翻轉(zhuǎn)課堂下教學(xué)模式課程設(shè)計的應(yīng)用

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摘要：自CDIO工程教育模式創(chuàng)立以來，我國較多高校已引入CDIO教育理念。為了達(dá)到工程教育認(rèn)證的預(yù)定目標(biāo)，文章探索新的教育模式，首次提出了基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的“三個三”教學(xué)模式，即三個平臺、三個階段、三個步驟。結(jié)合本科生的課程設(shè)計，詳細(xì)闡述了該教學(xué)模式的具體實施過程，并通過學(xué)生填寫調(diào)查問卷對教學(xué)效果進(jìn)行了分析。結(jié)論顯示：學(xué)生對于翻轉(zhuǎn)課堂的認(rèn)知度、靈活度有較高的評價，與傳統(tǒng)模式相比更喜歡這種模式。同時還提出了教學(xué)模式的改進(jìn)措施，為首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)工科教學(xué)提供了一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：CDIO；翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)模式；課程設(shè)計

從2000年CDIO工程教育模式創(chuàng)立以來，我國較多高校已引入CDIO教育理念。首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院在2016年剛完成工程教育認(rèn)證，其中畢業(yè)生的培養(yǎng)目標(biāo)就圍繞CDIO，從工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。工科學(xué)生重在實踐，能將所學(xué)知識應(yīng)用于工作崗位中，而課程設(shè)計是工科學(xué)生在學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升實踐能力的有效途徑。因此，在課程設(shè)計中開發(fā)學(xué)生的主觀能動性很有必要，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的廣泛應(yīng)用恰恰解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式下學(xué)生被動接受知識的不足。

一、翻轉(zhuǎn)課堂

1.翻轉(zhuǎn)課堂的起源

2007年，美國化學(xué)教師JonBergman和AaronSams[1-2]開始嘗試錄制微視頻，最初的目的是將微視頻放到網(wǎng)絡(luò)上，以便一些缺課或者課堂上沒有消化知識點的學(xué)生隨時學(xué)習(xí)觀看。但是后來不斷的改進(jìn)，演變成在課下自主觀看視頻學(xué)習(xí)，課上學(xué)生完成作業(yè)和教師進(jìn)行答疑，也是目前翻轉(zhuǎn)課堂的主要形式。我國的翻轉(zhuǎn)課堂是從2012年才開始引進(jìn)的，首先在中學(xué)課堂上得到了廣泛應(yīng)用，開展了一些翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實驗。之后，國內(nèi)教學(xué)學(xué)界對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式展開了研究，發(fā)展了研究論文，同時也在大學(xué)課堂上進(jìn)行試驗。

2.翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)缺點

翻轉(zhuǎn)課堂的引入，有如下優(yōu)勢：①可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生不再是接受傳統(tǒng)課堂填鴨式教育，教師也不再是將知識從書本轉(zhuǎn)移的搬運工，學(xué)生通過教師給出的情境，來激發(fā)興趣點；②能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。學(xué)生結(jié)合對知識掌握的程度，主動搜尋自己不理解的知識點，能夠更快有針對性的解決學(xué)生疑惑；③提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊協(xié)作能力。學(xué)生會自行形成小組討論，在討論的過程中，大家共享知識，提出自己的看法和疑惑，這是一個團(tuán)隊協(xié)作能力的提升。但是，翻轉(zhuǎn)課堂在帶來優(yōu)勢的同時也提出了一些挑戰(zhàn)：①對學(xué)生的挑戰(zhàn)。學(xué)生早已習(xí)慣了教師在課堂上講授、只需聽著就行的課堂教學(xué)模式，沒有課前熟悉、課后討論的習(xí)慣。而翻轉(zhuǎn)課堂的實施，可能會有一些學(xué)生在課下完全不自學(xué)，課上就提不出疑點，導(dǎo)致學(xué)習(xí)不到應(yīng)有的知識。因此翻轉(zhuǎn)課堂對學(xué)生的自學(xué)能力和自我約束能力是一個挑戰(zhàn)。②對教師的挑戰(zhàn)。翻轉(zhuǎn)課堂最大的挑戰(zhàn)應(yīng)該是教師，因為教師需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計出合理的情境，調(diào)動學(xué)生的興趣。同時結(jié)合課程需要，教師還需要錄制微視頻，教師需要提前組織好所講內(nèi)容，在幾分鐘內(nèi)清楚地講解課程的知識點和重難點，這就對教師掌握課程的重難點程度提出了挑戰(zhàn)。③對學(xué)校的挑戰(zhàn)。翻轉(zhuǎn)課堂近幾年引入中國，還是試驗階段，并不能像傳統(tǒng)課堂那樣普及。有些老教師不愿意接受新的模式，這對學(xué)校的教學(xué)理念和管理工作都提出了挑戰(zhàn)。

