互联网时代翻转课堂在新工科中的探索

孙 晶

2017年，教育部发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》。在之后的发展中，高校对新工科人才培养的内涵特征、方法意义等的研究不断丰富。

一、翻转课堂应用于新工科教学的现状

（一）“教—学” 传统模式保持主导地位

传统课堂以“教—学”为主要特征，教师教在前，学生学在后，教师在这一过程中占据主要地位。教师的授课能力及表述能力在很大程度上会影响学生的学习效果。教师授课的内容主要来自课本及自己的项目经验，学生则要用较短的课堂时间接受新知识点，消化新技能，课后若没有大量的练习、充分的思考相配合，那么学生所学将极大受限于课本文字及教师所言。

尤其针对新工科专业，传统教学模式更加无法满足建设需求。相比于传统工科专业，新工科主要以互联网和工业智能为核心，要求高校在培养过程中以学生的编程能力、计算思维能力、实践创新能力等为培养目标，这意味着教学过程中的主体需要从教师转变为学生。同时，教在前、学在后的被动模式也应转变为教学互动模式，学生牢记基本知识点，教师重在引导与发散。

教师与学生之间这种传统互动模式已越来越无法满足学生发展的需要。表1 是针对72 名太原科技大学计算机科学与技术专业本科应届毕业生的调查数据。由表中数据可知，在被调查的72 名学生中，65 名学生（约占比90.28%）希望加强课堂教学以外的实践能力培养。这种实践能力的培养既需要体现在独立的课程教学中，又需要体现在培养过程的系统性规划上。由此可见，新工科的教学过程以及成果达成依然无法达到学生的期望，新工科从建立到完善还有很多需要改进之处。

表1 学生课程设置意见表

传统教学模式需要逐步过渡，将线上线下教学有机结合，更好地实现课前知识输入、课中知识内化、课后知识巩固的有机融合[1]。这种新的教学模式可以真正帮助大数据采集与管理、云计算技术、人工智能、区块链技术、虚拟现实技术、智能科学与技术等新工科专业的发展，将思维创新、能力提升作为人才培养过程中的重中之重。

（二）网络资源无法有效辅助新工科课程建设

如今，互联网提供了各种各样的学习平台及学习资源，这些学习资源的存在容易让学生忽视课堂教学的重要性。例如云计算与云存储技术这门课程，它是计算机科学与技术专业的一门专业选修课，也是新工科提出的重点课程之一。其中涉及了Google云平台、Amazon 云平台、微软云平台等，这些主流平台中大多涉及数据的大量存储、并行化计算、弹性计算服务、一致性模型等基本点，学生本该基于记忆、对比牢记这些基本内容，然后充分利用网络资源体验这些平台，进行实际操作。但是如果网络资源无法紧密结合课本内容，或者学习资源需要经过复杂认证，学生就会在很大程度上忽视这门课程中实践的重要性，从而囿于书本基础知识的理解与辨析，无法真正完成这门课程的学习目标。

因此，教师应该积极引导学生利用好这些数量庞大、种类繁多的信息资源，将先进的信息技术同高校的教育教学进行高度融合，以实现互联网时代的智慧教育[2]。同时学校要充分构建完善便捷的学习资源获取渠道，为学生提供良好的实践环境，这样才能发挥网络资源对新工科课程建设的引领作用。

（三）翻转课堂的评价反馈体系不完善

每一次新体系的建立都需要得到大量的反馈数据、反馈信息，从而对变革过程不断加以完善。目前还需要思考翻转之后该如何让学生的最终表现反馈出足够多的有效信息，以优化下一次的翻转。此外，学生是否足够认同这门课程的翻转实施效果，也是需要考虑的因素之一。

反馈体系的意义是什么？一门课程实施了翻转课堂后，教师期望学生获得什么样的能力，掌握什么样的技能，与之前传统课程教学模式相比，翻转课堂的优势在哪里，所有这些考量都是反馈体系的价值所在。

反馈体系该如何开展？翻转课堂的改革不仅是课堂教学的改革，更是整个课程甚至整个专业的变革，所以对平时作业、讨论题目、课中检查、期末考核等各项都要给予足够的改革重视。反馈信息应该从课程各个时期获得。

（四）面临重形式、轻内容的问题

翻转课堂将面对面的课堂时间用于深层次有意义的学习，以培养学生高阶的能力和素养。视频、智慧教室、合作学习、交互工具等元素只是实现这个目标的形式和手段，并不是翻转课堂的本质特征[3]。

翻转课堂的最终目的是让学生更好地掌握课本知识，将所学知识应用于实践。如果翻转课堂的变革仅囿于形式上的变革，仅仅是把原先课堂的教学方法搬到了课前，课上是大多数学生的自习与少数学生的实践答疑，那么这样的翻转课堂没有意义。翻转课堂需要应用到每一个学生身上，积极构建课前视频、课堂讨论和课后反馈等多元环节一体融合的全新课堂形态[4]。新工科培养的是未来新兴产业和新经济需要的实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的人才，这类人才的培养刻不容缓。因此，只有内容及内涵上的切实创新才是高等教育培养体系中的原动力。

