青海大學(xué)：分層次實(shí)施課堂教學(xué)

文/張強(qiáng)　張海峰　唐巖　趙常麗

青海大學(xué)：分層次實(shí)施課堂教學(xué)

文/張強(qiáng)張海峰唐巖趙常麗

案例概要：

青海大學(xué)水電學(xué)院選擇了大一成績較好的學(xué)生構(gòu)成改革試點(diǎn)班，將課堂授課（含理論和實(shí)驗(yàn)）時(shí)間從每周6學(xué)時(shí)改為每周3學(xué)時(shí)，希望同時(shí)實(shí)現(xiàn)降低課時(shí)數(shù)和培養(yǎng)創(chuàng)新性這兩個(gè)目標(biāo)。

2014年秋季學(xué)期，青海大學(xué)《電路原理》教學(xué)組利用學(xué)堂在線平臺(tái)和青海大學(xué)電路原理MOOC資源，在青海大學(xué)水電學(xué)院大二本科生中實(shí)施了以學(xué)生為中心的教與學(xué)教育模式。改革目標(biāo)定位于通過實(shí)施分層次教學(xué)，落實(shí)卓越計(jì)劃拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求，將傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)變?yōu)橹鲃?dòng)式自發(fā)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，突出學(xué)生中心主義，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教與學(xué)。

學(xué)生選擇

青海大學(xué)《電路原理》教改班成員來自2013級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的24名大二學(xué)生。在2013級(jí)電氣工程自動(dòng)化專業(yè)152人中，這24人的大一學(xué)年學(xué)分績平均排名為29。

青海大學(xué)是“211”學(xué)校，每年都招收來自全國25個(gè)省的優(yōu)秀學(xué)生，同時(shí)也招收大量來自青海省本地的相對(duì)一般學(xué)生。二者的高考平均成績相差150分左右。

第一次實(shí)施以學(xué)生為中心的教與學(xué)模式時(shí)，我們選擇成績比較優(yōu)秀的學(xué)生作為教改對(duì)象。學(xué)生通過面試和筆試進(jìn)行選擇。面試時(shí)主要考慮學(xué)生的語言表達(dá)能力和對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂模式的參與愿望，面試中告訴學(xué)生以后參加翻轉(zhuǎn)課堂后會(huì)占用較多業(yè)余時(shí)間，并且詢問是否喜歡自主學(xué)習(xí)和參與討論?？紤]到提供的MOOC資源中PPT采用英文書寫，在筆試中還包括了對(duì)學(xué)生英語能力的考查。在本課程的學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和自學(xué)能力與學(xué)分績沒有必然的聯(lián)系，一些動(dòng)手能力很強(qiáng)的學(xué)生其學(xué)分績并不是很高。

教學(xué)內(nèi)容選擇

青海大學(xué)電路原理傳統(tǒng)課堂理論與實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課，分為電路原理64學(xué)時(shí)和電路原理實(shí)驗(yàn)32學(xué)時(shí)。

教學(xué)內(nèi)容為課程之根本。在電路原理課程的教學(xué)內(nèi)容選擇方面，根據(jù)清華大學(xué)教學(xué)組給出的大綱修訂建議，以青海大學(xué)學(xué)生的認(rèn)知水平為基礎(chǔ)，對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容章節(jié)進(jìn)行整合與增刪。青海大學(xué)電路原理課程以學(xué)生為中心的教與學(xué)模式對(duì)64+32學(xué)時(shí)的內(nèi)容進(jìn)行了改革。

為了解決傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，實(shí)現(xiàn)改革目標(biāo)，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，我們主要進(jìn)行了如下改革實(shí)踐：

1. 對(duì)課堂學(xué)時(shí)進(jìn)行了壓縮，增加自學(xué)和課下學(xué)時(shí)。課堂討論和實(shí)驗(yàn)的時(shí)間為48學(xué)時(shí)，與傳統(tǒng)的96學(xué)時(shí)相比，課堂占用時(shí)間減少了一半。相應(yīng)的學(xué)生的課后自學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)的時(shí)間學(xué)時(shí)增加了48學(xué)時(shí)。表1為翻轉(zhuǎn)班和平行班課時(shí)分配表。

