翻轉課堂在《材料化學基礎》課程教學中的應用

劉艷麗

(湖南大學材料科學與工程學院， 湖南 長沙 410082)

《材料化學基礎》是材料科學與工程專業核心課程之一，也是進一步學習《材料物理化學》、《材料科學基礎》和《材料工程基礎》等課程的基礎。基于我國本科教育強調“厚基礎、寬口徑、重應用”的原則，該課程在培養創新型高級技術工程人才方面具有舉足輕重的地位。經過近幾年專業人才培養計劃的優化和調整，傳統教學模式已經不能適應新的教學要求，這要求任課教師要與時俱進、引入新的教學模式、合理調整課堂內外時間、凝練課堂教學內容、提高學生對材料化學知識的理解和運用能力，使學生系統地學習和掌握材料化學的基本理論和基本方法，為后續課程的學習和研究打下必要的基礎。

1 《材料化學基礎》傳統教學模式存在的問題

《材料化學基礎》是針對材料科學與工程專業大一新生開設的一門基礎理論課程，涵蓋無機化學和有機化學兩個部分，內容信息量大、覆蓋面廣。雖然學生在高中階段接觸了一部分的化學基礎知識，但本課程的深度、廣度和難度遠遠超過了中學階段課程的學習內容，很多內容需要重新引導學習，因此在實際的教學工作中常常面臨知識點紛雜與教學時間有限的矛盾。

《材料化學基礎》傳統的教學模式包括知識傳授和知識內化兩個階段。在知識傳授階段，教師傾向于采用講述型教學模式，雖然輔助了多媒體教學，但教學過程仍以“粉筆+黑板”為主導、“PPT+話筒”為手段，教師講、學生聽，課內“滿堂灌”，由于受學時的限制，往往一節授課內容涵蓋幾十頁書本內容。筆者在授課和走訪過程中發現，很大一部分同學由于剛剛從高中進入大學，還沒有從高中“手把手”式的學習方式中走出來，不太適應大學課程的授課方式，不知道如何主動地參與到教學過程中去，不能接受大學課程的教學進度，課后也不知道如何進行知識梳理與總結，久而久之，不懂的內容越積越多，最終導致學生厭學甚至逃學的現象，授課效果非常之差。在知識內化階段，理論上要求學生將所學內容通過課后作業的形式加以鞏固，但是在這類傳統的教學模式中，教師占據著核心地位，學生的學習處于被動地位，學生對授課內容一知半解，因此對于課后“滿負荷”作業，很多學生選擇相互抄寫，交差了事。

因此，在傳統的教學模式下，學生的學習興趣和積極性難以有效地調動，其主觀能動性和特色個性很難或者無從發揮，更談不上其創新思維的培養和綜合素質的提高，甚至可能成為學生獨立學習能力發展的一種障礙。那么，如何提高課堂效率，活躍課堂氣氛，調動學生學習興趣？這就要求授課教師引入新的教學模式，重新調整課堂內外時間，充分調動學生的主觀能動性，使學生有效地參與到教學過程中來。

2 翻轉課堂特點分析

翻轉課堂，英文為Flipped Classroom或Inverted Classroom，是一種將課內與課外教學活動顛倒的教學模式[1-3]。在這種教學模式下，課堂內外的時間被重新調整、劃分，教師在課前錄制相應課程的教學視頻，并把教學視頻和課程PPT等學習資料提前共享給學生，學生通過觀看視頻和自學PPT資料獲取知識。在課堂上教師不再按照傳統的教學模式進行授課，而是組織相應的教學活動，答疑解惑，幫助學生解決在課前學習中遇到的難題。

與傳統課堂相比，翻轉課堂這一教學模式最主要的特點是教師和學生的角色轉換，基本上是學生自己完成知識的獲取與內化，教師僅起了一個引導的作用[4-5]。這樣一來，學生成為課堂的主人，由被動地接收知識變成主動地獲取知識，學習的自主性大大加強。另外，學生的自學空間非常大，學生可以根據自己的學習節奏和學習能力多次觀看視頻和PPT資料，擁有了更多的主動權，更大的探索空間。在這種教學模式下，教師仍是教學質量的控制者，無論是課前的學習任務布置，還是課堂上的互動、總結，都需要在教師的高度統籌和引導下進行[6]。

3 翻轉課堂應用于《材料化學基礎》的教學設計

翻轉課堂把課堂的主體地位由教師轉給了學生，而教師在整個教學過程中處于主導地位。這種“主體-主導”相結合的全新教學模式在多個高校的多門課程中推廣使用，順應了當前信息化大潮，取得了良好的教學效果[7-10]。而筆者目前所帶的課程《材料化學基礎》還沒使用翻轉課堂，通過對該課程的特點進行綜合分析，筆者認為可以將翻轉課堂教學模式應用于本課程的教學中，對傳統教學模式進行改革。翻轉課堂模式在《材料科學基礎》課程教學中的實施可以由課前自主學習、課堂鞏固提高、課后知識內化和課程評價考核四個步驟組成。

