建構土木工程專業翻轉課堂教學模式 促進創新人才培養

賈福萍 王玥

摘要：中國“高等學校本科教學質量與教學改革工程”已建設了大量基于互聯網平臺的精品視頻公開課、MOOC（慕課）、精品視頻共享課，引起社會廣泛關注。文章分析了翻轉課堂教學模式在中國應用和發展現狀，為促進創新人才培養，學校修訂了土木工程專業課程體系，建立了土木工程專業翻轉課堂教學模式的支撐體系，開展教學模式總體設計和知識模塊能力培養解構，提出學習效果評價體系，以期為高等學校理工科相關專業教學改革提供借鑒。

關鍵詞： 土木工程；翻轉課堂； 教學模式； 教學結構； 評價體系

中圖分類號：G6420文獻標志碼：A文章編號：10052909（2018）03005107高等教育與終身教育存在緊密聯系，高等教育的后大眾化階段是終身教育的一個組成部分。現代遠程教育、高等教育、成人自學考試和各類培訓班等方式皆可融入終身教育體系[1-2]。在建設創新型國家和實施人才強國戰略的背景下，以《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》為指導，教育部啟動“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”），制定《教育信息化十年發展規劃（2011—2020）》，指出教育信息化發展要以教育理念創新為先導，以優質教育資源和信息化學習環境建設為基礎，以學習方式和教育模式創新為核心[3]，重點推進信息技術與高等教育的深度融合，促進教育內容、教學手段和方法現代化，創新人才培養模式，促進高等教育質量全面提高，從而構建繼續教育公共服務平臺，完善終身教育體系[1]。

依托移動互聯網、物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術，教育信息化建設的重點正在從傳統的數字校園向更高階段的智慧校園邁進。在智慧校園中，以教師為中心、以教材為中心、以教室為中心的知識傳遞模式正逐步讓位于以學生為中心、以問題為中心、以活動為中心的創新能力培養模式[4]。在此背景下，教育部牽頭進行互聯網精品視頻公開課、MOOC（慕課）、精品視頻共享課等面向高等教育的課程建設，同時社會媒體也開始制作網絡公開課（如網易公開課、微課視頻等）。但上述教學資源多以通識必修課、基礎必修課為主，仍沿襲傳統教學模式，缺乏對課程學習效果及時、有效評價，不利于創新人才培養。

以學生為教學中心的基于網絡教學的翻轉課堂（Flipped Classroom） 教學法在國內外備受關注[5-7]，從基礎教育到高等教育，涌現出不少成功案例。翻轉課堂顛覆了傳統教學結構，改變了傳統課堂結構、教育理念和教學流程，有效提升了學生自主學習能力，培養學生的思維能力，最終實現學習成績提升[8-9]。

為清晰描述翻轉課堂教學模式在國內的發展現狀，利用維普期刊中文數據庫，以“翻轉課堂”為關鍵詞，搜索相關教學研究論文，統計結果見表1 。由表1可知，國內從事教學研究的學者也在關注翻轉課堂教學模式。2012年有關翻轉課堂的教學論文僅有21篇（核心期刊僅有2篇），2013年增至132篇，而2014年快速增至1 040篇（核心期刊151篇），2015年增至3 815篇（核心期刊272篇），而2016年數據庫中已有3 879篇。上述論文涉及翻轉課堂概念介紹、教學模式的特征研究、教學結構研究、教學流程探討以及教學對象研究（教師和學生行為的轉變）等。

（一） 土木工程專業課程知識體系

人才培養是高等學校的基本職能，課程與教學是人才培養的兩大關鍵要素，是高等教育研究中最基本的領域[1]。

圍繞本專業培養目標，立足國家戰略發展需求和學校土木工程專業自身優勢與特色，構建了“四模塊”課程體系（圖1）。“四模塊”即人文素質模塊、專業素養模塊、創新實踐模塊和交流合作模塊。按照該課程體系，借助各類交流合作平臺，經過基礎理論與專業知識學習和實踐創新能力訓練，完成學生知識、能力和素質的培養。

按照“四模塊”課程體系，土木工程專業的課程結構見表2。由表2可知，學生畢業前必須完成188學分課程學習，理論課程與實踐課程學分比例為3∶1，彰顯教育學理論與實踐的辯證統一關系。理論學習是實踐環節訓練的基礎，而實踐環節訓練又是理論知識的理解、運用和延伸，達到知識向智力能力轉化的最終目的[10]，同時突顯學校土木工程專業重視實踐創新能力培養的辦學特色。