2. 學(xué)生以知識(shí)點(diǎn)為基本單元進(jìn)行碎片化學(xué)習(xí)。學(xué)生可以選擇在線學(xué)習(xí)或資源下載。每一段3～8分鐘的碎片化資源講述著一個(gè)完整的知識(shí)點(diǎn)。這便正式開啟了以學(xué)生為中心的教與學(xué)模式。

3. 在擁有SPOC平臺(tái)的前提下，課堂授課采取翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，重新建構(gòu)學(xué)習(xí)流程。通常情況下，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程由兩個(gè)階段組成：第一階段是“信息傳遞”，第二階段是“吸收內(nèi)化”。

青海大學(xué)以學(xué)生為中心的教與學(xué)模式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行了重構(gòu)。信息傳遞由學(xué)生在課前利用SPOC平臺(tái)觀看名師講解的視頻進(jìn)行。平臺(tái)不僅提供視頻，還提供講間練習(xí)、線上作業(yè)、復(fù)習(xí)Flash、討論區(qū)、Wiki等在線資源。學(xué)生看完視頻后，充分利用討論區(qū)對(duì)知識(shí)點(diǎn)疑惑問題展開線上討論，通過講間練習(xí)及時(shí)對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行消化，通過線上作業(yè)對(duì)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)一步鞏固，實(shí)現(xiàn)自主吸收內(nèi)化過程。而在翻轉(zhuǎn)課堂上，教師能夠通過SPOC后臺(tái)數(shù)據(jù)提前了解學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，通過有針對(duì)性的互動(dòng)模式進(jìn)行動(dòng)態(tài)課堂組織，從而形成老師與學(xué)生面對(duì)面、學(xué)生與學(xué)生面對(duì)面的互動(dòng)討論模式。教師充當(dāng)主持、引導(dǎo)、協(xié)調(diào)、總結(jié)的角色；學(xué)生的角色從過去的被動(dòng)接受變?yōu)槿缃竦闹鲃?dòng)汲取。同學(xué)們?cè)谡n堂上自主講解、激烈討論、各抒己見，在自學(xué)與互學(xué)的模式中，通過大家思維的碰撞真正達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)的目的。

4. 理論與實(shí)驗(yàn)完全融合。實(shí)驗(yàn)分層次分難度。我們將實(shí)物搭接測試與虛擬、仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，并將基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)模式引入課堂。學(xué)生需要（1）利用掌上移動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備NI myDAQ、電路元器件、面包板等實(shí)際設(shè)備及器件按設(shè)計(jì)要求或自行設(shè)計(jì)搭接實(shí)際電路；（2）通過軟件接入個(gè)人電腦實(shí)現(xiàn)實(shí)際電路測試；（3）將實(shí)測電路與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。整個(gè)過程旨在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的綜合素質(zhì)和動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)習(xí)的潛能和個(gè)人創(chuàng)新能力。

表1　翻轉(zhuǎn)班平行班學(xué)生課時(shí)分配（單位：學(xué)時(shí)）

表2　學(xué)生線下學(xué)習(xí)路線

課前學(xué)習(xí)安排

與傳統(tǒng)課堂教學(xué)中的課前預(yù)習(xí)不同，以學(xué)生為中心的教與學(xué)模式中采用的是課前學(xué)習(xí)。學(xué)生的課前學(xué)習(xí)包括線上自學(xué)和線下學(xué)習(xí)兩部分內(nèi)容。

1.線上自學(xué)

根據(jù)教師提前一周下發(fā)的相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)，觀看SPOC平臺(tái)對(duì)應(yīng)視頻?？赐暌曨l后，充分利用討論區(qū)對(duì)知識(shí)點(diǎn)疑惑問題展開線上討論，通過線上講間練習(xí)及時(shí)對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行消化，通過線上作業(yè)對(duì)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)一步鞏固。視頻為中文講解，PPT內(nèi)容、講間練習(xí)、線上作業(yè)均采用英文書寫。

2. 線下互學(xué)

