廣西民族大學(xué)化工專業(yè)課程翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)與實(shí)踐*

鐘 磊，吳富奇，周澤廣

(廣西民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西多糖材料與改性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530006)

“十三五”期間，廣西將致力于構(gòu)建成為銜接“一帶一路”的重要樞紐、產(chǎn)業(yè)合作基地和開放合作平臺(tái)。石油化工產(chǎn)業(yè)是廣西重點(diǎn)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。為了適應(yīng)廣西化工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，需要培養(yǎng)大量高素質(zhì)的化工人才。目前，廣西區(qū)內(nèi)設(shè)置化工專業(yè)的高等學(xué)校較少，教學(xué)水平較低。因此，引入先進(jìn)的教學(xué)理念，大膽進(jìn)行教學(xué)改革，提高化工專業(yè)畢業(yè)生的素質(zhì)，成為廣西高?；I(yè)發(fā)展急需解決的問題。

翻轉(zhuǎn)課堂起源于美國，近年來，隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，這種新穎的教學(xué)形式發(fā)展迅速[1-5]。與傳統(tǒng)以課堂講授為主的教學(xué)過程相比較，翻轉(zhuǎn)課堂顯示出明顯的優(yōu)勢。因此，本研究將翻轉(zhuǎn)課堂的理念貫徹到化工教學(xué)實(shí)踐中，探索新的化工專業(yè)課程教學(xué)模式，希望對于廣西各高校培養(yǎng)高素質(zhì)的化工人才，能夠起到一定的參考作用。

1 翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂的課程設(shè)計(jì)在國內(nèi)外已有不少成功的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒[6-10]。本設(shè)計(jì)考慮與原來的傳統(tǒng)教學(xué)計(jì)劃相對應(yīng)，維持課程教學(xué)的延續(xù)性，保障教學(xué)質(zhì)量。因此，原教學(xué)計(jì)劃中的作業(yè)、測驗(yàn)以及考試等部分基本保持不變。而課堂教學(xué)的組織以及所講授的內(nèi)容則做了一定調(diào)整。在班級內(nèi)建立4～5個(gè)學(xué)習(xí)小組，每個(gè)小組8～10人。要求學(xué)生在上課前通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)自主學(xué)習(xí)課程相關(guān)內(nèi)容，縮短課堂講解時(shí)間，每章講解完后，提供一定的小組討論時(shí)間，由教師根據(jù)章節(jié)所需掌握的重點(diǎn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)1～2個(gè)問題給學(xué)習(xí)小組進(jìn)行討論。

本設(shè)計(jì)中在線內(nèi)容的形式主要為與課程內(nèi)容相關(guān)的短視頻以及與之相對應(yīng)的若干測試問題。視頻中包括課堂所使用的PowerPoint課件，實(shí)際生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)演示的錄像等。視頻利用屏幕錄像專家等軟件制作。在視頻中，教師講解課程所需掌握的重點(diǎn)概念，演示主要問題的分析和解決過程。在本設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)課堂視頻中，教師本人盡量避免頻繁出現(xiàn)在畫面中，從而減少學(xué)生在自學(xué)過程中受到的干擾。每段視頻時(shí)間控制在5～10分鐘。傳統(tǒng)課堂一節(jié)課40分鐘所講解的內(nèi)容可以制作成3～4段視頻，由于沒有課堂提問等環(huán)節(jié)打斷，總時(shí)間一般控制在25～30分鐘左右。每個(gè)視頻搭配5～10個(gè)相應(yīng)的測試問題，提供給學(xué)生進(jìn)行自我測試，分值為10～15分。測試題的形式包括判斷題、選擇題和填空題，內(nèi)容主要是視頻中提到的核心概念以及簡單計(jì)算。在線測試的分?jǐn)?shù)占學(xué)生平時(shí)成績的一部分，每個(gè)學(xué)生有三次測試機(jī)會(huì)，選擇最高分計(jì)入分值。學(xué)生必須在規(guī)定期限內(nèi)完成測試，到期后該段測試將被鎖定停止作答，并公布問題答案。在線測試問題與答案以及視頻在隨后課程教學(xué)過程中都保留在教學(xué)平臺(tái)上，學(xué)生可以根據(jù)需要隨時(shí)利用這些資源進(jìn)行課程復(fù)習(xí)。

除了視頻和測試之外，還將設(shè)置與課程相關(guān)的咨詢論壇。根據(jù)課程的教學(xué)進(jìn)度，教師定期在咨詢論壇的在線討論區(qū)解答學(xué)生的各種問題。有價(jià)值的討論被整理成討論串永久保留在論壇的精華區(qū)內(nèi)作為后續(xù)教學(xué)參考。

2 翻轉(zhuǎn)課堂的初步應(yīng)用與效果評價(jià)

2016-2017學(xué)年度第一學(xué)期，在廣西民族大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)2014級的化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)和化工專業(yè)英語課程中初步嘗試采用翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行部分教學(xué)，參與學(xué)生人數(shù)86人。為了評估翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的效果，將兩門課程的期末考試成績與2015-2016年度采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)的2013級期末考試成績進(jìn)行對比。