二、基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式構(gòu)建

《大氣污染控制技術(shù)課程設(shè)計》是環(huán)境工程專業(yè)開設(shè)的一門必修課，這門課對于學(xué)生畢業(yè)后，是否具備一個工科生應(yīng)有的工程設(shè)計能力起著很大作用。最初的教學(xué)模式是教師帶著學(xué)生在一個固定教室，連續(xù)幾天完成這個設(shè)計，同時所有學(xué)生做的是一個題目。最終學(xué)生交上來的報告，全部都是一模一樣，這樣的教學(xué)結(jié)果對教師和學(xué)生來說都是失敗的。一方面，課堂上很多時間學(xué)生都在了解課程設(shè)計的題目和熟悉畫圖軟件，教師沒有起到傳授知識的作用，教學(xué)效率低；另一方面，學(xué)生都做一個題目，很多學(xué)習(xí)主動性差的學(xué)生等著其他學(xué)生有結(jié)果了直接借鑒，這樣他們并沒有掌握到應(yīng)該有的知識。因此結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的概念和課程的實際情況，提出了基于翻轉(zhuǎn)課堂的“三個三”教學(xué)模式，即：三個平臺（課堂+課外+移動端）、三個階段（課前+課中+課下）、三個步驟（探索+實踐+改進(jìn)）1.課前階段該階段教師發(fā)放課程設(shè)計指導(dǎo)書，學(xué)生自行熟悉設(shè)計題目和要求。并結(jié)合主課已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識點初步嘗試設(shè)計，有不明白的地方在指導(dǎo)書上進(jìn)行標(biāo)記。學(xué)生提前熟悉設(shè)計內(nèi)容可以減少在課堂上的預(yù)習(xí)時間，提高課堂效率。這個階段，教師是課程的設(shè)計者，要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生人數(shù)擬定出不同的合理數(shù)量的設(shè)計題目，讓每組學(xué)生之間題目有共性，但又不是完全一樣。同時設(shè)計內(nèi)容還要緊貼主課的教學(xué)大綱，將主要設(shè)計相關(guān)知識點包含進(jìn)去。因此，這個階段教師是設(shè)計者，學(xué)生是執(zhí)行者，內(nèi)容的完成都在課外平臺。2.課中階段該階段學(xué)生帶上主課教材以及課程設(shè)計指導(dǎo)書，在課堂上與教師進(jìn)行交流。教師先對課程指導(dǎo)書的內(nèi)容和要求進(jìn)行重點闡述，學(xué)生進(jìn)而熟悉整個設(shè)計流程，嘗試初步設(shè)計，有任何不明白的地方及時與教師交流。教師將交流過程中學(xué)生存在共性的疑點進(jìn)行全面講解。這樣的方式，不再是傳統(tǒng)課堂的統(tǒng)一教學(xué)，能夠因材施教，有針對性的解決不同學(xué)生的疑問，做到高效課堂。3.課下階段在完成前兩個階段后，學(xué)生已經(jīng)明確了設(shè)計目的，熟悉了設(shè)計內(nèi)容，掌握了設(shè)計流程，接下來的工作就是完成計算和畫圖。由于每個學(xué)生的能力和進(jìn)度不一樣，因此可以結(jié)合學(xué)生自身實際情況課下自行完成，不用按固定時間在課堂上進(jìn)行。但是在具體設(shè)計過程中，學(xué)生會不斷發(fā)現(xiàn)問題，這個階段就需要隨時與教師溝通。可以建立微信群，教師在群里隨時解答學(xué)生的疑問，還可以約一個時間視頻教學(xué)，開展微課堂。最終提交設(shè)計成果時，不再是傳統(tǒng)的收上來根據(jù)報告給一個分?jǐn)?shù)，而是要做當(dāng)面匯報，教師當(dāng)面提問，以便了解知識的掌握情況，解決學(xué)生在完成設(shè)計后的遺留問題。這樣整個課程設(shè)計才是真正做到了過程管理，教師能根據(jù)平時的溝通情況了解每個學(xué)生的平時表現(xiàn)，從而對學(xué)生的最終成果給一個客觀公正的成績。

