翻轉課堂的教學設計與應用

劉蘇莉

[摘 要]“翻轉課堂”教學模式是利用在線課堂來實現教育創新的成果，它打破傳統教學過程中以教師為主導的知識傳授和內化兩個階段，充分體現以學生為本的教學理念。依托國家精品資源共享課和MOOC學院等開放平臺，針對分析化學實驗類課程特點，通過研究 “翻轉課堂”在大學分析化學實驗教學中的應用，提出分析化學實驗翻轉課堂教學模式。“翻轉課堂”有利于滿足“因材施教”的需求，有利于培養學生自主學習能力和創新合作精神。就局限性進行分析和討論，以期為我國高?！胺D課堂”建設提供借鑒。

[關鍵詞]翻轉課堂；分析化學實驗；教學模式；教學改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）05-0113-04

分析化學實驗課是教育部化學類專業指導委員會推薦開設的專業必修課，許多高校的環境及化工類專業在大二或大三開設此課程。由于分析化學實驗課既涉及專業知識，又要掌握實驗儀器操作方法，因此對教師和學生都有更高要求。在傳統教學環境下，理論驗證性和經典性實驗偏多，而綜合性和創新性實驗少，與日常應用聯系不緊密。同時，課堂實踐時間短，教學手段和內容守舊，往往達不到預期效果。伴隨全球教育信息化不斷推進，催生出“翻轉課堂”這種新穎的課堂教學組織形式，為分析化學實驗教學改革提供了基礎。本研究在化工專業三個平行班的分析化學實驗課程中分別運用傳統模式、“翻轉課堂”及兩者相結合的教學模式，通過一學期教學實踐，力圖提升學生實操和創新能力，并探究上述三種模式下教學效果的差異，及適合在大學教學中應用的“翻轉課堂”實施流程，以期為我國化學教育工作者提供借鑒。

一、相關文獻綜述

（一）“翻轉課堂”的內涵

“翻轉課堂”又稱顛倒教室，最早正式提出這一概念的是美國學者J. Wesley Baker（2000），其提出課前教師以網絡工具和課程管理系統制作教學內容，將其分配給學生預習；課堂中教師不遺余力地指導學生展開主動和協作學習的基本模式。Jonathan Bergmann等（2011）認為“翻轉課堂”融合了直接講解和構建主義學習，學生受到個性化教育，使學習積極性提高。同時，教學內容得以保存，學生可依據自身進度來復習，使每個人有均等的學習資源和機會。

在我國，張金磊等（2012）最早給出“翻轉課堂”的定義，認為這種全新教學模式顛倒安排知識傳授和知識內化兩過程，實現傳統教學中師生角色互換，并能重新規劃課堂時間。鐘曉流等（2013）在前人基礎上總結出“翻轉課堂”較全面定義，認為信息化環境和豐富的學習資源等是其主要特征，從而揭示教學模式獨到之處。

（二）“翻轉課堂”的應用

早在2007年，美國林地高中化學老師Jon Bergmann和Aaron Sam嘗試把授課內容錄制成視頻，課下發送給學生自習，而課堂上主要用來完成練習和實驗。至此，“翻轉課堂”正式登上歷史舞臺。直到2011年，Salman Khan創建的Khan Academy和全新教學模式歷史性推動了翻轉課堂的發展，使其被眾多教師接受，并逐漸進入全球教育界研究的視野。

汪曉東和張晨婧仔（2013）將“翻轉課堂”應用于大學專業英語課程，并發現其能提高學生積極性，有效提升學習成績。最終總結出“翻轉課堂”在大學教學中的一般范式。黃琰等（2014）將“翻轉課堂”引入現代教育技術實驗教學，有針對性地進行教學設計，最終發現能提升學生主動學習及解決問題的能力。

