本研一體課程翻轉課堂教學效果評價方法研究

摘 要：建設現代化高水平研究型大學是高等學校的目標，而培養高水平人才是高等學校的主要使命，本研一體教學充分發揮不同階段學生的學習興趣愛好和能力特長，是一種新型融合式教學模型，尤其在專業課教學方面具有愈來愈突出的作用。翻轉課堂是本研一體課程教學的重要創新教學手段。該研究以北京交通大學本研一體課程復合材料力學為例，在前沿專題探討部分，設置五個不同方向，引導本研學生自組團隊，自選題目，開展課堂翻轉教學環節。設置學生互評和教師賦予系數的評價方法，通過等級計分加權算法，量化翻轉課堂教學效果評估，分析本研學生翻轉課堂接受知識維度和深度特點。該案例為本研一體課程教學提供良好的實踐案例。

關鍵詞：本研一體；翻轉課堂；效果評估；復合材料力學；知識維度

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）32-0108-05

Abstract： Building a modern high-level university is the goal of colleges and universities. Cultivating high-level talents is the main mission of colleges and universities. Integrating teaching with undergraduate and postgraduate studies gives full play to the learning interests， hobbies and abilities of students at all different stages， and it is a new integrated teaching model. Especially in the teaching of professional courses， it plays an increasingly prominent role. Flipped classroom is an innovative teaching method for undergraduate and postgraduate integrated course teaching. This study takes the eiPUlsZ6iItHQTTMpQ7kiQ==Composite Mechanics integrated undergraduate and postgraduate course at Beijing Jiaotong University as an example. In the cutting-edge topic discussion section， five different topics were set up to guide students to choose their own teams and topics. The flipped classroom teaching assessment was carried out. The evaluation method of student mutual evaluation and teacher-assigned coefficients was set up. The graded scoring weighted algorithm was used to quantify the evaluation of the flipped classroom teaching effect. The characteristics of the knowledge dimensions received by students in the flipped classroom in this study were analyzed. This case provides a good practical case for the teaching of this integrated course.

Keywords： undergraduate-graduate integrated curriculum; flipped classroom; teaching assessment; Composite Mechanics; knowledge dimensions

基金項目：國家自然科學基金青年基金項目“考慮碳纖維/結構電解質界面的結構儲電復合材料力-電多功能協同作用機理研究”（12302162）；北京交通大學工程力學國家一流本科專業建設項目（2022）

第一作者簡介：祁國成（1990-），男，漢族，江蘇鹽城人，博士，副教授，碩士研究生導師。研究方向為復合材料力學。

中國擁有世界上規模最大的高等教育體系，高等教育的核心任務是將學生培養成優秀人才。當前在一流學科建設大背景下[1]，高等學校教學改革迅速催生出新教育理念，課堂教學改革新方法不斷涌現。其中，本研一體課程教學是一種全新的教學模式，受到越來越多高等學校和高等教育工作者的關注[2]。高校本研一體課程的設置主要依托高等院校在高水平科研優勢和全層次人才培養體系，充分考慮本碩博不同學習階段特點，建構特色鮮明的本研一體課程分階段分類施教的人才培養體系[3]。將本研一體課程建設納入高等院校教學改革計劃，這也是對“雙一流”建設院校當前普遍出現的升學普及化、研究生占比高等順勢而為的有力新舉措。本研一體課程教學在專業課程建設方面發揮著愈來愈重要的推動作用[4]。因此，開展本研一體課程教育是新形勢下高等教育立德樹人時間尺度持續性和高校雙一流學科建設的必然要求[5]，也是高等教育在新時代的發展新態勢[6]。

本科生和研究生是高等院校的培養對象，合理的課程體系設置直接決定了學生的培養效果。開展本研一體課程研究是高等教育領域的新舉措，在儲備優質的研究生生源、提高本科生科研素養和興趣、提高研究生的溝通、組織能力和專業實踐的能力、優化課程設置，助力“本研貫通”人才培養體系構建、助力“雙一流”建設等五個方面具有突出的價值。具體到高等教育理念方面，美國心理學家教育家David Kolb提出學習循環模型來描述體驗式學習模型包括四個步驟，即具體經驗、反復觀察、抽象概括和積極實踐[7]。其中，具體經驗階段強調體驗在學習中的作用，學生開闊思路、適應變化，從“感受”中學習；反復觀察階段的學習特點為重視細心觀察、多視角多維度地看待問題、理解學習內容；抽象概括階段則注重思考、客觀邏輯地分析問題；積極實踐階段強調從做中學，學習者采取具體的方法解決實際問題。“雙一流”建設背景下的本研一體專業課程的目標是，既突出傳統課程對學科經典理論的認識培養，又需激發學生對學科前沿的興趣，共同支撐在不同學習階段的學生科研技能與實踐能力。

