基于雨課堂的翻轉課堂模式教學改革
——以《理論力學》課程教學為例

洪錦泉

(閩江學院 物理與電子信息工程學院，福建 福州 350121)

《理論力學》課程傳統教學以教師講、學生聽為主，對學生課前是否完成預習、學生課堂學習效果如何、課后知識復習與鞏固是否進行等方面教師無法實時掌握，同時，在課堂上師生高效互動、學生在課程學習軌跡自動記錄與學習行為量化等方面也比較薄弱。因此，改進《理論力學》課程教學方法，創新教學方式，豐富教學手段，促進學生自主、高效學習成為當前研究熱點。隨著信息技術的發展，翻轉課堂、慕課等新型教學方式的興起，以及“雨課堂”的出現[1]，使教師掌握學生學習動態，了解其知識掌握程度，提高學習效率，促進良好自學習慣養成成為可能。本文結合本校《理論力學》課程教學現狀，采用基于雨課堂的翻轉課堂教學模式進行相關的教學改革。

一、《理論力學》課程教學現狀

理論力學是各門力學課程的基礎，同時也是一門對工程對象進行靜力學、運動學、動力學分析的技術基礎課，為實際工程問題的抽象、簡化與建模分析提供了必要的理論依據，在諸多工程技術領域有著廣泛的應用。同時，理論力學的方法在科學研究中具有一定的典型性，通過課程學習，有助于學生提升自學能力、邏輯思維、分析能力、建模能力，其重要作用不言而喻。該課程理論性、抽象性較強，概念、定理較多，解題方法靈活多樣，學生學習過程中存在較多問題。

(一)有限的教學時間與多元的教學內容之間的矛盾

以閩江學院為例，機電專業理論力學課程采用清華大學李俊峰主編的《理論力學》教程，授課時間為40學時，在一個學期內完成教學。雖然課時比較少，但學習內容涵蓋運動學、靜力學、動力學等三大模塊的內容，學生學習“減時不減量”。在有限的教學時間內要完成相應多元的教學內容，教學節奏快，任務多，完全采用傳統的夸美紐斯教學方式，效果差，學生學習興趣不高。

(二)教師“專制性”教學與學生“自主性”發揮之間的矛盾

在傳統教學過程中，過分強調教師“專制”，實際上是以教師為中心進行。雖然在有限的教學時間里，教師能盡最大限度完成教學實踐活動，但學生是否掌握教師所傳授的知識，對知識的理解與了解程度如何，教師無法較為全面了解。學生只是習慣于知識“灌輸”模式，但自我學習與思考、問題批判、見解表達等能力得不到充分發揮。

(三)教材資料單一與信息資源復合多樣之間的矛盾

在實際的教學過程中，教師往往是圍繞選定的教材體系展開教學實踐。而信息化背景下，特別是MOOC平臺的興起，可獲取的資料信息非常豐富。教師希望學生具備“取百家之長”的能力，能博覽群書，而學生一方面更傾向于“實用”主義，只掌握教師所傳授的知識與期末考試的知識范圍；另一方面即使能自主獲取信息，也無法深刻理解各知識點之間的相互關聯與用法。

(四)較為傳統的教學策略與智慧課堂信息化技術之間的矛盾

信息技術的發展與完善，基于利用大數據和云計算技術的智慧課堂教學，教師能夠較客觀了解學生學習情況，使因材施教成為可能。傳統課堂教學模式下，智慧教學平臺面臨“英雄無用武之地”的尷尬境遇，教師無法全面掌握學生課前—課堂—課后學習行為。

二、基于雨課堂的智慧教學模式的優勢

雨課堂是由清華大學在線教育辦公室和學堂在線共同推出的新型智慧教學工具，將復雜的信息技術手段融入PowerPoint和微信。課前教師能夠將相關教學資源推送至學生手機；課堂實現師生實時問答互動與信息反饋，實現課堂教學翻轉；課后教師分析學生學習行為相關數據、量化了解學習效果、把握學生的學習軌跡。基于雨課堂的智慧教學具有眾多優勢：

(一)教學反饋實時化

教師使用雨課堂能夠實時統計學生對于客觀題的選擇情況；彈幕功能的開啟與投稿功能的實現，使得主觀題答題情況的實時反饋成為可能。學生能夠針對教學資源中的重難點及時選擇“不懂”或“收藏”，有意識地重復學習。雨課堂有助于師生較為有效地雙向有效溝通。

