沉陷工程学的教学工作提供有益的参考。

[关    键   词]  变形与沉陷工程学;教学改革;翻转课堂

[中图分类号]  G642                   [文献标志码]  A                   [文章编号]  2096-0603（2022）17-0049-03

变形与沉陷工程学是煤炭类高校的特色专业课程，是由开采沉陷学发展而来。其综合了测绘科学技术、采矿工程、地质工程、岩土力学等多门学科，交叉性很强，对学生理论和實践能力的要求也很高[1]。其课程设置旨在使学生认识变形监测的手段，了解地表沉陷的机理、掌握地表变形监测的方法、培养学生解决地表沉陷控制及开采环境损害控制的主要方法。课程知识体系繁杂、理论晦涩，仅靠教师课堂教学难以使学生深刻理解课程知识，难以实现从理论到实践，难以培养学生的创新性思维。

变形与沉陷工程学专业课学时短、课程知识复杂，传统的教学模式最多完成知识的教授，创新能力的培养无从谈起[2，3]。翻转课堂的教学模式能够引导学生了解自己对专业的需求，根据自己的需求在课堂外自由选择学习方式，进行个性化学习，将知识的学习放在课堂外，消除教师课程教授的统一性与学生个性化需求的矛盾，提高学生学习的积极性和成就感;在课堂上主要为师生的交流互动，将课堂变成一个答疑、交流、互动的场所，可让学生各取所需、各展所长，以达到学生自主学习、内化性知识学习、创新性学习的目的，提升教学效果[4-6]。

一、翻转课堂教学模式设计

在翻转课堂教学模式的设计中，要贯彻以学生为主体、以学生为本的思想，基于学生的学习目的，制订个性化的教学方案，激发学生对课程的兴趣，使其把主要的学习时间放在课前，课堂教学主要针对学习内容的答疑与讨论，课后进行检测。翻转课堂教学模式设计主要在以下三个方面。

（一）明确课前任务

在进行课前任务设置时，先对学生的学习目的及水平进行评估，如当前本科生毕业去向一般为就业或者升学，对于就业的学生可对课程中的实践内容重点考虑，对于升学的学生来说则可以增加理论性知识，使其对课程的了解更加深入，此外，还应对学生的水平进行适当的评估，以恰当地分配课前任务，并使学生了解课程任务做什么、怎么做、为什么、需要什么效果等问题。

由于翻转课堂中主要的知识学习放在课前，因此，课前应准备课程大纲，明确教学的任务，制作或准备微课视频，微课视频应针对特性的知识点或问题进行设置，视频长度应在学生注意力集中时间内，利用学生的自主性进行新知识的学习。为避免因学生自主能力问题导致的知识吸收效果差等问题，应在课前设置知识点的测验，以达到督促学生完成科研任务的目的。完成传统教育教学过程中“信息传递”这一阶段的任务。

（二）丰富课堂活动

本科教学面向的对象为接近成年人的大学生，其具备一定的独立思考能力，因此，在课堂教学中，教师应充分做好角色的转换，将传统教师的角色转换为教学相长的导师，引导学生发现学习中的困难和存在的问题，启发学生主动思考，培养提出问题及解决问题的能力。

在翻转课堂的教学过程中，重在学习内容的内化吸收，其主要通过课堂上学生与教师、学生与学生之间的互动来实现，首先基于不同的学习目的鼓励学生建立学习小组，针对各个学生在学习过程中的个人观点和问题进行讨论，凝结共识，针对讨论过程中产生的分歧及未能解决的问题，根据分歧及问题的形式进行小组汇报，再与教师进行深入的讨论分析，解决分歧并回答学生的疑问。最后由教师对学生课前及课堂中的学习表现进行总结，并针对课堂讨论过程中共性问题及未能解决的问题进行资料查找、研究分析，探求问题中的创新点，对创新性观点进行进一步的凝练升华。

（三）合理进行实践考核

在翻转课堂中，由于教学过程由指导性学习转换为建议性学习，其强调的是学生学习的自主性，若不更改当前的实践考核模式，将对教学效果产生很大的影响。因此，翻转课堂的实践考核模式应形成多角度、多元化的考核体系。

在课程结束后的实践中，应体现不同学生的个性化需求，如以工程师为导向的学生培养中，在实践教学中应体现项目设计、实施等内容，成果应为偏向工程的设计书。以科研为导向的学生，应增加其理论的内容，在实践教学中应体现一定的创新性，成果应为解决某一问题的小论文。