總體上，本研一體化培養強調本科與研究生課程一體化統籌設計[8]。專業課程設置和內容具有相似性和連貫性，但需防止研究生與本科生課程區分度不足、低效率重復等問題，對不同73798ddd7368b5417a657e0d01a4d73f7a644e6da3e9ef03919856181a0e197f階段的學生具有總體相同的培育效果。現階段“雙一流”建設高校需要更全面地統籌本科與研究生的專業課程教育，探索構建本研一體人才培養體系，合理高效開設本研一體課程，實現專業教育效果最優化。當前，本研一體課程設置和教學方法尚處于探索階段，而如何開展教學效果評估并持續改進本研一體課堂教學，提升本研學生學習能力，是一個突出的重要命題[9]。

當前，如何選擇有效教學模式是開展本研一體課程教育的核心問題，尤其是如何量化評價本研一體課程教學效果，同時體現不同階段學生的共性和差異性[10]。翻轉課堂的理念產生于美國，近年來是國內教改的重要新形式[11]，混合了直接講解與建構主義學習，是一種學習理念的翻轉，以學生為中心，因材施教，學生是主動的自主學習，教師是有針對性的個別指導，符合新課程改革核心理念，是一種在萬物互聯互通信息時代的重要學習理念[12-13]。而開展本研一體課程教學，其需要重新建立，尤其是本科生和研究生評估因學習知識能力范疇不同而存在差異較大。與傳統教學評估只依賴教師相比，現在的高等教育效果評估維度更為多樣，一般可包括：①學生評價，包括教學效果反饋、自我評價、學生互評等；②教師評價，包括課堂表現打分、綜合等級評分、考試考核評價等；③教學主管部門評估，包括學生評教、教學督導等。如何建立本研一體課程教學效果評估，尤其是突出不同學習階段學生的學習能力、知識范疇的不同特點，分類施教[14-15]。更為重要的是，通過本研一體課程教學，引導學生間互相啟發，激發創新能力和評價能力，形成以“學生講解、學生評價、教師賦權”為主要特征的翻轉課堂評價新方法，提高本研一體課程翻轉課堂教學效果，提升本科生和研究生的綜合能力。

本研究以北京交通大學復合材料力學本研一體課程教學為實例，結合課堂教學環節學生互相評估，考慮本研學生學習階段的相似性和差異性，通過學生互評和教師賦難度系數等方法評估本研一體課程綜合教學效果，分析了本科生和研究生學習效果，提出了“同一課堂，分類評價”綜合評價指標，并指出了本研一體課程持續改進方向，對工科專業課程本研一體課程教學改革提供示范案例。

一 本研一體課程翻轉課堂

（一） 復合材料力學課程開設背景

復合材料是兩種及以上性質不同的材料復合而成的新材料。復合材料發展始于20世紀60年代碳纖維進入商用化階段，經過半個多世紀的發展，碳纖維的門類逐漸豐富，力學性能穩步提升，碳纖維增強復合材料的用量逐年提升。尤其是近二十年來，由于質輕高強可設計，且能提高結構效率和減少排放，以碳纖維增強樹脂基復合材料為代表的先進復合材料用量高低已經成為世界各國航空航天飛行器、國防裝備等先進程度的重要指標[16]。同時，復合材料也逐步走進交通運輸、海洋工程、風力發電、管道和體育休閑等經濟民生各個領域，成為頗受大眾青睞的“新寵兒”。

北京交通大學復合材料力學課程主要講述復合材料層合板力學基本理論和分析方法，闡述復合材料細觀力學基本理論和方法，在宏觀和細觀層次上研究復合材料的熱學、力學、界面效應及它們之間的相互關系，并介紹復合材料力學前沿專題。其中復合材料力學課程前沿專題，圍繞國家重大工程復合材料應用以及世界前沿復合材料力學研究，是一個較為適合本研學生開放自主選題并完成翻轉課堂教學的部分。北京交通大學復合材料力學課程面向全校力學等相關專業的大四年級和研究生一年級開設，采取小班制教學方法，是一門固體力學分支課程。復合材料力學課程設置考慮先進復合材料國家重大工程背景，是高年級本科生的專業拓展選修課程和碩士研究生專業必修核心課程。

