翻轉課堂模式與虛擬實驗教學平臺相結合的實踐教學改革研究

王籃儀+羅通

摘 要：傳統的教學模式都是教師口授、板書，學生耳聽、筆記，教師能根據學生及時反饋的信息，了解學生對所學知識的理解程度，并據此調整教學策略以達到預期的教學目的，而傳統的實驗教學亦是如此。這種被動接受知識的方式，致使大多數學生逐漸養成一種不愛問、不想問“為什么”，也不知道要問“為什么”的麻木習慣，從而形成一種盲目崇拜書本和老師的思想。“翻轉課堂”模式逐漸走進大學課堂，也將是未來教學模式的趨勢。

關鍵詞：教學模式；實驗教學；翻轉課堂

傳統的教學模式不僅束縛了學生的思維發展，也使學生學習的主動性漸漸喪失，甚至被迫學習，根本體會不到學習的快樂。且由于社會的進步，科技的發展，使得知識更新換代的周期大大縮短，對人才的培養也提出了更高的要求。

翻轉課堂作為一種新型的教學模式，對于學生而言，是學習的一種轉變；對于教師而言，則是教學的一種轉變，故對于學生、教師來說都存在巨大的意義。但翻轉課堂同樣存在很多不足的地方。翻轉課堂更多地能夠調動學生的積極性，使學生從教學活動中 “客體”身份轉化為“主體”，學生能夠自己掌控學習。但問題也來了，學生是否真的能主動學習？學習進度，學習成果該怎么檢驗，并不是所有學生在課堂上都能勇于提出自己的問題，怎樣讓這類的學生也能將學習疑惑告知老師，這是學習的關鍵，也是當下“翻轉課堂”模式要解決的問題。

虛擬仿真實驗教學依托虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫和網絡通信等技術，構建高度仿真的虛擬實驗環境和實驗對象，學生在虛擬環境中開展實驗，達到教學大綱所要求的教學目的。

虛擬仿真實驗教學能充分體現虛實結合、相互補充、能實不虛的原則，實現真實實驗不具備或難以完成的教學功能。高風險和惡劣環境下，不能完成的不可逆操作，由高成本、高消耗或大型和全面的培訓，提供可靠、安全和經濟的實驗項目。結合翻轉課堂模式與虛擬實驗教學平臺，讓實驗教學更深入、更多元化。

1 課題的研究意義

通過該教改課題的研究，針對實踐教學，將虛擬實驗教學平臺應用到教學管理中，與“翻轉課堂”模式相結合，更好地培養出適應社會發展需求的專業技能強的應用型人才。通過兩種模式的結合培養，避免學生課前不預習，上課無法進入狀態，從而跟不上課程進度；兩種模式的結合，能更好地避免學生學習成績兩極分化的情況；通過虛擬實驗教學平臺的管理，能夠對學生的學習進行跟進，對學生的學習有一定的強制性監督，能夠監督學生是否按時完成階段性的作業、成果等要求，并且教師通過虛擬實驗教學管理平臺對學生的問題進行回應，對學生每一個階段對學習的掌握程度有一定的了解，從而達到教學目的，讓學生更好地受益于課程學習。學生在上課前先預習且答完問題方可上實驗課，有效地縮短上課時間，讓學生接觸更多的實踐項目；加入了學生自主實踐課程的時間，補充因實驗設備不齊全而無法完成的實驗；通過虛擬實驗教學管理平臺，學生能夠實現更多實驗內容的學習，能夠自主設計電路，理論結合實際，使理論知識更扎實，達到更好的教學效果。

在翻轉課堂模式下，學生可以在課上完成基礎實驗，且自主進行課下實驗設計，并根據教師在平臺上發的專業學科在社會中應用的視頻了解社會的發展動態，以及完成教師設計的相關題目，促進學生與社會的聯系，并結合虛擬實驗教學平臺，教師進行管理、監督，使學生動手能力得到本質性的提高。為本地培養出更多適合當地以及整個社會發展的應用型人才。

2 研究內容、目標和關鍵問題

2.1 研究內容

（1）利用翻轉課堂模式的優勢，結合虛擬實驗教學平臺，將實驗教學課時以1∶1的比例分為課上基礎課和課下實踐兩個部分。

（2）針對學校本身的實驗設備，將基礎實驗的操作過程進行視頻錄制，課前傳到虛擬實驗教學平臺上，設置相關問題，學生進行預習通過后再進入實驗室操作；并將一些簡單有趣的設計視頻傳到平臺中，在學校提供相關元器件的基礎上，學生可動手學習，提高學生對專業的認識和學習的興趣。

