翻轉課堂教學模式在《激光技術》課程中的應用實踐

劉楠楠，翟鳳瀟，郝蘊琦，劉素娟，王東琳

一 引言

教學模式的改革一直是我國教學改革的重點和難點。傳統教學模式主要特點是以教師為中心的知識單向傳輸，有利于教師主導作用的發揮，便于組織教學，且對教學環境要求較低[1]。然而，社會發展對人才綜合素質要求越來越高，各行業需要善于溝通，具有合作精神、創新能力、競爭意識的人才。為適應社會對新型人才需求，新工科對人才素質培養的要求發生了變化，而這些素質通過傳統的教學模式往往較難獲得。通過教學模式及方法的改革是實現人才素質提高的一種途徑。信息技術的發展為知識的快速便捷共享提供了技術及物質基礎，因此基于信息技術的新型教學模式必然成為教學模式改革的方向。翻轉課堂的教學模式以學生為中心，利 用信息化教學手段，加強知識的有效互動，提高學生的學習積極性和主動性，增強學生自主學習能力[2,3]。

《激光技術》在各大高校中是一門光電相關專業的專業必修課，有些高校與《激光原理》合并為一門課《激光原理與技術》[4,5]。此課程多在大學三年級開設，對于將來從事光電方向相關工作，特別是計劃考取光電相關方向研究生的同學來說，及其重要。此課程在激光原理的基礎上，介紹用于改善激光質量的多種技術，不僅要求學生掌握基本的概念和理論知識，還需要學生們能夠應用相關知識，設計出不同種類激光器的結構。傳統老師講、學生聽的教學模式，造成學生公式、概念死記硬背，不能靈活運用，無法完成復雜設計問題。課程后兩章內容為非線性激光技術和激光傳輸技術，與科技前沿和實際應用關系密切，但由于課時原因，傳統課堂多一 帶而過，不利于激發學生相關方向的科研和工作熱情。本次對《激光技術》課程翻轉課堂教學模式的探索，旨在提高學生的學習主動性、課程參與度、分析解決復雜設計問題的能力。本文將從整體設計思路、具體實施方法和過程、改革效果分析三大塊對此次翻轉課堂教學模式實踐進行介紹。

二 整體設計思路

翻轉課堂，又名顛倒課堂，直觀上可理解為：將傳統課堂內和課堂外的內容顛倒過來。翻轉課堂改變傳統課堂上老師講解基本概念，學生課后消化理解的教授與學習的流程，主張學生課前自學基礎知識，課堂上老師幫助學生解決困惑、加深理解、學會應用。根據翻轉課堂教學思想，針對本校2016級電子科學與技術專業，設計了《激光技術》課程的授課模式。

圖1 課程設計思路圖

圖1 為此次教學模式改革總體設計思路圖。課前，教師完成網上課程建設，包括學習資料（視頻、PPT等）和測試題目；學生完成課前知識自學，并完成測驗題；教師根據測驗結果了解學生知識掌握情況。課中，教師根據學生知識掌握情況重點內容講解并加以延伸；教師通過選人提問或搶答等方式進一步了解學生知識掌握和運用情況；教師根據具體情況，下發小組任務，學生課堂上進行小組討論并進行成果匯報。課后，學生完成教師布置的綜合作業，鞏固所學知識；教師和學生在線上針對具體問題進行討論；教師對每位學生的學習情況進行評價。

三 具體實施方法和過程

根據以上思路，對課前、課中和課后具體內容進行設計。本節將所設計內容分為網上課程建設、課堂活動設計和課程評價及統計三個部分進行詳細介紹。

（一）網上課程建設

翻轉課堂精髓為先學后教，以學定教。因此，需要在課程開始前給學生下發便于學習的課程資料，使學生能夠充分自主學習，且需要在上課前了解學生自學情況以確定課堂上授課內容，有側重的講解和討論。鑒于上述原因，針對2016級電子科學與技術專業第六學期開設的“激光技術”課程，在2018-2019學年寒假期間，進行了網上課程的基礎建設，并在教學過程中進行了完善。

登陸網址http：//i.mooc.chaoxing.com，通過創建新課按鈕添加新課，并對課程進行描述。添加新課后便可對課程進行建設，添加章節內容、測驗、作業等。本次所建設的《激光技術》課程目錄，包含緒論和八個章節的課程內容，每小節后有對應的課前測驗，每章后有對應的章節作業。任務單的數量會顯示在各小節后面，系統會根據學生完成任務點的情況給出相應得分，為課程最終考核提供依據。課程建設后需要設置課程內容的開放時間，便于學生在規定時間內進行課程學習。

課程目錄建設完成后需對小節內容進行編輯。本次“激光技術”對所設計課程的具體內容，按照如下思路進行：（1）課程內容為以知識點為基本單元的小視頻。（2）每個小節的課前測驗側重基礎知識點的考察，多為客觀題。（3）章節作業一般布置成綜合性試題，包括計算題、設計題、資料題等，鍛煉學生的綜合問題解決能力。