（三）“翻轉課堂”與分析化學實驗課

通過梳理我們發現，以往鮮有將“翻轉課堂”與分析化學實驗課相結合的研究。到目前為止，只有徐妲等（2013）提出大學化學實驗課“翻轉課堂”教學模式，同時設計出輔助教學活動支撐體系，并結合案例說明“翻轉課堂”實施步驟。王紅等（2015）聚焦“翻轉課堂”在基礎化學實驗中的應用，并借助案例說明實施流程。參照前人研究成果，我們提出了大學分析化學實驗“翻轉課堂”理論模型，如圖1所示：

遵循理論模型的邏輯概念，首先，教師將豐富的課程資源提供給學生，幫助其完成概念探索。其次，課堂上教師角色發生轉變，通過組織諸如游戲、實驗和分組討論等活動來引導學生完成概念性學習。這時，學生已初步掌握課程知識，可由個人學習介紹及測驗等方式實現知識內化。最終，學生將所學知識傳播或直接運用于生產實踐，實現學習價值。

二、研究設計

（一）研究目標與路線

1.研究目標

在大學分析化學實驗教學中，嘗試對同一層次不同班級學生使用“翻轉課堂”，檢驗在大學分析化學實驗課教學中應用的教學效果，以及對師范類本科人才培養的意義和影響。

2.研究路線

針對“翻轉課堂”應用于大學分析化學實驗的方式及效果開展進一步研究，我們預設研究思路如圖2所示：

（1）組織大學分析化學實驗的教學活動。第一，教師事先構建完整的學習支撐體系，以保證學生課外自主學習有效展開。第二，在各模塊開始前向學生提問，并設置導讀環節，引導學生思考。第三，學生利用學習支撐體系展開課外學習，探索導讀部分的問題和實踐任務。第四，在課堂上進行匯報和小組討論，引領學生相互質疑，實現知識內化。第五，通過課后作業，鞏固學習效果。第六，進行測試和問卷調查，評定學生學習效果，收集對教學的意見和建議。

（2）采集實驗數據，進行數據分析。在收集學生成績數據和問卷調查數據基礎上，開展對比分析和差異性檢驗。在此過程中，用學習成績驗證學習效果，用調查問卷結果反映學生自主學習和協作能力的變化，以探究在分析化學實驗課中應用“翻轉課堂”的可行性與局限性。

（二）學習支撐體系設計

1.學習內容導讀

在每個重點知識教學前，我們都設置學習內容引導，以學習教案的形式向學生展示要求掌握的知識點。

2.設計實踐任務，引導學生自主學習

對每個章節知識點，預先布置實踐任務或待完成實驗。任務的設計要緊密圍繞知識點，并與具體生活問題結合，始終兼顧實用性和全面性。

3.多形式呈現知識要點，滿足不同學生要求

針對需要學生課外學習部分，通過制作PowerPoint，國家精品資源共享課和MOOC學院中教學微視頻及網頁，把豐富的資源提供給學生，以滿足不同認知風格的學生，并促使學生通過模擬視頻中教師動作，完成實踐任務。

（三）研究樣本選取

在本研究中，選取2013級三個班作為實驗班開展試點研究，考慮到師范生更易于接受新理念及其今后的職業特性，對2013級化學（A班）運用傳統教學模式，2013級應用化學1班（B班）運用傳統結合“翻轉課堂”教學模式，而2013級化學師范班（C班）運用“翻轉課堂”教學模式，即研究對象為三個專業75名學生。需要說明的是，研究對象均修完無機化學實驗等相關課程，具有一定化學實操基礎。

（四）教學流程及過程設置

1.教學流程設計及控制

根據設計的理論模型，提出大學分析化學實驗“翻轉課堂”教學流程，如圖3所示。通過2014至2015學年第一學期，共15周，每周共計約200分鐘的實驗課程，對教學效果進行驗證。我們選取15個實驗，對于A班開展課堂教學，而針對B班和C班個性化設計了學習指導，并借助開放教育資源編制補充學習資料，同時使用新浪博客和QQ群作為教學平臺。