（3）教師在平臺上出設計類型的題目，學生在此之前已經進行過相關的基礎類型的題目，有一定的基礎，但知識較零散，不能有效地結合，且不能進行更好的實際應用。通過設計類的題目，學生能對某個知識體系或某個階段的學習有一個整體的鍛煉和認知，且教師可在設計題目過程中融入實際生產應用中的簡單的設計，讓學生試著完成，以此讓學生對當下專業的發展情況有一個認知。

2.2 研究目標

（1）利用翻轉課堂模式的優勢，結合虛擬實驗教學平臺，將實驗教學課時分為兩個部分，課上基礎實驗課時以及課下安排的自主實踐，鼓勵學生發散思維，自主設計實踐課程。

（2）結合虛擬實驗教學平臺，根據學校自身的實驗設備，將基礎實驗的操作過程進行視頻錄制，將視頻傳到管理平臺，并設置相關問題，學生在上課前先預習且答完問題方可上實驗課，有效地縮短上課時間，在此基礎上增強學生的動手能力。

（3）通過虛擬實驗教學平臺，讓學生進行更多硬件實驗上達不到的難度和深度的實踐，學生可以通過虛擬仿真平臺，自行設計跟自己學習程度相符合的實驗，且可以由淺入深地進行仿真學習，避免了傳統式教學的弊端。學生可自行進行階段性學習和鞏固，在設計過程中還可對老師進行提問，根據老師的解答和提示，學生對自己的設計不斷修改，加深對知識點的了解，學習效果明顯。

（4）基于虛擬實驗教學平臺，學生能夠在課堂上針對教師所講授的內容進行提問，課后也能夠在平臺上給老師留言，促進學生與教師之間的交流和了解。

2.3 擬解決關鍵問題

上述4個改革目標的關鍵問題都是翻轉課堂與虛擬實驗教學平臺相互配合及其兩者的相關性。

該難點通過本課程組教師間及與經驗豐富的教師間的探討、本課程組教師對翻轉課堂的掌控以及對學生的監督力度進行解決。

3 實施方案及可行性分析

3.1 實施方案

（1）課上基礎課則將整個實驗的原理及操作簡單概括，隨機讓學生動手做實驗，遇到問題再個別指導；自主實踐則在網上出更深一層的設計實驗，將實驗要求呈現在管理平臺上，讓學生自行設計，學校提供相關元器件，并要求學生將自己操作的過程及實現結果錄制視頻，視頻中要體現出要求的要點，作為成果提交到平臺上以便老師檢驗。

（2）結合虛擬實驗教學平臺，可以結合線上仿真，線下進行實驗儀器的操作雙管齊下的教學方式進行教學改革，讓更多的學生參與到真正的學習中，而不是觀望的狀態。

（3）在平臺上針對每個學習階段出相關的設計題目，分層次由淺入深出題，基礎不夠扎實的學生也能根據教師的引導進行實驗設計，基礎好的學生則可以進而做更高難度的題，且結合當下科技實際應用，設計相關題目或作為理論思考探究或作為實踐操作作為課外題目。

（4）在虛擬實驗教學平臺上，學生根據自己遇到的問題向老師發出提問，教師給予解答；教師同樣可以將知識重點難點詳解提供到平臺上，學生自主學習。

3.2 可行性分析

以三亞學院為例。三亞學院理工學院已購入風標電子技術有限公司的虛擬實驗教學平臺一套。該產品的優點有：提升教學效果、完成不可能的實驗、增強課堂趣味性、豐富課堂教學形式、方便高效的教學輔助工具。同時三亞學院有自己的慕課平臺，平臺上有豐富的教學資源，教師可以在平臺上學習，并且可以將視頻共享到我們的管理平臺上，學生可自行觀看視頻，加深對專業的理解和專業的發展情況的了解。并且教學視頻錄制已在進行中，預計本學期可以完成一部分的教學視頻的資源共享，讓學生能夠在課前自主觀看視頻，課中教師可不用再進行細致的講解，學生可自行操作實驗，教師進行答疑，以達到事半功倍的效果。

4 本課題的特色與創新之處

（1）實驗技術創新：采用翻轉課堂模式，結合虛擬實驗教學平臺，融入實驗教學，彌補傳統儀器的不足，發揮翻轉課堂以及虛擬實驗教學平臺的優勢，降低實驗設備的成本，提高實驗設備的利用率。

（2）教學理念創新：通過實驗技術改革，對傳統實驗教學進行質的改革，使理論知識的學習與實驗驗證相配合，改變學校教育與社會發展脫節的現象，提高學生對專業知識的學習興趣和動手能力。

（3）能力培養創新：通過先進的實驗技術培養學生動手能力、創新能力和解決實際問題的能力。