(二)教學形式新穎化

對于教師課堂提問，學生不僅能及時看到全體同學對客觀題答題情況的統計分布、參考答案及時解析，而且能夠通過彈幕形式發表自己的見解與觀點。同時，教師可通過隨機提問的形式抽查部分學生解答問題。同時將學生喜聞樂見的“網絡化”形式應用于課堂教學中，極大增強了學生學習樂趣。

(三)教學記錄全面化

雨課堂能夠自動記錄覆蓋課前—課堂—課后全方位的教學信息。課前，學生是否完成教師指定的預習資料；課上，是否認真參考教師設定的問題，答題情況如何；課后，存在哪些知識盲點。這些學習行為的全方位記錄，促進教學由“經驗驅動”向“數據驅動”轉變。

(四)教學手段便捷化

雨課堂平臺基于大眾熟悉的社交工具——微信和辦公軟件——PPT重點進行研發，使用便捷；雨課堂教學支持學生線上所有慕課資源，以及其他主流視頻網站的網絡視頻；且基于傳統方式授課的課件僅需稍作修改即可實現課堂互動；實時了解課堂內外所有的師生互動信息與統計結果，教學行為數據獲取便捷。

(五)教學方式智慧化

僅依靠雨課堂，傳統課堂可瞬間化為智慧課堂，實現實時互動、全面記錄、高效反饋。教學資源與手機終端的實時同步，使得教師分享課前預習資料與課件復習資料，學生課堂上巧妙做筆記、專注聽課、及時反饋；基于學習行為的數據信息自動統計與分析，使得教學設計與改進有理、有據、有節。

三、基于雨課堂的翻轉課堂教學模式

(一)翻轉課堂

翻轉課堂，是一種通過顛倒教師知識傳授與學生知識內化過程的新型教學模式：教師與學生的角色發生轉變，課上教師可以不再占用絕大部分課堂時間講授知識；學生也不再被動地接受知識傳輸，而是有意識地主動參與知識理解、內化。

(二)基于雨課堂的翻轉課堂教學

如何有效了解學生學習行為特色與學習能力，進而對學生學習過程進行有效干預與指導，是翻轉課堂成功實施的前提。雨課堂的出現，學生所有的學習行為數據能被自動完整采集，有助于教師系統分析學生學習的時間與學習活躍度，了解學生線上學習的特點、習慣與效果，了解線下學習存在的問題和困難，探索線上與線下教學活動的有機融合。

(三)基于雨課堂的翻轉課堂教學設計

基于雨課堂的翻轉課堂對教師高效完成教學活動提供了機遇，也提出了挑戰。教師在教學設計上要預判學生學習過程中可能面臨的問題，挖掘學生學習潛力，促進教學相長。

第一，把握適度原則。翻轉課堂教學內容若均采用翻轉形式，學生可能產生逆反心理；考慮選擇什么內容進行翻轉教學能夠實現事半功倍的效果；在教學形式上，翻轉程度如何選擇，均需教師把握適度原則。

第二，平衡“加減運算”。基于雨課堂的翻轉課堂教學，學生的學習活動涵蓋了課堂前后。這要求教師著眼教學設計，合理安排課堂內外的教學內容，課堂內外的教學適當做“加減法”。只有課堂教學內容做減法，教學手段與方法才能做加法，課外學習活動與課堂教學效果才能做加法。

第三，注重“數據驅動”。雨課堂的使用還有助于教師優享大數據紅利。雨課堂平臺能夠記錄相關的教學數據，并能自動統計、智能分析。在教學過程中，教師應注重相關的統計數據，分析學習者行為，轉變“經驗驅動”模式，注重“數據”驅動，關注學生行為數據，分析學生學習習慣。

第四，銜接線上線下教學。當前教學翻轉課堂大部分是注重教學形式上的翻轉，而缺乏線上線下有機互動。基于雨課堂的翻轉課堂教學活動，注重依托雨課堂工具所具有的交互系統；依托大數據所蘊含的學生學習行為軌跡信息，促進線上與線下教學活動深度融合。