線下學(xué)習(xí)流程參見表2所示。課前學(xué)生根據(jù)教師提前一周下發(fā)的課上討論知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行MOOC視頻學(xué)習(xí)、教材閱讀、資料查閱，團(tuán)隊(duì)討論。課后，學(xué)生通過完成與知識(shí)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的習(xí)題，進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)。依據(jù)清華大學(xué)的成功經(jīng)驗(yàn)，我們還要求學(xué)生在課后畫知識(shí)脈絡(luò)圖，將碎片化的知識(shí)用自己理解的方式重新整合。這樣可以達(dá)到即見樹木，又見森林的目的。

課上討論安排

課堂上，教師進(jìn)行動(dòng)態(tài)課堂組織，包括知識(shí)點(diǎn)討論，習(xí)題討論，實(shí)驗(yàn)演示及討論三大環(huán)節(jié)。從理念層面，可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。

1. 引入情感教育模式

多表揚(yáng)、多鼓勵(lì)，在激發(fā)同學(xué)們學(xué)習(xí)興趣、提高其學(xué)習(xí)能力同時(shí)，提高他們語言表達(dá)能力。

2. 引入團(tuán)隊(duì)合作與競爭模式

翻轉(zhuǎn)班24人，6人一組，分成4個(gè)團(tuán)隊(duì)，最初由同學(xué)們自由組合形成。每一個(gè)團(tuán)隊(duì)圍成一圈就坐，形成面對(duì)面討論的氛圍。每個(gè)人的成長都與團(tuán)隊(duì)成長密切相關(guān)。課前每個(gè)學(xué)生就知識(shí)點(diǎn)問題線上學(xué)習(xí)過，并在團(tuán)隊(duì)中討論過。課上對(duì)仍不清楚問題，團(tuán)隊(duì)中成員輪流發(fā)表意見，不同團(tuán)隊(duì)的同學(xué)可以給出不同答案。由此可進(jìn)入PK模式。

在課堂上，教師需要習(xí)慣不說或少說，更多說的機(jī)會(huì)讓給學(xué)生，讓同學(xué)間的思維碰撞來得更猛烈。講臺(tái)讓給學(xué)生，黑板成為學(xué)生的天地。教師充當(dāng)主持、引導(dǎo)、協(xié)調(diào)、總結(jié)的角色組織高效的翻轉(zhuǎn)課堂。

3. 習(xí)題對(duì)電路學(xué)習(xí)者而言至關(guān)重要

此次改革中，教師根據(jù)授課學(xué)生的實(shí)際水平，分易、中、難三個(gè)層次設(shè)計(jì)習(xí)題，所占比例分別為40％，40％和20％。

基本要求（易題）大多摘自青海大學(xué)電路原理試題庫，中等難度題摘自普通高校考研真題和實(shí)際電路分析，挑戰(zhàn)環(huán)節(jié)（難題）摘自清華大學(xué)或一流高校歷年考研真題和工程實(shí)例分析。學(xué)生只要將課堂討論易題掌握，便可以輕松通過本校期末考核，而打算考研的同學(xué)則要將中等程度甚至難題掌握，滿足不同層次學(xué)生的不同需求。

4. 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是電路教學(xué)的重要組成部分

青海大學(xué)電路原理分電路原理理論和電路原理實(shí)驗(yàn)兩門課程。本次改革將實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合，對(duì)學(xué)生的工程素質(zhì)提出更高的要求。

整個(gè)過程旨在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的綜合素質(zhì)和動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)習(xí)的潛能和個(gè)人創(chuàng)新能力，提高工程設(shè)計(jì)報(bào)告分析和寫作能力。

為突出每個(gè)學(xué)生的特質(zhì)，突出個(gè)性化、創(chuàng)新性設(shè)計(jì)要求，大部分實(shí)驗(yàn)教師不給出具體電路，只提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)、仿真要求和實(shí)物需要達(dá)到的效果及測試要求。教師只對(duì)少部分實(shí)驗(yàn)給出實(shí)驗(yàn)原理并給予一定的輔導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)任務(wù)由兩人一組的團(tuán)隊(duì)完成，課上教師對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢查，并對(duì)學(xué)生實(shí)際中遇到的問題展開討論。最后一定要對(duì)學(xué)生的不同想法，不同實(shí)驗(yàn)方法給出評(píng)價(jià)，并給出明確的解決辦法。并給出明確的解決辦法。

