基于“翻轉(zhuǎn)課堂”理念的教學(xué)模式研究與實踐

許英姿, 沈玉鳳, 華 珍, 云 海

(山東理工大學(xué) 交通與車輛工程學(xué)院, 山東 淄博 255012)

基于“翻轉(zhuǎn)課堂”理念的教學(xué)模式研究與實踐

許英姿, 沈玉鳳, 華 珍, 云 海

(山東理工大學(xué) 交通與車輛工程學(xué)院, 山東 淄博 255012)

基于教學(xué)研究型大學(xué)的定位，結(jié)合本科力學(xué)課程的特點，本著“因材施教”的原則,配合省級精品課程建設(shè)，探討了地方院校力學(xué)教學(xué)中基于“翻轉(zhuǎn)課堂”理念的幾種教學(xué)模式,并進行了教學(xué)實踐。

翻轉(zhuǎn)課堂； 因材施教； 研究與實踐

“翻轉(zhuǎn)課堂”這種全新的教學(xué)模式在2007年提出和隨后的興起歸功于美國科羅拉多州高中的兩位化學(xué)教師和“可汗學(xué)院”的努力。在MOOCs的推波助瀾下,“翻轉(zhuǎn)課堂”近幾年來成為了全球教育界關(guān)注的熱點[1-2]。北京師范大學(xué)何克抗[3]教授提出了適用于小學(xué)和初中的按照“跨越式教學(xué)”模式拓展的中國式“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式；華中師范大學(xué)的王東杰和戴偉芬[4]研究了“翻轉(zhuǎn)課堂”模式在中學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用；曾貞[5]、鐘曉流[6-7]也對“翻轉(zhuǎn)課堂”模型進行了研究,為“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)實踐提供了依據(jù)和借鑒。但“翻轉(zhuǎn)課堂”模式在高等教育工科教學(xué)中還未進行過深入研究[8-9]。為此,基于我校教學(xué)研究型大學(xué)的定位,結(jié)合工科力學(xué)課程的特點,本著“因材施教”的原則,配合省級精品課程建設(shè),我們提出了基于“翻轉(zhuǎn)課堂”理念的幾種教學(xué)模式,并在課程教學(xué)中進行了實踐。

1 模式一:基于網(wǎng)絡(luò)的自主學(xué)習(xí)式

“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式需要學(xué)生具備一定的自主學(xué)習(xí)能力。國內(nèi)學(xué)生進入大學(xué)之前的學(xué)習(xí)是以高考為最終目的、以教師為中心的“填鴨式”的學(xué)習(xí)模式,師生之間互動少,學(xué)生之間由于競爭的原因也少有互動和相關(guān)的協(xié)作學(xué)習(xí)。進入大學(xué)后,一部分學(xué)生認為目標已經(jīng)達到,甚至出現(xiàn)了厭學(xué)思想,加之目前我國的高等教育已經(jīng)由精英教育轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娊逃?地方院校絕大多數(shù)學(xué)生缺少自主學(xué)習(xí)的意愿,不具備“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式所需要的自主學(xué)習(xí)能力[10]。因此,培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力勢在必行。

網(wǎng)絡(luò)和計算機技術(shù)的發(fā)展使得基于網(wǎng)絡(luò)的自主學(xué)習(xí)有了技術(shù)支持。對學(xué)生而言,經(jīng)過一年的大學(xué)教育,特別是經(jīng)過了真正意義上的一次就業(yè)形勢觀察,他們對終身教育和終身學(xué)習(xí)有了深刻認識,具備了主動學(xué)習(xí)的意愿,通過教師提供的精選自主學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)引導(dǎo),學(xué)生可以進行自主學(xué)習(xí)。

1.1 合理選擇自主學(xué)習(xí)內(nèi)容

由于難度過高會打擊學(xué)生的自信心,因此,自主學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇至關(guān)重要。據(jù)此,理論力學(xué)課程選擇了點的運動學(xué)、剛體的簡單運動、質(zhì)點運動微分方程、剛體對軸的轉(zhuǎn)動慣量和力的功[11]作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容；材料力學(xué)課程則選擇了應(yīng)力集中的概念、非圓截面桿扭轉(zhuǎn)、提高彎曲強度的措施、提高彎曲剛度的措施、二向應(yīng)力狀態(tài)分析——圖解法和提高壓桿穩(wěn)定性的措施[12]作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

1.2 精心制作課程的網(wǎng)絡(luò)資源

自主學(xué)習(xí)模式并不等同于學(xué)生自學(xué),而是在教師引導(dǎo)下的有針對性的學(xué)習(xí)。為此,教師根據(jù)自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容編寫了自主學(xué)習(xí)提綱(包括學(xué)習(xí)的重點、難點、教學(xué)目的及必須掌握的概念、理論和方法等),撰寫了教案,制作了強調(diào)重點、細化難點的PPT,并根據(jù)教學(xué)目的設(shè)計了便于學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和自查的一系列題目。