學校非常重視本科教學質量，已于2013年12月頒布了《加強內涵建設 提高本科教育教學質量的實施意見》（簡稱《實施意見》），明確提出本科教學應改進人才培養模式，提高學生學習積極性；推動教學方法改革，培養學生學習主動性；推進課堂教學改革，不斷提高課堂教學質量，尤其提出改進課堂教學講授方法，增加研討、辯論、提問等互動環節，同時專業課必須有先進的實踐案例。為保證教學質量，《實施意見》明確提出單獨教學班學生人數設置上限，逐漸向小班化教學轉變。

為發展基于互聯網技術的課程建設，學校專門創建了教學視頻錄播室、智慧教室等現代化教學設施，校園實現全網覆蓋，同時MOOC的發展為教師開展翻轉課堂提供一定的環境支持，已建成56門課程教學微視頻，還提供了課程管理平臺供教師選擇。教學資源與學生學習條件已相當成熟，從教學制度、教學硬件配置等方面為開展翻轉課堂提供保障。

（三）教師教學基本素養

教育部關于“本科教學工程”的推進，使課堂教學效果和教師專業發展成為高校改革重點，在一定程度上遏制了高校長期“唯科研成果論”的慣性發展趨勢，為長期從事教學改革的教師提供一定制度保障，高校教師有了課程改革的動力[9]。經歷精品視頻課程、視頻公開課和MOOC的建設與改革，不斷提升教師技能、教育理念和教學策略，深刻理解教學的本質應為教學信息在教學主體間的流動，師生、學生之間以及師生與媒體之間的交互程度直接影響教學質量和效果[11]，因此，互動是未來課堂的核心。而翻轉課堂的互動需要建立在平等、自由、自愿的基礎上，尊重他人觀點、習俗或經歷，師生共同決定對話的內容和形式，關心具體的實踐應用，重建課堂對話[12] 。

保證良好教學效果需要教師具有扎實的教學基本素養，包括教師人格、教學設計能力、教學實施能力和教學反思。教師應掌握發現和提出問題的邏輯方法、展開分析的邏輯方法、進行概括的邏輯方法以及實現知識系統化的邏輯方法。教學設計中教師應善于分析教學內容、設置教學目標，將學習論轉化為教學論和教學技術，從而應用學習工具軟件、傳統閱讀材料等各種媒體開展教學。

翻轉課堂的教學主體——教師，其教學理念、資源開發能力、教學設計能力、學習引導能力等限制因素逐步改善，具備將技術（TK）、教學法（PK）和學科內容（CK）3種關鍵知識整合的學科教學知識TPACK（Technology Pedagogical and Content Knowledge，簡稱TPACK）能力[7]。

（四） 學生學習技能與學習動機

新的教學模式要求學生具備新的學習技能，如媒體應用和信息獲取的技術、獨立學習能力和協作學習能力，還要考慮學習策略、學習環境和個人素質等多種因素。目前國內基礎教育階段試行的“圍坐教學”“學講教學”等教學模式，其內涵與翻轉課堂相似，學習者已具備獨立自主學習能力、協作學習能力、自我管理能力和信息技術能力。在關于大學生理解能力研究中，Noel Entwistle等人發現大學生在學術理解能力建立后就具備靈活選擇并運用知識的能力[13]。高等教育階段學習者的學習時間更靈活，接觸網絡更便捷，信息技術操作能力更強，自主學習能力、交流協作能力和自我約束能力更好。同時社會對人才能力認可由記憶型向信息處理型逐漸轉變，直接影響和激發學生的學習動機，因此，翻轉課堂的實施有一定人員能力基礎和社會認可基礎[9-14]。

借助網絡信息技術和優勢教育教學資源，提升高校教師教育技術應用能力，改進人才培養模式，實現信息技術與高等教育的深度融合，促進高等教育質量全面提高，大力開展翻轉課堂新型教學模式的探索與實踐，充分顯現信息化對教育變革的促進作用。

二、基于翻轉課堂教學模式建構教學結構

在國內外有關翻轉課堂教學模式研究的基礎上，結合土木工程專業自身特點，堅持以學生為教學主體，教師扮演學生學習的設計者、指導者、幫助者和學習伙伴等多重角色，重構翻轉課堂的教學結構，完成教學模式總體設計。

（一）知識模塊能力培養解構

在對課程教學的知識模塊重新設計基礎上，注重學生學習的“目標驅動”作用，強化課程學習在實際工程中的作用，對每一知識模塊設立具體學習目標。開展與人文素質和專業素養模塊相應的各類課堂和實踐環節學習與訓練，以交流合作模塊和創新實踐模塊為延伸途徑，達到知識向能力轉化的最終目的[10]，圖2為土木工程專業課程體系“四模塊”的能力培養解構圖。