2.對學生測試與測量，采集研究數據

本研究結合問卷調查、訪談和案例分析等方法，對結果展開互證，以求確保研究結論可靠性。問卷調查通過教學態度、教學效果和教學方法三個維度十個問項展開，調查學生對教師的教學評價。訪談采用書面形式，掌握學生對課程的評價。問卷和訪談都針對全體研究對象，通過專業問卷調查網站“問卷星”實施。同時，將三個班的成績作為案例進行對比，從中探尋傳統教學與“翻轉課堂”教學模式的差別。此外還選取了3個班12名典型學生案例進行分析，個案選取的維度主要參考學生的實驗操作基礎和學習態度。如圖4所示：

三、結果與討論

（一）應用分析化學能力的提升

1.期末考核各項成績均有提高，其中實驗操作成績尤為明顯

本研究最終考核給定題目，運用酸堿中和滴定、配位滴定、氧化還原滴定和沉淀滴定設計實驗方案，并在兩小時內以實驗報告形式呈現結果。我們對實驗設計（30分）、實驗操作（40分）和實驗報告（30分）三個指標進行考核。A班均分是70.1，B班均分是76.2，C班均分是83，C班比A班高出11.1分。

2.課后實驗作業完成質量普遍有所提高

本研究課后實驗作業分13個，分別是氫氧化鈉標準溶液配制與標定、鹽酸溶液的配制與標定和混合堿的分析（雙指示劑法）等。我們依據學生實驗完成情況打分，分數作為他們的平時成績。通過比較，發現C班的各項實驗均分都高于A班和B班。具體如圖5所示。

3.個案的課堂學習效果有所改善

通過個案平時成績和考核成績的比較，能夠使整體成績更具說服力。我們發現，C班學生課堂學習效果明顯高于其他兩個班，且學習積極性高的同學成績提升空間大。

4.學生自我認知能力有提高

通過對B班學生訪談結果內容的統計分析，發現大部分學生認為自己的應用分析化學實驗能力有提升，其中，認為在發現及分析問題能力和探究能力方面有提升的學生最多。其次，自認在觀察能力、操作能力和創新能力方面有提升的也有部分同學。

（二）學生對教學的認同度

受訪60位同學中，48位喜歡“翻轉課堂”教學方式，25位同學認為課程資源豐富，21位同學認為“翻轉課堂”模式調動了學習積極性，19位同學認為課前預習、課堂討論模式好。相反，有8位同學認為化學基礎差導致學習出現障礙，5位同學認為“翻轉課堂”教學方式增加學習壓力。

結合教務管理系統中教學質量打分和問卷調查結果，學生對教學滿意度較高?？傮w評價達到95.7，其中對授課模式認同度達到96.9，換句話說，絕大多數學生比較認同“翻轉課堂”這種教學模式。教學效果好評度達到94.8%，對教學態度的滿意度高達96.2%，表明學生對課程認可度高。

（三）優化建議

受訪的60名學生對基于“翻轉課堂”的應用分析化學教學模式提出的建議主要有：希望得到更多指導、希望有整合教學平臺、提供更豐富學習資源和創造更多交流機會等。

通過訪談，發現部分學生在課前預習中產生問題，因得不到及時解答，會造成遺忘。如老師能及時解惑，那問題便迎刃而解。這要求構建一個能快速記錄學生疑問的體系。我們可將問題記錄在學習平臺上，或設計在線輔導工具，實現即時溝通交流，未能解答的問題再進課堂討論，加深學生認知，從而達到更好學習效果。此外教師要加強對學生的引導。雖然在課前以及課中，教師對學生學習過程進行掌控，但其打破以口頭傳授為主的模式，學生短時間難以接受。這說明需要教師對課堂授課進行更精細的課前準備和活動設計。