只有把握住翻转课堂的实质，改革才是有意义的、有效的，才能真正为课程体系的建设和完善服务。

二、翻转课堂全面实施的三大阶段

（一）课前准备阶段

课前准备阶段是课堂效果的前提保障，重点是要强化教师的引导作用。如何引导，用什么手段引导，都是需要仔细规划的。互联网资源的合理使用与调动对于课前的准备环节来说能达到事半功倍的效果，因此教师的引导需要综合运用多种平台与手段。比如MOOC（大规模开放在线课程）的课程讲解、各种平台的在线代码试练等，这些资源都可以为学生打好知识基础。

除了利用国内的互联网资源以外，国外的优质资源也可以利用，特别是高等教育的发展需要国际交流与支持，高等教育国际化是拓宽教育工作者的眼界、共享优质教育资源的有效方式[5]。

课前的准备阶段需要充分调动学生的主观能动性，应尽可能与学生有更强的交互。例如教师可以引入一种新的学习管理系统，主要围绕“基于游戏的学习”这一概念开展教学。学生可以有条件地解开选项和关卡。一旦学生完成一道关卡，就能赚到经验值或者徽章，教师则用这些经验值和徽章作为记录学生进步的一种方式。

（二）课堂上的教学

课堂的主体为学生，学生可以组为单位相互讨论交流，教师的积极倾听与参与可以帮助学生更好地掌握课前知识要点，理解重难点。除此以外，对于新工科的建设而言，教师应尽可能多地展示多媒体支撑下的实践操作，通过大量的操作演示和实践探索，带领学生积极思考，将基础概念与具体实践相结合。例如云计算与云存储这门课程，课堂上教师可以演示搭建Google 云平台、Amazon 云平台、微软云平台的流程，然后指导学生独立创建账号，并设置由浅入深的任务，带领学生一步步完成操作，体验整个过程。

基于国家对新工科建设的具体要求，课堂的讨论过程中还需要不断推进产学研三方面协同育人工作的创新与发展，注重复合型、创新型、应用型人才的培养[6]。课堂环节对于学生的知识巩固很重要，对于学生创新思维和工程化能力的培养也是非常重要的。

（三）课后的产出及反馈

课后的产出和反馈虽然在严格意义上已经不属于翻转课堂的形式范畴，但是它却不可或缺。课程结束后，学生的产出成果，比如代码的完整实现、平台的搭建等应该被置于首要地位。只有给予产出最大的重视，新工科的实践要求才能逐渐达成。新的变革需要不断接收反馈，并纠正问题。课程结束后的反馈交流，对于提升课程品质、教师授课水平来说，是非常重要的。

三、课堂改革的着力点

第一，教师要有意识地改变传统思维，将翻转课堂逐步融入教学过程中。教师在教学过程中是主导，学生是主体，教师有意识地在教学过程中使用翻转课堂教学模式，改变传统的课堂教学模式，才能真正有效地提高学生的学习主动性，完成每个学生个性化的培养过程。

第二，新工科课程中的很多操作和实践都依赖于大量基础知识的熟练掌握和灵活运用。因此，在教学模式转变的过程中，课前任务的安排尤为重要。教师可以自己录制短视频放在共享的群里或者网络公共教学平台上供学生观看，也可以针对视频内容设置一些问题来反馈学生的完成情况，还可以将视频任务设置成游戏关卡，以闯关的进度来体现学生的完成情况。除此以外，教师可以将MOOC 等平台的视频教学作为课前的任务，这样教学平台可以更好地为学生提供专业性的帮助。对于新工科的课程，课中和课后的实践过程也是非常重要的，依靠网络平台，教师可以发布更多教学资源和指导性材料，学生也可以在很多在线教学平台上及时了解课堂内容并进行具体操作。这些操作还可以分享给教师，得到及时的指导或者修改更正。只有充分利用好网络资源，课前、课中、课后的任务和教学安排才可以更高效地运作，学生的主观能动性和知识专业性才能得到更好的提升。

第三，高校对于新工科人才的培养需要基于翻转课堂，不断延伸并开展新的实践。翻转课堂给高校新工科的人才培养提供了发展契机，只有先建立起完善的翻转课堂机制，才能逐步探索新工科发展过程中新的机遇和变革，比如：通达学习模式、交互式白板、积极主动学习法、学习日记等。这些新的探索需要在翻转课堂的基础上不断演变完善，这个过程更要结合不同地区、高校的不同级别、不同专业来有针对性地开展。比如基础理论课的知识点往往密集而庞大，确保学生在学习新知识点前对之前的知识点掌握得足够好，这是保障课堂效果及整个课程体系达成度的前提，而通达学习模式可以很好地为课程进度服务。

在如今互联网的大环境下，应充分考虑如何使用多种手段来建设高校新工科课程体系，建立全新的师生互动模式，让学生作为主体全程参与课程建设，以更加积极的方式完成课程目标，最后达成毕业要求。培养基础知识扎实、综合能力强、创新意识高的新时代人才，才是翻转课堂带给我们的新的变革方向和新的发展契机。