圖 1　青海大學(xué)翻轉(zhuǎn)班學(xué)生7種能力提升調(diào)查結(jié)果匯總

課后學(xué)習(xí)安排

課后學(xué)習(xí)主要包括兩部分內(nèi)容：

1. SPOC網(wǎng)站的每周作業(yè)或部分書面作業(yè)。

2. 基于已經(jīng)完成課堂討論的內(nèi)容的綜合型和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。

為了不給學(xué)生過多的負(fù)擔(dān)，只有部分實(shí)驗(yàn)需要提交完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其余實(shí)驗(yàn)只需給出簡單的仿真和myDAQ測試曲線和數(shù)據(jù)和簡要的分析即可。

成果

到目前為止，青海大學(xué)電路原理教學(xué)組已經(jīng)在2014年秋季學(xué)期完整地實(shí)施了一輪基于SPOC的電路原理翻轉(zhuǎn)課堂，取得了良好的效果。

1.課堂氣氛活躍度遠(yuǎn)高于平行班，充分體現(xiàn)學(xué)生中心主義

教師和學(xué)生從最初的拘謹(jǐn)?shù)浆F(xiàn)在的高度活躍，從起初的個(gè)別參與到如今的全部參與，學(xué)生開始大膽提出自己的想法和問題，課堂頻繁出現(xiàn)爭論的場面。

2.翻轉(zhuǎn)班學(xué)習(xí)成績明顯高于相同基礎(chǔ)對(duì)照組

為進(jìn)行教學(xué)效果評(píng)價(jià)，與行政班同卷進(jìn)行了期中、期末考試。對(duì)照組同學(xué)從化工學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)兩個(gè)行政班抽取。自動(dòng)化學(xué)生沒有參加翻轉(zhuǎn)課堂。從歷年的考試成績看，自動(dòng)化學(xué)生整體水平高于電氣學(xué)生。本學(xué)期實(shí)施基于SPOC翻轉(zhuǎn)課堂的教師之一，同期即為自動(dòng)化兩個(gè)班進(jìn)行傳統(tǒng)模式授課。因此隨機(jī)抽取兩個(gè)自動(dòng)化專業(yè)行政班大一學(xué)分績前12名構(gòu)成與改革班具有相同基礎(chǔ)的對(duì)照組，進(jìn)行同卷成績對(duì)比是有意義的。將翻轉(zhuǎn)班期中、期末卷面最高成績、最低成績、平均成績與行政班同等水平學(xué)生進(jìn)行比較得出結(jié)論。從數(shù)據(jù)可以看出翻轉(zhuǎn)班平均分分別高出對(duì)照組14分和11分；最高分分別高出8分和4分，最低分分別高出23分和13分。這證明了此種模式能夠提高課程的完成率和優(yōu)秀率。

此外，學(xué)生的探索能力明顯提高。大部分學(xué)生認(rèn)為：這樣的課堂可以全方位多角度鍛煉他們的能力。

除學(xué)生接受此種課堂之外，學(xué)生的各項(xiàng)能力是否能夠通過該課堂得到鍛煉和提高？一次匿名調(diào)查問卷調(diào)查于實(shí)施11次“翻轉(zhuǎn)課堂”之后開展，旨在與學(xué)生進(jìn)入“翻轉(zhuǎn)課堂”之前相比。

調(diào)查統(tǒng)計(jì)的結(jié)果的中位數(shù)如圖1所示?？梢钥闯觯焊黜?xiàng)能力提升的中位數(shù)分別提高了8、5、6、6、6、8、7、7分。由此可得出結(jié)論：大部分學(xué)生認(rèn)為：這樣的課堂可以全方位多角度鍛煉他們的能力。

此外需要指出，有兩名學(xué)生除了認(rèn)為討論對(duì)理解知識(shí)點(diǎn)的能力有所提高之外，其余各方面同之前相比沒有提高，說明這樣的課堂模式對(duì)他來說效果不佳。我們?cè)谝粚W(xué)期的授課過程中堅(jiān)持不輕易放棄每一個(gè)學(xué)生，但如果這種模式給學(xué)生帶來太大的壓力使其不堪重負(fù)，需要制定相應(yīng)的退出機(jī)制。

（作者單位為青海大學(xué)）