四、結論及啟示

（一）“翻轉課堂”在分析化學實驗教學中有潛在優勢

1.有利于滿足“因材施教”的需求

在分析化學實驗課中，較突出的問題是學生動手能力差距大，教師教學活動不能適用于每一個學生?！胺D課堂”將知識學習首次設置在課外，學生可按照自己的認知風格，安排進度，選擇知識點展開學習。我們發現，在學習資源充足，且導航體系清晰的情況下，像為學生提供了一個知識結構菜單，這打破了傳統教師“填鴨式”教學。

2.有利于培養學生自主學習能力

“翻轉課堂”把知識習得的起步階段交給學生，讓學生自行安排學習進度，選擇知識點，實踐時間管理，充分發揮學生主觀能動性，對鍛煉和培養學生自主學習能力起到重要影響。

3.有利于培養學生合作創新精神

與傳統教學方式相比，“翻轉課堂”以交流和分享代替原有 “一言堂”，這對提高學生交流和協作能力大有益處。所以，我們認為，“翻轉課堂”在提升學生協作、創新能力和班級凝聚力等方面的作用毋庸置疑。

（二）“翻轉課堂”在分析化學實驗教學中的局限性

1.面對學習內容，有一定適用范圍

根據最終教學效果，“翻轉課堂”取得的成績并不十分理想，其不太適用于應用性和系統性強的課程教學。因此，本課程中如操作方法和實驗數據處理等業務知識教學效果不佳，而對于實驗原理等方面內容，“翻轉課堂”有突出表現。

2.對授課教師提出更高要求

為了學生能在課前完成自主學習目標，教師必須預先設計學習支持系統，無論是學習平臺搭建、知識點導入還是學習資源組織等都需琢磨。因此，既要保證學生對學習資源的獲取，還要注重引導手段和激勵措施。同時，教師應科學管理和控制討論過程，并能在關鍵處“畫龍點睛”，從而使學習者能真正內化知識點。

3.對學生提出更高要求

首先，要求學生具備一定自主學習能力。在開課之初，B班部分學生對這一教學模式產生抵觸情緒，他們認為以課外自主學習為主的教學模式不利于知識的系統掌握。相反，C班基本無學生提出質疑。這說明，高水平學生樂于創新，具有較強自主學習能力，更適合這種教學方式。其次，目前主流學習平臺需要通過終端連接互聯網來使用，因此，學生必須具備相應的信息技術能力，并購買信息終端才能訪問學習平臺，完成課外自主學習。再次，上述的教學模式需要學生付出更多努力。在開展教學活動的過程中，部分學生反應壓力大，負擔重，與其他課程相比，需要花費更多時間和精力。

4.仍存在一定困難

據調查顯示，美國中小學及高校運用“翻轉課堂”取得良好教學效果的案例已舉不勝舉，但在我國尚屬新鮮事物，且國內學生較為內斂，不善于課堂討論和自主探究。同時，部分學生和家長的觀念受制于傳統教學，對“翻轉課堂”存在質疑。此外，一些教師擔心引入“翻轉課堂”，學生會在教學評價環節給予低分。上述因素，都在一定程度上制約“翻轉課堂”的推廣和普及。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 鐘曉流，宋述強，焦麗珍.信息化環境中基于翻轉課堂理念的教學設計研究[J].開放教育研究，2013（2）：58-64.

[2] 徐妲，鐘紹春，馬相春.基于翻轉課堂的化學實驗教學模式及支撐系統研究[J]. 遠程教育雜志，2013（5）：107-112.

[3] 王紅，曾秀瓊，劉秋平，梁秋霞，張根榮.基礎化學實驗翻轉課堂教學模式的研究和實踐[J].實驗技術與管理，2015（5）：196-199.

[4] Bergmann，J. & Sams， A. Flip Your Classroom： Talk to every Student in Every Class Every Day[M].VA： International Society for Technology in Education，2012：15.

[責任編輯：鐘 嵐]