1.3 充分利用網(wǎng)絡(luò)資源

將精心制作的網(wǎng)絡(luò)資源根據(jù)教學(xué)安排發(fā)布到學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺上,學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺,結(jié)合省級精品課程資源(主要是錄像資源)進行自主學(xué)習(xí),并對學(xué)習(xí)結(jié)果進行自我測試。教師利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺對學(xué)生學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的疑難問題進行答疑解惑。

2 模式二:基于案例的討論式

2.1 案例選取

案例的選取既要考慮教學(xué)的重點和難點又要兼顧學(xué)生的能力和水平,同時也要將課程培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)目標考慮在內(nèi)。在理論力學(xué)課程中,運動學(xué)部分的合成運動和平面運動的有關(guān)速度和加速度的計算是課程的重點和難點,同時為了培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)知識解決生產(chǎn)實際問題的能力這一素質(zhì)目標,選取牛頭刨床運動機構(gòu)和曲柄連桿運動機構(gòu)作為案例進行討論。

2.2 實施策略

(1) 組織形式。以小組為單位,每小組8人,由班內(nèi)學(xué)生自由組合,選擇組長1人負責(zé)處理相關(guān)問題；案例及討論的要求在運動學(xué)的教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后由教師通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺發(fā)布；討論以小組匯報的形式進行,匯報內(nèi)容包括機構(gòu)的動畫(學(xué)生可以自行制作也可以利用網(wǎng)絡(luò)下載)、機構(gòu)的構(gòu)件與構(gòu)件之間的連接形式分析、機構(gòu)的自由度計算、機構(gòu)的運動學(xué)的力學(xué)量的計算。PPT腳本由每個學(xué)生獨立完成,PPT制作則由組內(nèi)學(xué)生經(jīng)組長分工后成員之間團結(jié)協(xié)作完成。

(2) 討論時間選取。 經(jīng)過一個學(xué)期的培養(yǎng)和鍛煉,學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力有了較大的提升,因此,將討論課的時間定于期末最后2節(jié)課。

(3) 討論過程。由任課班級的班長、學(xué)習(xí)委員以及課代表組成“成績評定委員會”,抽簽決定每組的匯報次序。次序決定后,再抽簽決定每組的匯報成員。一組匯報結(jié)束后,其他組的學(xué)生針對匯報內(nèi)容進行質(zhì)疑,該匯報組的全體學(xué)生必須回復(fù)質(zhì)疑。學(xué)生之間辯論難解難分之時教師調(diào)停,對關(guān)鍵問題進行點評；點評結(jié)束后教師再質(zhì)疑,對學(xué)生進行引導(dǎo)。這種方式真正實現(xiàn)了學(xué)生與學(xué)生之間、教師與學(xué)生之間的互動,不但課堂上精彩紛呈,并且順理成章地將CAE軟件引進了教學(xué)中[13]。但由于學(xué)生之間提出與回復(fù)質(zhì)疑時出現(xiàn)的狀況不可預(yù)測,這種模式對教師的教學(xué)水平和應(yīng)變能力要求極高。

(4) 成績評定。為了對學(xué)生進行鼓勵和激勵,基于案例的討論這一模式按照10%的成績計入課程成績。成績由2部分組成,組內(nèi)成績和討論成績。組內(nèi)成績由組內(nèi)學(xué)生根據(jù)每個組員的表現(xiàn)和制作PPT的貢獻給出,占5%；討論成績由“成績評定委員會”根據(jù)匯報情況和回復(fù)質(zhì)疑情況給出,組內(nèi)的每個成員成績相同,也占5%。

3 模式三:基于問題的研討式

經(jīng)過理論力學(xué)課程一個學(xué)期的培養(yǎng)和訓(xùn)練,在材料力學(xué)課程中“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)主要采用的是基于問題的研討式。

材料力學(xué)課程的內(nèi)容對地方性高校的學(xué)生而言并不都適合于“翻轉(zhuǎn)課堂”的模式。首先需要精選研討內(nèi)容,選擇的內(nèi)容難度要適中,為此我們選擇了剪切和擠壓的實用計算、動載荷2部分內(nèi)容進行。

學(xué)生課外進行的學(xué)習(xí)方式與理論力學(xué)課程相似,是基于網(wǎng)絡(luò)的自主學(xué)習(xí)——這稱之為“知識的外化過程”。這個過程中學(xué)生之間也能進行協(xié)作學(xué)習(xí),課內(nèi)進行的是知識的內(nèi)化過程。