(四)基于雨課堂的翻轉課堂教學模式

教學模式構建，如圖1所示。雨課堂作為翻轉課堂的實施平臺，有助于教師課前完成教學設計與資料推送，并能通過平臺上學生所反饋的信息及時調整教學設計。課上，雨課堂有助于師生完成全方位互動，幫助學生更好地內化知識。課后，教師通過雨課堂發送復習資料，并注重相應的教學數據收集與分析，實現個性化教學。

圖1 基于雨課堂的翻轉課堂教學模式

四、基于雨課堂的翻轉課堂教學實踐

以清華大學李俊峰等主編的《理論力學》第二章剛體運動學中第三節剛體平面運動為例，以閩江學院17級機械電子專業為對象，開展教學改革實踐。根據教學大綱的要求，本節要求學生重點掌握用基點法、瞬心法和速度投影定理等方法求解剛體上任意一點的速度。本節重點在于教師通過舉例與計算題等加強學生對上述三種方法理解。通過教材與學情分析，采用完全翻轉方法教學。

(一)課前準備

1.小組探究

以學習小組為基本單元，每組七人(共8組)：一方面，小組學習方式有助于朋輩互助學習，發揮每位成員的優點；另一方面，團隊學習方式有助于成員相互監督，有助于課堂上使用頭腦風暴法解決問題，實現高效學習。

2.預習資料

預習資料中的微課資源，教師使用雨課堂中插入學堂在線平臺上清華大學高云峰教授主講的慕課視頻。該慕課視頻與匹配的參考書目與我校學生所使用的教材完全一致，學生易于接受。課前，教師把課件發給學生預習(包含習題)。

3.課前作業

以最普遍的曲柄滑塊機構為例，教師在布置的預習作業里，介紹了曲柄滑塊機構在日常生活中的應用，并布置預習作業。

預習作業題目，如圖2所示。已知曲柄滑塊機構一端繞O點轉動，其角速度為，另一端B點沿水平方向滑動。OA長為R，在某一瞬間OA桿與OB桿與水平方向夾角分別為45°與30°，求此瞬時(位置)B點速度與AB桿角速度(使用基點法、瞬心法和速度投影法等求解)。

圖2 曲柄滑塊機構

4.課前預判

以雨課堂作為學生信息反饋渠道，了解到學生本節內容的相關知識均有初步掌握。教師從不同解法中各選一組作為課堂知識分享與探究對象；對課件里最多學生點“不懂”的知識點進行強調，對沒有做好預習工作的同學，教師及時跟蹤提醒。

(二)課堂教學

1.知識回顧

知識回顧環節，教師講解新知識是以學生講授為主，其他學生可進一步補充，教師注重發揮主導作用，主要針對學生理解誤區進行知識點撥，并適當延拓。

2.主線串聯

教師以預習作業答案解析為串聯主線，通過“投屏”功能，按基點法、瞬心法和速度投影法、求導法等四種方法分類，邀請代表成果分享，著重介紹解題思路與解題過程。同時，結合解題過程中所包含的部分知識點，教師對主講學生進行提問，其他小組成員進行互評與補充。

3.習題鞏固

以課前預習課件中的精選習題為載體，以小組代表課堂探究、成員討論、成果分享為主，其他小組成員點評補充為輔。同時，教師注重調動學生學習積極性，挖掘其潛能，防止以團隊進行學習時個別學生濫竽充數。

4.知識總結

除了本次課堂主要知識點進行總結外，教師通過生動詳實的工程實例與動畫演示，介紹本次學習要點在生產實踐中的應用，加深學生對知識的理解與鞏固。

(三)課后提升

學生除了完成習題作業外，還可以針對不懂的課件對知識進行梳理總結；教師通過雨課堂發送其他復習資料，幫助學生進一步提升水平。同時，基于雨課堂工具所具有的數據反饋優勢，教師及時進行分析統計，以備下次教學及時調整教學方案。

五、結語

基于雨課堂的翻轉課堂教學采用“線上+線下”的教學模式，不僅保留了傳統教學特點，而且發揮了線上學習的優勢，同時翻轉課堂模式能夠極大地激發學習者主觀能動性，體現了“以學生為中心”的教學理念。雨課堂使得課堂內外師生立體式互動成為可能，且其“全景式”學習行為記錄，有助于教師量化學習效果，制定個性化培養方案。當然，在實踐中也存在一些問題：如何開展科學、有效的多元評價體系，將學生課前與課后的學習行為與效果納入評價范圍等，仍待一步思考與探索。