3.1 課前自主學習

針對大一、大二低年級學生，采用翻轉課堂，最關鍵的是將問題明確化，并且從簡至繁，一步步引導學生對課程的興趣，從而建立起自身學習的動力，這在其今后三、四年級的學習生涯中將起到至關重要的作用[11]。在課前主動學習階段，教師可以根據教學目標，將課程教學內容及基本教學視頻和PPT等學習資料共享給學生，并布置相應的課堂討論主題，讓學生在課前根據教師提供的資料對課堂內容進行自主學習，就相關專題查找相關文獻資料，并為在課堂上進行匯報和討論做好相應準備，加強學生在課堂上的主體性，構建一個融合教與學的教學環境。

3.2 課堂鞏固提高

課堂鞏固提高是提升學生綜合素質和翻轉課堂的關鍵。根據大學一年級學生的特點，教師不能一下子完全脫離“手把手”式教學方式，在授課過程中，可以設置合適的章節講授比例，從簡至難，逐步應用翻轉課堂教學模式。例如，對于課程中“氧化還原反應”等章節，該部分教學難點為“電極電勢的概念及影響因素”，教師可以以“講課”方式傳授這部分內容，使學生完成基礎知識儲備。而對于“氧化還原方程式的配平、電極電勢的應用”等與高中課程有一定銜接性的內容，易于采用翻轉課堂教學模式。課前教師給出相應的課程資源，學生完成自主學習，教師可以設置一些與高中課程有良好銜接性的主題，例如電化學銅鋅原電池的設計、日常生活中金屬制件的腐蝕防護辦法等，讓學生在課前準備相關資料，在課堂上進行匯報和討論，使學生參與到教學中，通過解決實際問題，培養學生解決問題的綜合能力。

另外，教師可以通過課前對學生們自學情況的收集和分析，找出學生在課前學習中存疑的問題，對于一些共性的問題，進行分組討論、角色翻轉等方式進行分析、討論和探究，通過不同觀點和認識的溝通交流、對話爭辯、思想碰撞，達到對知識內容的加深理解、鞏固掌握的目的。課堂鞏固提高階段，既是學生在不斷解惑過程之中構建自己知識體系的過程，也是學生自覺地把創新意識和能力的培養融入課堂教學之中，發展個體思維能力、溝通能力以形成批判性思維和創新性思維的過程。

3.3 課后知識內化

課后學習是實現知識升華的關鍵環節。大一、大二年級學生剛剛結束高中學習階段，喜歡通過作業習題完善知識。教師可以結合每個章節知識內容的難點、重點，布置相關有針對性的習題，讓學生根據“課前自主學習”和“課堂鞏固提高”的情況自由選擇，實現知識真正的內化過程。另外，教師可以圍繞課程內容的前沿課題，讓學生撰寫相關研究報告，使得一部分學有余力的學生，可以通過網絡平臺與教師和同學進行交流和探討，或者進入實驗室觀摩學習，完成對知識的內化與實際應用。

3.4 課程評價考核

傳統教學方式下的教學評價考核，往往采用“一張期末試卷定成績”，這樣的方式存在諸多弊端。在翻轉課堂教學模式下，需要在新的課程教學目標指導下，開展課程評價考核體系的構建。翻轉課堂教學模式下，因教學活動設計的多樣性，課程考核可以采用過程性評價與綜合性評價并重的方式[12-13]。過程性評價又可分為課前評價、課中評價和課后評價，以學生的學習投入度和能力提升度為主要評價標準，綜合學生的自主學習表現、課中表現以及學習效果等評定成績，包括但不限于課前教學知識點視頻觀看、課堂討論表現、階段測驗、課后作業、課后拓展學習及課程小論文等,綜合評價主要考察學生對課程的整體認知程度、教學大綱重難點知識的掌握程度等。

4 結 語

隨著我國教育信息化以及知識共享化程度的日趨成熟，翻轉課堂使課前、課堂和課后統一為一個緊密相扣的有機整體，改變了傳統教學模式，翻轉了師生角色，更好地發揮了學生學習的主體地位及教師的指導作用。將翻轉課堂運用到《材料化學基礎》課程教學中，既能提高學生對知識本身的掌握、培養學生良好的認知能力，更能促進學生養成主動學習、深入學習的良好習慣，提高學生創新思維及科學研究能力的有效模式，滿足培養“厚基礎、寬口徑、重應用”卓越工程師人才的要求。