（二） 翻轉課堂教學環節設置方法

將復合材料力學前沿專題部分作為本研一體課程學習評估的重要環節。具體設置了Tsai主層合板理論、超薄層合板力學理論、復合材料失效分析理論、變剛度復合材料力學以及編織復合材料力學等五個前沿主題。復合材料力學前沿主題選取基于近年來的最新研究成果，屬于開放選題，在課程的參考教材中沒有對應部分，學生需通過文獻自主調研的形式系統獲取知識，并通過翻轉課堂環節，由學生小組歸納、總結和講述學習內容。本研一體課程包含研究生和本科生學生比例為2∶3，均來自北京交通大學力學專業。

具體形式：教師公布五個前沿主題，學生自行組建團隊，自主選題，并在課后開展前沿主題研究，然后通過翻轉課堂的形式，由學生團隊共同展示講解，并回答師生提問。選題由教師確定，并在復合材料力學課程整體難度展示前由教師先行賦分，具體情形見表1。

（三） 翻轉課堂評估方法設置

教學評估是高等教育的永恒主題之一。知識作為主要評價對象，是學生對事物就認識對象所持的某種描述、判斷、認識、觀念、看法或主張。伯頓·克拉克認為，知識是大學的核心，大學及其成員的核心工作就是知識的生產、傳授與應用[22]。因此，教學效果評價體系建立的前提基礎是對大學要素的科學劃分，而本研一體課程翻轉課堂教學效果評價主要取決于學生對知識的收獲程度。

分別從見識、知識、創新、協作和技能等五個知識維度進行評價，具體評價內容以評價學生主體的第一時間直觀感受為導向，設置相應的評價內容句式，供學生進行收獲程度評價，見表2。每個知識維度的評價側重描述學生個體的收獲程度，依次為：沒有收獲、有收獲但不多、一般、有收獲和很有收獲等五個選項。根據每一項收獲程度，統計分析各個小組翻轉課堂表現，并結合教師賦予選題難度系數等綜合評價本研一體課程翻轉課堂教學效果。具體地，采取學生匿名互評方法，每個展示小組講解和答疑結束后，由教師在課程平臺發布評價鏈接，學生對該展示組進行不同知識維度的收獲程度即時評價，教師對匿名評價結果進行統計。

表2 本研一體課程復合材料力學教學效果評估維度及具體內容

二 本研一體翻轉課堂教學學生互評結果分析

根據學生互評結果，將本研一體翻轉課堂教學五個小組的評價結果做成圖1。因“沒有收獲”統計占比都為0，所以不在柱狀圖中體現。這也證明學生在翻轉課堂環節都有一定程度的收獲，不存在翻轉課堂完全沒有收獲的情況。從五個知識評價維度分別來看，見識維度整體收獲高于其他維度，說明學生對于所選主題涉及的專業知識背景有充分的理解，翻轉課堂講解內容和復合材料力學課程所講授的主題內容相關度較高，能被本科和研究生等不同階段的學生較好地理解和接受。在知識維度上，學生“有收獲”及“很有收獲”比例整體高于“有收獲但不多”及“一般”，但各個小組差異較大，研究生在系統知識講述方面的能力整體高于本科生，尤其是研究生“很有收獲”比例顯著高于本科生。

知識創新維度主要評價學生是否收獲了新見解，對小組展示時對復合材料力學理論是否有創新性的內容體現，其他小組成員在基本知識學習的基礎上有知識提升，體現學生復合材料力學理論延伸的理解，激發學生的創新意識。本科生第1組和第3組在創新方面評價較低，而研究生以及本科生第1組評價較高。最后，在評價第4和第5維度，分別圍繞團隊協作意識和展示講解技能，研究生第1組以及本科生第2組的學生互評較好，主要表現為團隊成員間密切配合，合理分工，結合完善的現場展示方法，有序完成整體的展示任務以及回答提問。