三、“三個三”教學(xué)模式的教學(xué)效果分析

1.課堂實踐內(nèi)容

這次翻轉(zhuǎn)課堂的實驗對象是大三環(huán)境專業(yè)本科生，學(xué)生18人。教學(xué)內(nèi)容是為某選煤廠的動篩車間設(shè)計一套通風(fēng)除塵系統(tǒng)，設(shè)計任務(wù)包括排風(fēng)罩結(jié)構(gòu)形式的確定和排風(fēng)量的計算、除塵器的選型、通風(fēng)管道的設(shè)計計算和通風(fēng)機(jī)的選型，最終成果需提交一份設(shè)計報告和相應(yīng)的圖紙。設(shè)計題目中給出6組不同的初始條件，以便將學(xué)生分成6組，每組之間具體的計算結(jié)果和細(xì)節(jié)處都不一樣。課前階段，學(xué)生熟悉課程指導(dǎo)書的內(nèi)容，明確設(shè)計目的和任務(wù)，對照教材掌握各環(huán)節(jié)的設(shè)計步驟和計算方法，復(fù)習(xí)排風(fēng)罩風(fēng)量計算，局部阻力計算，有不明白的地方做上標(biāo)記。課堂階段，教師給學(xué)生梳理設(shè)計流程，強(qiáng)調(diào)設(shè)計中需要注意的事項和設(shè)計要求，解決學(xué)生提出的疑難點。課下階段，學(xué)生自行設(shè)計計算，有問題小組內(nèi)部進(jìn)行討論，小組內(nèi)部解決不了可以在微信群里向教師提出，教師隨時進(jìn)行解答。通過發(fā)送圖片、語音、視頻等多種解決途徑，具有即時、便捷和高效的特點。