在课程考核中，应细化考核项目，弱化客观卷面考试内容，强调学习的质量与成果，在课前阶段可将看微视频的时间、练习完成的情况量化打分，在课堂上将发言次数、发言质量、小组合作解决问题的情况和贡献进行主观打分，在课程后针对实践操作能力及科研能力进行综合评价，最后采用分类题库的方式对各个学生进行个性化的期末测试，可实现对学生的综合、客观评价。

二、变形与沉陷工程学的翻转课堂教学实践措施

变形与沉陷工程学为多学科交叉课程，工程实践及理论内容都较为丰富，因此，通过翻转课堂模式可进行个性化的教学，使学生获取更适合自己的知识和能力。

（一）课程目标确定

通过本课程的理论教学，使学生具备以下知识和能力。281C1894-11D8-4464-A7BE-27C7D0572966

目标1：能够利用相关工程知识揭示开采沉陷机理，将开采沉陷时空演化过程概化成数学模型，并对开采沉陷预计模型、参数求解及沉陷图形分析进行计算机编程和表达。

目标2：能够根据测绘、遥感、摄影测量以及测绘科学新技术的技术标准、知识产权、法律法规要求，解决复杂矿山变形监测的项目设计、实施和数据处理问题。

目标3：能够综合运用测绘、地质、采矿和力学等自然科学知识，利用模拟实验、实测分析和理论研究方法，借助测绘和岩土等学科相关现代工具，研究岩层移动和地表沉陷规律，并根据矿山生态文明建设科学内涵，解决复杂的地表沉陷控制方案工程设计问题。

目标4：能够将社会、法律、健康、安全等各方面因素融入复杂的岩层与地表移动控制方案优化设计中，选取最优的沉陷控制设计方案。

（二）课前学习

首先通过班长进行调查，将学生分为就业和升学两组，再通过自由组合的方式将学生分为5～6个学习小组。建立教学微信群，每节课前一周将下周的学习材料上传至微信群，包括课程大纲、课程任务、在线教学视频和课程测验。课前学习成果按照总分100分评价，其中视频学习70分，按照视频学习的时长来评价学习的质量，进行一遍完整的视频学习，得50分。对于总视频时长来说，每增加5分钟的学习时长，总分增加1分，直到达到满分70为止;课前测验30分，每次课程课前测验满分都是30分，最终总分为各次课程课前测验总分的平均值。每次课前测验最多可进行2次，按照分高的一次取值。

（三）课堂学习

通过课前的视频学习和测验，学生已经基本掌握课程的相关知识，因此，在课堂上首先将课前学习所存在的问题及想法进行小组间的讨论，讨论过程中要解决大部分的问题，每次讨论都需有一个组长负责汇总分析讨论的结论及不能解决的问题。在小组讨论结束后，由小组长代表本组汇报学习过程中存在的问题、解决的方法等，小组成员可对汇报进行补充。汇报完毕后由其他小组进行质询，最后由该小组成员回答问题。在这个过程中教师主要起组织、引导的作用。

在讨论结束后由教师进行总结，并解决讨论后遗留的问题，同时要捕捉学生在学习过程中的独特视角，帮助学生利用逻辑化的思维看待问题中的科学属性，帮助学生形成创新性思维。

课堂学习效果同样按照满分100评价，其中讨论部分20分，由小组长统计各位同学的发言次数、发言质量，对结论的贡献程度进行打分，其中发言次数占10分，发言质量占10分;汇报部分30分，汇报部分分为两个方面，一方面为PPT的制作，另一方面为汇报部分。在PPT制作方面，由小组长统计各位同学对PPT制作的贡献，给他们分别打分，最高分20分;在汇报部分主要汇报人根据其汇报质量打分为5～10分，其他同学可根据补充的情况适当给分。质询部分20分，在质询部分同样由小组长统计各位同学的发言次数及发言质量，针对其质询是否对问题的解决起关键性的作用进行打分，其中发言次数占10分，发言质量占10分;教师总体评价30分，教师通过对学生在课程学习过程中的记录进行整体评价，对学生的课堂表现进行打分。