學生互評“很有收獲”程度能充分展示翻轉課堂教學效果中最佳教學效果。因此，進一步將各小組五個評價維度中的“很有收獲”占比評價結果做成雷達圖，如圖2所示。可以看出研究生第2組關于變剛度復合材料的展示在五個維度上表現最優，超過其他組。本科生第2組和研究生第1組表現次之，其中本科生第2組在見識、協作和技能方面表現優于本科生第1組，而研究生第2組只是在知識和創新方面“很有收獲”，也體現本科生和研究生在不同維度表現可能有差異，研究生側重在系統知識講解方面更優，本科生側重在背景介紹和演講方法等評價更高。本科生第1組和第3組選題分別為Tsai主層合板理論和編織復合材料力學，整體得分較低，在知識和協作兩個維度得分最低，反映兩個組對系統知識學習和講解仍有欠缺，這一方面與學習階段有關，本科學習對于主動講解學習的知識能力不強，仍處于被動接受知識階段，另一方面與團隊成員準備的認真程度有關，且團隊展示協作效果一般，存在團隊內個體表現差異較大的問題，存在分工不明確，導致整體學生互評收獲不高。

圖2 本研一體翻轉課堂教學效果學生互評“很有收獲”結果

統計情況

三 本研一體翻轉課堂教學綜合評價

本研一體教學效果評估在尊重學生互評的基礎上，結合教師評價，得到整體翻轉課堂教學效果的量化得分，且具備可操作性，也便于計入課程總成績。總體評價的對象是翻轉課堂的教學效果，以學生為主題的互評可以充分考慮學生對翻轉課堂教學的接受程度和知識掌握程度，因此必須以學生互評結果為主要依據。在學生互評的基礎上，既需要兼顧同一課堂共用評價標準，還需要體現學生在翻轉課堂中表現的差異性，考慮本研學生在不同學習階段對專業課理論理解以及課堂講解的特點。總體綜合評價原則確立為：尊重學生互評得分，結合教師對選題難度系數進行賦分，以及設定的因為本研學習階段差異的本研協調系數。

具體地，復合材料力學教學效果評估總得分（按百分制）采取如下計算方法

P=P0×t×c ， （1）

式中：P為教學評估總得分，P0學生互評綜合得分，t為教師根據專業知識判斷選題難度系數，c為本研協調系數（此處考慮學生所在學習階段和年級，研究生為1，本科4年級為1.05）。

P0是學生互評綜合得分根據五個知識維度的收獲程度互評結果進行加權計算

P0=Σwi×Pi ， （2）

式中：wi為知識評價維度權重系數（見表2），Pi為收獲程度得分（沒有收獲、有收獲但不多、一般、有收獲和很有收獲等分別為0、40、60、80和100）。

根據上述公式以及學生各知識維度的評價收獲程度計算，得到學生評價得分，結合教師賦予難度系數和本研協調系數，計算得到本研一體課程的翻轉課堂教學效果得分，見表3。

總的來說，學生評價得分初步反應了復合材料力學翻轉課堂效果，得分由高到低依次為：研究生第2組、本科生第2組、研究生第1組、本科生第3組和本科生第1組。而結合教師賦予的選題難度系數情況和考慮學生所屬年級的本研協調系數，各主題翻轉課堂教學效果綜合評估結果不改變前三名的順序，由于編織復合材料的知識難度對于學生而言是首次接觸，難度系數較與復合材料力學課程相關度較高的Tsai主層合板理論也更高，因此總得分比本科生第1組更高。根據上述公式以及學生各知識維度的評價收獲程度計算，得到學生評價得分，結合教師賦予難度系數和本研協調系數，計算得到本研一體課程復合材料力學的翻轉課堂教學效果得分。

四 結束語

本文以復合材料力學本研一體課程為例，通過翻轉課堂形式，基于五個知識維度的收獲程度評價結果，考慮本研一體的差異性以及翻轉課堂講解難易程度，形成了本研一體課程翻轉課堂評價的新方法。案例研究發現：研究生在理論知識講解和創新等維度總體表現較好，本科生在協作能力和講解技能等方面有可能高于研究生。形成的評價方法和評價過程實例可支撐新時期本研一體專業課程的教學改革支撐，同時由于本研究的樣本量不多，有賴于后續本課程或者類似課程的更多數據分析。全面提升本研一體化貫通培養質量，為“雙一流”學科建設和高校新時期立德樹人貢獻力量。

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