成績評定方式與理論力學(xué)課程相同,而組織形式與理論力學(xué)課程的不同之處是教師要將研討的內(nèi)容在研討前3～4周經(jīng)過學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺發(fā)布,研討時間與課程授課計劃大致相同。

教師根據(jù)知識點和授課班級分組情況將研討內(nèi)容分為8～9部分,授課班級的班長、學(xué)習(xí)委員和課代表組成評審委員會,抽簽決定每一個組的研討內(nèi)容。研討內(nèi)容決定后再抽簽決定每一個組參加研討匯報的成員。一個組匯報結(jié)束后,其他組的學(xué)生針對匯報內(nèi)容進行質(zhì)疑,該匯報組的全體學(xué)生必須回復(fù)質(zhì)疑,關(guān)鍵時刻教師進行點評。全部教學(xué)內(nèi)容研討結(jié)束后,教師給出事先準備的涵蓋教學(xué)重點的練習(xí)題,在課堂上由學(xué)生獨立思考完成。教師僅給出參考答案,對于有疑問的學(xué)生實行課下單獨答疑。

4 模式四:基于應(yīng)變電測法的綜合設(shè)計實驗?zāi)Ｊ?/h2>

一門課程的實驗教學(xué)內(nèi)容不僅是學(xué)生獲取知識的途徑,更主要的是為了培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力。材料力學(xué)課程的實驗分為驗證性實驗和綜合設(shè)計性實驗,教師通過與絕大多數(shù)學(xué)生的交流發(fā)現(xiàn),學(xué)生最不愿意做的就是沒有任何挑戰(zhàn)性的驗證性實驗,他們很愿意自己動手設(shè)計一個從實際問題中提煉出來的實驗。應(yīng)變電測法在工程測試中應(yīng)用廣泛,通過驗證性實驗學(xué)生已經(jīng)掌握了電測法的原理,為了充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,我們讓學(xué)生自己設(shè)計一個彈性范圍內(nèi)加載測量扭轉(zhuǎn)圓軸的扭轉(zhuǎn)外力偶矩實驗作為綜合設(shè)計性實驗。

首先,學(xué)生以班級小組為單位(分組情況與前面所述相同),在課下根據(jù)所學(xué)電測知識分析討論該實驗方案(方案包括應(yīng)變片布片方案的選擇、接線、應(yīng)變片的貼片位置、方位等)，學(xué)生組長將小組設(shè)計的實驗方案通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺發(fā)送給教師,經(jīng)教師確認后再實施測試；其次,教師根據(jù)學(xué)生提出的方案指導(dǎo)學(xué)生正確地粘貼應(yīng)變片；再次,學(xué)生按照設(shè)計好的方案實施測量,并根據(jù)廣義胡克定律計算出扭轉(zhuǎn)外力偶矩；最后,將測量值與理論計算值進行對比,找出誤差產(chǎn)生的原因。

5 結(jié)束語

經(jīng)2學(xué)年4個學(xué)期的教學(xué)實踐表明,基于“翻轉(zhuǎn)課堂”理念的幾種教學(xué)模式在力學(xué)課程教學(xué)中的綜合應(yīng)用提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,課堂上幾乎沒有刷屏的學(xué)生；鍛煉了學(xué)生團結(jié)協(xié)作和溝通交流的能力；培養(yǎng)了學(xué)生的工程實際能力,對于學(xué)生今后的成長、成才意義重大。但這對教師也提出了更高的要求,教師在轉(zhuǎn)變教育教學(xué)觀念的同時,在教學(xué)實踐中應(yīng)本著“因材施教”的原則尋求最合適的教學(xué)內(nèi)容以及最適合學(xué)生的基于“翻轉(zhuǎn)課堂”理念的教學(xué)模式。

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Research and practice of teaching mode based on “Flipping Classroom” idea

Xu Yingzi, Shen Yufeng, Hua Zhen, Yun Hai

(School of Transport and Vehicle Engineering,Shandong University of Technology, Zibo 255012, China)

Based on the “Individualized Teaching” principle, the positioning of teaching-oriented universities, combining the features of engineering mechanics courses, with the construction of provincial excellent courses, this article introduces several teaching modes of “Flipping Classroom” for mechanics teaching in local colleges, at the same time, the teaching practice is carried out in the “Individualized” principle proposed by mechanics teaching mode in several local colleges and universities.

flipping classroom; individualized teaching; research and practice

2015- 01- 23 修改日期：2015- 03- 10

山東省精品課程建設(shè)經(jīng)費(魯高教字[2012]15號)

許英姿(1961—),女,山東青島,工學(xué)碩士,副教授,主要從事力學(xué)課程的教學(xué)和研究.

E-mail：xuyz@sdut.edu.cn

G642.42

A

1002-4956(2015)9- 0173- 03