（二）重構教學結構

按照土木工程專業知識模塊劃分為若干知識點，一個完整的知識點學習過程如下：經過課前自學—課堂學習—課后消化—再次課內練習和研討總結。圖3為土木工程專業翻轉課堂教學結構分析圖。

在課前自學環節中（圖3），教師向學生提供學習任務單、課程視頻、PPT等資料，學生也可借助專題網站資源等進行課前學習。教師可利用網絡教學平臺了解學生對知識理解的程度。

在課堂學習中，通過師生交流、生生交流、課堂作業練習解決學生課前自學時的問題，教師可提供1對1的個性化指導。

課后消化環節，學生主要進行知識的重新梳理，進而形成新認知結構。此環節可訓練學生獨立、自主性學習的習慣和能力。

課內練習環節，通過作業、考試評價、集體輔導與個性化指導等方式，進行知識的實踐應用，教師也能得到學生知識掌握程度的反饋。

研討總結環節，進行批判性反思、教學反思，從而優化教學方案。師生的知識結構均得到提煉和升華。

（三）教學方法與教學方案設計

針對每一知識模塊和學習目標進行教學方法與教學方案的設計，是翻轉課堂具體實施的指導性內容。此部分與傳統的教案有明顯不同，包括學習指南、學習任務、問題設計、學習資源、學習測試、問題檔案和學習反思部分。教學方案幫助學生明確自主學習的內容、目標和方法，每一知識模塊以表單方式獨立呈現給學生，同時教師應重視教學方案設計中課前學習資源的互動性和教學反饋的及時性，對學生測試結果及時進行分析，以了解學生學習難點，不斷改進教學方案。

（四）課堂效率最大化

充足的時間和高效率的學習方法是提高學習效果的關鍵因素。翻轉課堂通過將“預習時間”最大化及“課堂時間”高效化來實現學習效果的提升[7]。

針對每一知識模塊下的教學方案，提供給學生的課前學習資源應具有知識性、趣味性和互動性。 “預習時間”的最大化指在有限時間內實現學習效果的最大化，開發小而精的視頻（微視頻）為學生提供課前學習資源，其主要作用是學生根據自己的學習情況來安排和控制學習進度和學習內容，完成翻轉課堂前的知識學習，同時也可檢查學習效果，為課堂練習和交流節約時間。值得注意的是微視頻應重點突出，呈現每一知識模塊最核心的知識，具有高度概括性和條理性，同時提出有價值的問題，引導學生課前獨立思考，在課堂上討論交流。目前交互式微視頻技術尚未普及，因此，課前自學環節的載體應更豐富，而不能僅僅局限于微視頻[7]。

“課堂時間”高效化要求教師在教學設計中考慮不同認知水平學生的學習難點、學生關注點和教學內容設計的層次性，激發學生“發現問題”的能力。這樣課堂上學生才能提出有深度的問題，增強學生課堂參與度，以課堂討論促進思考和理解，實現翻轉課堂效率最大化。

（五）學習效果評價體系

合理評價知識模塊的學習效果，評價實施的時間和方法對翻轉課堂教學模式起重要的導向作用。結合圖3可知，對于翻轉課堂的學習效果評價由兩部分組成：第一部分為課前自學的效果評價，學生根據預先錄制好的教學微視頻自學完成后，馬上在線完成相關練習，學習平臺立即反饋正誤。同時通過教學平臺反饋給教師，以便教師了解學生對具體知識點的掌握情況，調整教學進度、難度。第二部分是對知識模塊學習整體效果的評價，主要是針對每一知識模塊學習效果的評價，一般利用課堂學習開展，也可作為課程成績考核的一部分。因此，翻轉課堂模式下學生成績的評價，不但注重學習的結果，更看重學習的過程，評價由教師、學生共同完成，真正做到定量評價和定性評價、形成性評價和總結性評價、個人評價和小組評價、自我評價和他人評價的結合。評價內容包括課前練習、課堂表現、學習成果展示等，評價應當是多維度、多層次的[15-16]。

三、結語

基于互聯網技術的迅猛發展，翻轉課堂教學模式旨在改變教學理念，積極探索新的教學模式，實踐以“學生”為主體的教學理念和教師角色多元化（學生學習的設計者、指導者、幫助者和學習伙伴）的轉變，實現“以人為本”“以學定教”。

教學模式改革帶動教學結構的更替，以教學方法的轉變促進學生自主學習方式的養成，促進人才培養模式的發展，不斷提高高等教育的教學質量。

該教學模式可在面向土木工程專業開設的具有共性的課程中推廣，同時也能推動翻轉課堂的教學理念在理工科課程中的傳播。但“物無定用，適事者器；物無定味，適口者珍”，翻轉課堂教學模式的實踐也是如此[17]。

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