（二）課堂活動設計

為了增加學生的課堂參與度，依托超星學習通客戶端設計了多種課堂活動。每次課前，通過網上學習系統了解學生的任務點完成情況，重點根據小節測驗結果，判斷學生基礎知識點的掌握情況，并在此基礎上對課程形式進行設計。課前在超星學習通客戶端的活動庫，選擇合適的活動，并以課時名稱對其分組，便于課堂上選擇執行。

本次“激光技術”課程所選用的主要課堂活動如下。

1. 簽到：此活動為每次課前所進行的活動，每次活動時間設置為2分鐘，常用的簽到形式為二維碼、 手勢。

2. 選人：課堂中使用頻率很高，用于提問，知識點總結，黑板解題等。

3. 搶答：多用于問題提問，促進學生的競爭意識。

4. 主題討論：此活動在課堂上發起，活動時間延長至課下，一方面為了不耽誤課堂時間，另一方面可以使更多學生參與進來。

5. 分組任務：在學生基礎知識掌握情況較好，課程內容適合討論學習的情況下使用分組任務，課前老師將分組討論通知下發。課堂上老師將各組課題內容和要求下發。課堂上學生以小組就坐，在小組長組織下進行課題討論、總結、展示。老師進行點評打分、小組之間進行互評打分，經小組內討論小組長根據各成員所做工作給出各成員貢獻比例。老師綜合各項打分給定本輪分組任務過程中每個學生的得分。此項活動能夠培養學生的團隊合作能力、分析總結問題能力、主動學習、競爭意識等。

6. 評分：用于學生互評，增強學生教學過程的主體感。

7. 投票：對于一些公共活動，上課形式、考試形式等進行學生投票。

8. 問卷：教師用于了解學生的整體情況時所使用，例如全班意向考研情況、意向工作崗位、區域情況等。

（三）課程評價及統計

此課程中學生成績的評定根據課前測試、課堂活動、課后作業和期末測試四大項內容進行。課前成績在每節課前學生完成課前檢測時得出；課堂活動成績為課堂中根據學生簽到、回答問題、小組任務等教師或其他學生的評分；課后作業成績為課后教師布置的綜合作業成績，學生每節課后線上提交，教師線上批改評分；期末測試分為期末報告和試卷測試兩項內容，期末報告為學生互評和老師評分后的綜合得分，試卷測試學生網上提交，教師網上批改評分。四大項內容都依托超星學習平臺進行成績評定和統計。

通過超星學習空間能夠對任務點、訪問量、章節測驗、課堂活動、考試成績等進行統計。圖2和圖3分別為5月份課程訪問量和分組任務統計。從圖2中可以看出學生在每次課前會對系統進行訪問，對課程資料進行學習并進行課前測驗，在五月底期末測試前訪問量達到最大值。從圖中還可以看出當月79.55%的學生采用移動客戶端進行課程訪問，說明大多學生進行線上學習時依賴移動設備。從圖3上標題欄可以看到，課程活動的其他項目（如簽到、投票、選人等）也都有相應統計分值，便于最終進行成績統計。

圖2 五月課程訪問量

圖3 分組任務統計

對各環節權重進行設置后，系統將自動計算出每位學生的最終成績，如圖4所示。將成績導出可利用軟件對學生的綜合成績進一步分析。

四 總結

圖4 成績統計

通過超星學習平臺和超星學習通客戶端完成了網上課程建設、課堂教學活動設計，基本實現翻轉課堂教 學模式在2018-2019學年第二學期開設的《激光技術》課程中的應用。通過信息技術教學手段，能夠全面精確掌握學生對知識點的學習情況，可以針對性教學，提高了學生的參與度和學習積極性。相較于上一學年，本學年《激光技術》課程學生綜合成績優秀、中等比例增高，良好、及格比例下降，學生的課堂參與度大幅提高。此次教學模式的改變鍛煉了學生自主學習能力、團隊協作能力、溝通能力等。

在教學實踐中也存在許多不足之處和亟待改進的地方：（1）課程高質量進行需要學生課前做大量預習工作，但是課時安排未改變，導致占用學生課下時間過多，造成學生課程前期積極性較高而后期倦怠。（2）網上課程建設內容多為短視頻和PPT，不夠豐富。（3）一部分學生自主學習意識薄弱，導致最終效果不夠理想。針對以上問題，提出以下建議進行改進：①在相同學時情況下，增加學生自學學時，適量減少教師授課學時。②學校要盡早開通網上平臺，為教師預留充足的課程建設時間，準備相應教學素材，使課程內容更豐富，便于學生知識點的掌握和知識面的拓展。③為加強學生自主學習意識，建議在低年級使用翻轉課堂的教學模式，使學生養成自主學習的習慣。