（四）课后实践

在课后实践中，针对就业组主要设置地表观测站设计、开采沉陷数据处理、概率积分法程序编制、保护煤柱设计等几个方面内容，针对升学组可根据课堂讨论中存在的问题撰写一篇小论文。其中课后实践成果按照就业组及升学再分为课程设计及课程论文，满分都为100分，针对就业组学生的课后实践，由学生进行课程设计并提交课程设计报告，根据报告内容，对学生的学习态度情况、课程设计完成的情况、对问题的挖掘分析能力及报告最终的完成度进行总体评价给分;针对升学组学生的课后实践，由学生对课程过程中存在的问题撰写一篇小论文，根据论文的内容，对学生的学习态度情况、论文的整体格式是否完整正确、论文的主题核心是否鲜明、重复率是否满足要求、与课程的关联程度、文献引用是否恰当、能否恰当运用自己的语言组织素材、是否能解决一个实践或理论问题等进行综合评价给分。

（五）课程考核

在课程考核中，考核主要分为四个部分：课前学习部分、课堂学习部分、课程实践部分和最终的卷面考试部分。其中，课前学习部分占比20%;课堂学习占比15%，主要根据发言次数、发言质量和总结的情况进行评价;课后实踐占比15%，根据课程设计及小论文的质量进行评价;卷面考试占比50%，在卷面考试的试题设置中，综合性、开放性的试题要占总分的60%。最后总分的计算公式如以下公式，卷面考核题型见表1。

w=p*0.2+n*0.15+a*0.15+t*0.5

其中，w为课程总体评价，p为课前学习评价，n为课程学习评价，a为课后实践评价，t为卷面考试评价。

三、存在的问题及解决方案

翻转课堂能够因材施教，实现个性化教学，在我国教育工作中被广泛讨论，但要更进一步促进我国课程改革的发展，翻转课堂模式可能仍存在以下问题。

1.对学生来说，在教学信息传递的过程中，学生对着视频进行孤立的学习，学习的积极性可能不能有效提升，在传统的教育氛围下，突然将学生置入自主学习的环境，虽然将学习的掌控权交给了学生，但如何提高其主动性，如何提高其发现问题、提出问题、解决问题的能力，是翻转课堂需要面对的问题。

2.对教师来说，翻转课堂看似减轻了教师的任务，但是如何制作高质量的教学视频，大部分教师并没有经验，如何体现教育教学的个性化、针对性，如何设置测试、提问、讨论内容，引导学生进入勤于思考、善于总结的学习氛围需要教师付出更多的精力和时间。

3.翻转课堂教学过于依赖学生的自学能力及自学的自觉性，并且由于过于突出教学方法的个性化，在当前的教学规模下，难以达到想要的教学效果。因此，若要达到相对较好的教学效果，应在一个教学班内成立由多个教师组成的教学小组，形成对学生的提醒和督导，并且在分工作用下针对学生的特点进行教学。

四、结语

变形与沉陷工程学是多学科交叉的综合性课程，在以往的教学实践中，由于课程知识点纷繁复杂、难度相对较大，因此，以往的教学过程能以激发学生的兴趣，让学生对方法、理论、实践三个方面的理解运用都较为薄弱。翻转课堂颠覆了以往的先教后学的跟跑模式，让学生主动学习、主动思考，实现因人而异、因材施教的教育目的，重构了变形与沉陷工程学的教学体系，有助于培养学生的实践和创新能力。

参考文献：

[1]王磊.案例教学在《沉陷与变形工程学》中的应用初探[J].考试周刊，2018（26）：3-5.

[2]杨敏，汪云甲，余接情，等.矿山测量虚拟仿真实验教学中心建设的创新与探索[J].矿山测量，2016，44（4）：98-102，115.

[3]查剑锋，张豪杰，赵军，等.基于MATLAB的开采沉陷预计实验教学系统[J].中国矿业，2016，25（6）：164-168.

[4]卞学字，孙婷，刘建旭.翻转课堂混合式教学的教学效果提升路径研究[J].科技风，2021（33）：110-112.

[5]唐欣，康健.基于行为实验方法的翻转课堂学习者满意度影响因素研究[J].产业与科技论坛，2021，20（23）：73-77.

[6]陈鹏飞.线上线下混合式翻转教学：转变大学生学习理念的突破口[J].河南司法警官职业学院学报，2021，19（4）：106-112.

编辑 郑晓燕281C1894-11D8-4464-A7BE-27C7D0572966