2.教學(xué)效果分析

為了驗證教學(xué)效果，設(shè)計了教學(xué)效果反饋調(diào)查問卷，一共發(fā)放18份調(diào)查問卷，收回18份有效調(diào)查問卷。除此以外還通過平時對學(xué)生的訪談以及學(xué)生最終的成果來綜合評估教學(xué)效果。對課前階段課前設(shè)計指導(dǎo)書熟悉程度進(jìn)行調(diào)查，通過問卷反饋，發(fā)現(xiàn)課前發(fā)放課程設(shè)計指導(dǎo)書后，僅有11.11%的學(xué)生沒有翻看過，且在第一節(jié)課堂上也沒有攜帶教材。有16.67%的學(xué)生對設(shè)計指導(dǎo)書認(rèn)真翻閱，并且試圖初步設(shè)計，將不明白的地方都做好了標(biāo)記。剩余72.22%的學(xué)生都對設(shè)計指導(dǎo)書做了通篇瀏覽，了解設(shè)計任務(wù)。對翻轉(zhuǎn)課堂的了解程度上，沒有學(xué)生很清楚翻轉(zhuǎn)課堂，61.11%的學(xué)生表示聽說過翻轉(zhuǎn)課堂，但也不是很了解，其他學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂不太清楚。在第一次課堂教學(xué)上，大部分學(xué)生都即時有問題，僅有11.11%學(xué)生沒有提問。課下，通過打電話、微信群聊、語音聊天等多種途徑咨詢問題的學(xué)生占到了66.7%。由于將學(xué)生分組進(jìn)行，有一些小組是派代表進(jìn)行提問。在最后集中提交成果階段，教師采取一對一提問，從而了解每一個學(xué)生對這門設(shè)計課的掌握程度。發(fā)現(xiàn)在提問過程中能回答正確并且掌握了基本設(shè)計流程的學(xué)生占到了88.9%。最后成績判斷達(dá)到優(yōu)秀的學(xué)生有33.3%，成績是綜合平時、設(shè)計報告和圖紙給出的。通過調(diào)查問卷反饋，全班學(xué)生都認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂提升了自主學(xué)習(xí)和探索能力，其中33.3%的學(xué)生認(rèn)為提高很多，這些學(xué)生并不完全是那33.3%成績優(yōu)秀的學(xué)生，66.67%的學(xué)生有提高一些。調(diào)查顯示，55.6%的學(xué)生還是很喜歡翻轉(zhuǎn)課堂的，5.56%自覺性差的學(xué)生不喜歡，覺得很難，剩下的學(xué)生表示無所謂。最終讓學(xué)生對設(shè)計成果進(jìn)行自我評定，33.3%的學(xué)生表示滿意，55.56%的學(xué)生表示基本滿意，僅有11.1%的學(xué)生表示不滿意。通過對最終成績和課前熟悉設(shè)計指導(dǎo)書程度調(diào)查發(fā)現(xiàn)，那些在課前精讀的學(xué)生最終成績都為優(yōu)秀。通過最終成績和學(xué)生自己對設(shè)計成果滿意程度調(diào)查發(fā)現(xiàn)，那些拿到優(yōu)秀的學(xué)生，并不是全部都對自己設(shè)計成果滿意，有一些自我要求高的學(xué)生認(rèn)為還有提升空間，但是時間問題沒有把設(shè)計做得更完善，因此對自己的成果表示基本滿意。那些最終成績?yōu)閮?yōu)秀的學(xué)生都認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂形式靈活、高效，提升了自主學(xué)習(xí)和探索能力。

四、結(jié)論與改進(jìn)

將翻轉(zhuǎn)課堂用于本科生課程設(shè)計，結(jié)合課堂觀察、學(xué)生訪談、調(diào)查問卷以及最終成績得出以下結(jié)論：①翻轉(zhuǎn)課堂在一定程度上提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探索能力。學(xué)生拿到設(shè)計題目后，自己研究，教師只需隨時針對學(xué)生的疑難點進(jìn)行解答，這樣學(xué)生能夠自主高效的學(xué)習(xí)，避免了傳統(tǒng)的自學(xué)遇到難點容易停滯的特點。②翻轉(zhuǎn)課堂的認(rèn)知度得到了提升。學(xué)生從不了解到親身參與，再到喜歡這種教學(xué)模式，有利于翻轉(zhuǎn)課堂這種教學(xué)模式的推廣。③翻轉(zhuǎn)課堂提高了學(xué)生對知識點的掌握程度。由于學(xué)生是自主尋找解決辦法，對知識點的應(yīng)用更具象，更深刻。④與傳統(tǒng)課堂相比，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式應(yīng)用在課程設(shè)計課上更受學(xué)生和教師的歡迎。學(xué)生能夠靈活高效完成，教師也能夠隨時了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況和安排自身的教學(xué)科研任務(wù)。但是在這次教學(xué)模式的體驗過程中，還是存在一些不足：①調(diào)查樣本數(shù)少。由于我院環(huán)境工程系一屆人數(shù)少，這樣樣本數(shù)量少，代表性有待繼續(xù)考證。因此計劃持續(xù)應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式3年，來觀察教學(xué)效果。②翻轉(zhuǎn)課堂占據(jù)了更多平時時間。部分學(xué)生反映應(yīng)該降低設(shè)計任務(wù)。在以后的教學(xué)中對教學(xué)任務(wù)進(jìn)行改進(jìn)，考慮學(xué)生投入的時間。③部分自覺性不高的學(xué)生全程不參與翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)，也不聯(lián)系教師，最后交一份報告。在以后的教學(xué)中會更關(guān)注這類學(xué)生。

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作者:王佩 單位:首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 安全與環(huán)境工程學(xué)院