翻轉課堂下教學模式課程設計的應用

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摘要：自CDIO工程教育模式創立以來，我國較多高校已引入CDIO教育理念。為了達到工程教育認證的預定目標，文章探索新的教育模式，首次提出了基于“翻轉課堂”的“三個三”教學模式，即三個平臺、三個階段、三個步驟。結合本科生的課程設計，詳細闡述了該教學模式的具體實施過程，并通過學生填寫調查問卷對教學效果進行了分析。結論顯示：學生對于翻轉課堂的認知度、靈活度有較高的評價，與傳統模式相比更喜歡這種模式。同時還提出了教學模式的改進措施，為首都經濟貿易大學工科教學提供了一定的指導意義。

關鍵詞：CDIO；翻轉課堂；教學模式；課程設計

從2000年CDIO工程教育模式創立以來，我國較多高校已引入CDIO教育理念。首都經濟貿易大學安全與環境工程學院在2016年剛完成工程教育認證，其中畢業生的培養目標就圍繞CDIO，從工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面，以綜合的培養方式使學生達到預定目標。工科學生重在實踐，能將所學知識應用于工作崗位中，而課程設計是工科學生在學習理論的基礎上，進一步提升實踐能力的有效途徑。因此，在課程設計中開發學生的主觀能動性很有必要，翻轉課堂教學模式的廣泛應用恰恰解決了傳統教學模式下學生被動接受知識的不足。

一、翻轉課堂

1.翻轉課堂的起源

2007年，美國化學教師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絡上，以便一些缺課或者課堂上沒有消化知識點的學生隨時學習觀看。但是后來不斷的改進，演變成在課下自主觀看視頻學習，課上學生完成作業和教師進行答疑，也是目前翻轉課堂的主要形式。我國的翻轉課堂是從2012年才開始引進的，首先在中學課堂上得到了廣泛應用，開展了一些翻轉課堂教學實驗。之后，國內教學學界對翻轉課堂教學模式展開了研究，發展了研究論文，同時也在大學課堂上進行試驗。

2.翻轉課堂的優缺點

翻轉課堂的引入，有如下優勢：①可以激發學生的學習興趣。學生不再是接受傳統課堂填鴨式教育，教師也不再是將知識從書本轉移的搬運工，學生通過教師給出的情境，來激發興趣點；②能夠提高學生的學習效率。學生結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生疑惑；③提高學生自主學習和團隊協作能力。學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，這是一個團隊協作能力的提升。但是，翻轉課堂在帶來優勢的同時也提出了一些挑戰：①對學生的挑戰。學生早已習慣了教師在課堂上講授、只需聽著就行的課堂教學模式，沒有課前熟悉、課后討論的習慣。而翻轉課堂的實施，可能會有一些學生在課下完全不自學，課上就提不出疑點，導致學習不到應有的知識。因此翻轉課堂對學生的自學能力和自我約束能力是一個挑戰。②對教師的挑戰。翻轉課堂最大的挑戰應該是教師，因為教師需要根據教學內容設計出合理的情境，調動學生的興趣。同時結合課程需要，教師還需要錄制微視頻，教師需要提前組織好所講內容，在幾分鐘內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。③對學校的挑戰。翻轉課堂近幾年引入中國，還是試驗階段，并不能像傳統課堂那樣普及。有些老教師不愿意接受新的模式，這對學校的教學理念和管理工作都提出了挑戰。

二、基于“翻轉課堂”的教學模式構建

《大氣污染控制技術課程設計》是環境工程專業開設的一門必修課，這門課對于學生畢業后，是否具備一個工科生應有的工程設計能力起著很大作用。最初的教學模式是教師帶著學生在一個固定教室，連續幾天完成這個設計，同時所有學生做的是一個題目。最終學生交上來的報告，全部都是一模一樣，這樣的教學結果對教師和學生來說都是失敗的。一方面，課堂上很多時間學生都在了解課程設計的題目和熟悉畫圖軟件，教師沒有起到傳授知識的作用，教學效率低；另一方面，學生都做一個題目，很多學習主動性差的學生等著其他學生有結果了直接借鑒，這樣他們并沒有掌握到應該有的知識。因此結合翻轉課堂的概念和課程的實際情況，提出了基于翻轉課堂的“三個三”教學模式，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）1.課前階段該階段教師發放課程設計指導書，學生自行熟悉設計題目和要求。并結合主課已經學習過的知識點初步嘗試設計，有不明白的地方在指導書上進行標記。學生提前熟悉設計內容可以減少在課堂上的預習時間，提高課堂效率。這個階段，教師是課程的設計者，要根據教學內容、學生人數擬定出不同的合理數量的設計題目，讓每組學生之間題目有共性，但又不是完全一樣。同時設計內容還要緊貼主課的教學大綱，將主要設計相關知識點包含進去。因此，這個階段教師是設計者，學生是執行者，內容的完成都在課外平臺。2.課中階段該階段學生帶上主課教材以及課程設計指導書，在課堂上與教師進行交流。教師先對課程指導書的內容和要求進行重點闡述，學生進而熟悉整個設計流程，嘗試初步設計，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生存在共性的疑點進行全面講解。這樣的方式，不再是傳統課堂的統一教學，能夠因材施教，有針對性的解決不同學生的疑問，做到高效課堂。3.課下階段在完成前兩個階段后，學生已經明確了設計目的，熟悉了設計內容，掌握了設計流程，接下來的工作就是完成計算和畫圖。由于每個學生的能力和進度不一樣，因此可以結合學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行。但是在具體設計過程中，學生會不斷發現問題，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生的疑問，還可以約一個時間視頻教學，開展微課堂。最終提交設計成果時，不再是傳統的收上來根據報告給一個分數，而是要做當面匯報，教師當面提問，以便了解知識的掌握情況，解決學生在完成設計后的遺留問題。這樣整個課程設計才是真正做到了過程管理，教師能根據平時的溝通情況了解每個學生的平時表現，從而對學生的最終成果給一個客觀公正的成績。

三、“三個三”教學模式的教學效果分析

1.課堂實踐內容

這次翻轉課堂的實驗對象是大三環境專業本科生，學生18人。教學內容是為某選煤廠的動篩車間設計一套通風除塵系統，設計任務包括排風罩結構形式的確定和排風量的計算、除塵器的選型、通風管道的設計計算和通風機的選型，最終成果需提交一份設計報告和相應的圖紙。設計題目中給出6組不同的初始條件，以便將學生分成6組，每組之間具體的計算結果和細節處都不一樣。課前階段，學生熟悉課程指導書的內容，明確設計目的和任務，對照教材掌握各環節的設計步驟和計算方法，復習排風罩風量計算，局部阻力計算，有不明白的地方做上標記。課堂階段，教師給學生梳理設計流程，強調設計中需要注意的事項和設計要求，解決學生提出的疑難點。課下階段，學生自行設計計算，有問題小組內部進行討論，小組內部解決不了可以在微信群里向教師提出，教師隨時進行解答。通過發送圖片、語音、視頻等多種解決途徑，具有即時、便捷和高效的特點。

2.教學效果分析

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

四、結論與改進

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

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作者:王佩 單位:首都經濟貿易大學 安全與環境工程學院