首先，對兩個(gè)年級兩門課程的期末考試卷面成績平均分、成績標(biāo)準(zhǔn)差以及總評成績通過率進(jìn)行比較，結(jié)果如表1和圖1所示。可以發(fā)現(xiàn)，采用翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行教學(xué)后，2014級學(xué)生兩門課程期末考試的成績都有所提高，專業(yè)英語的卷面平均分由65.7分提高至69.0分，而化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)則由54.9分提高至61.1分。從總評成績的通過率來看，專業(yè)英語由76.4%提高至86.0%，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)由72.2%提高至91.9%，提升效果十分明顯。不僅如此，兩門課程成績的標(biāo)準(zhǔn)差也有所縮小，專業(yè)英語由11.6分縮小為10.0分，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)則由13.2分縮小至12.4分，說明引入翻轉(zhuǎn)課堂后，學(xué)生之間的成績差距在逐漸縮小。

表1 2013級與2014級化工專業(yè)期末考試成績對比

圖1 2013級與2014級化工專業(yè)期末考試平均分對比

為了驗(yàn)證翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是否使學(xué)生成績出現(xiàn)了顯著的提高，采用單側(cè)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)對兩門課程的成績進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。假設(shè)2014級的考試成績與2013級相比，并沒有顯著提高，計(jì)算顯著性水平p。利用Excel中的t檢驗(yàn)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表1所示。根據(jù)計(jì)算，專業(yè)英語的顯著性水平p=0.03，在0.01～0.05之間，說明2014級的專業(yè)英語成績有了顯著提高，而化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)的p=0.001，遠(yuǎn)小于0.01，說明化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)的成績有了極其顯著的提高。

進(jìn)一步對化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程男女學(xué)生的期末考試成績進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。如表2和圖2所示，男女學(xué)生的平均成績都有所提高，平均分分別由52.5和58.6提高至57.0和66.6，標(biāo)準(zhǔn)差也都有所降低，分別由12.7和13.0降低至11.9和10.9。然而，對t檢驗(yàn)顯著性水平進(jìn)行計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，男學(xué)生成績的顯著性水平p=0.07，大于0.05，說明男生的成績并沒有顯著提高，而女學(xué)生成績的p=0.011，說明成績有明顯提升。

表2 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程男女學(xué)生得分比較

圖2 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程期末考試男女學(xué)生平均分比較

最后，將化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)的期末考核內(nèi)容分為概念性考題和計(jì)算題兩大類，分析翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對于不同類型考核內(nèi)容成績的影響，結(jié)果如表3和圖3所示。由結(jié)果可知，在兩次考試中，學(xué)生計(jì)算題的得分并沒有明顯提高，平均分分別為7.4和7.5，顯著性水平p=0.4，遠(yuǎn)高于0.05。得到明顯提高的是概念性考題的部分，平均分由47.4提高至53.6，顯著性水平p=0.00008,遠(yuǎn)小于0.01。這可能是因?yàn)樵诨瘷C(jī)課程設(shè)計(jì)中，著重通過圖表以及視頻范例解說等多種形式強(qiáng)化了每個(gè)章節(jié)的重點(diǎn)概念，使學(xué)生對于各章節(jié)概念的理解得到了很好的強(qiáng)化，但由于目前翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)平臺(tái)還存在一定限制，只能給學(xué)生提供一些簡單的算例進(jìn)行分析，導(dǎo)致他們對于復(fù)雜計(jì)算題的解題能力并沒有得到很好的鍛煉。

表3 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)概念性考題和計(jì)算題得分比較

圖3 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)期末考試概念性考題和計(jì)算題平均得分比較

3 結(jié) 語

綜上所述，本研究嘗試將翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式引入本科化工專業(yè)課程的教學(xué)中，在廣西民族大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)和專業(yè)英語教學(xué)中進(jìn)行了初步實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩門課程的期末考試成績較之前一學(xué)年都有明顯提高，學(xué)生之間成績差距縮小，學(xué)生對于課程重要概念的掌握也有很大進(jìn)步，得分顯著增加。

由于目前本研究還處在初步應(yīng)用階段，不可避免地存在一些問題。在未來的教學(xué)實(shí)踐中，針對這些問題，將對現(xiàn)有翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)和完善。加大計(jì)算內(nèi)容所占比例，探索搭建新的計(jì)算分析在線演示平臺(tái)，提高學(xué)生的計(jì)算分析能力；豐富與廣西區(qū)內(nèi)化工生產(chǎn)實(shí)踐密切相關(guān)的課程內(nèi)容，增強(qiáng)在線內(nèi)容的趣味性，提高學(xué)生參與度；將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到化工原理、化工制圖和化工反應(yīng)工程等更多的專業(yè)基礎(chǔ)課程中，并把成績統(tǒng)計(jì)與問卷調(diào)查等手段相結(jié)合，對教學(xué)效果進(jìn)行全面檢驗(yàn)。希望在3至4年內(nèi)，通過進(jìn)一步的教學(xué)實(shí)踐，積累化工專業(yè)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，建立起較為完善的化工專業(yè)課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)平臺(tái)和教學(xué)評價(jià)體系，為廣西區(qū)內(nèi)各高?；I(yè)開展課堂教學(xué)改革，提供可資借鑒的參考范本。