翻轉(zhuǎn)課堂在“材料科學基礎(chǔ)”課程教學中的實踐研究

雷麗文+顧少軒+黃學輝

摘要：翻轉(zhuǎn)課堂是一種新型的教學模式，它將學習的決定權(quán)從教師手中移交給學生，把以“教”為主的教學模式進化為以“學”為主的教學模式。本文主要探討了翻轉(zhuǎn)課堂在“材料科學基礎(chǔ)”課程教學中的實踐研究，對翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)教學的差異及銜接問題提出了分析和解決方案。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；材料科學基礎(chǔ)；教學模式

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）09-0176-02

翻轉(zhuǎn)課堂這一概念，最初來源于2000年J.Wesley Baker在第11屆大學教學國際會議上所發(fā)表的論文[1]。此后經(jīng)過了多次的演化后所逐步形成一種新型的教學模式，其主旨是指在教學過程中，重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間分配，將學習的決定權(quán)從教師手中移交給學生。把以“教”為主的教學模式進化為以“學”為主的教學模式。在這種教學模式下，知識的掌握并不主要是由教師在課堂上所傳授，而是學生通過多種形式自主完成相關(guān)知識的學習。

翻轉(zhuǎn)課堂模式將多種學習方式、教學方法和學習工具結(jié)合在一起，目的就是讓學習從單一的“課堂聽講，課下復習”的教學模式變得更加靈活、主動、具有針對性，讓學生的參與度更強，提高學生學習的積極性[2]。與傳統(tǒng)的教學模式相比，翻轉(zhuǎn)課堂對知識的傳授模式進行了基本的改變，轉(zhuǎn)變了教師和學生的角色，即：讓學生先進行了學習，然后教師再進行反饋式教學，這種顛覆性的教學模式不僅滿足了學生個體的學習需求，還使其更加符合教學規(guī)律。其教學的本質(zhì)是幫助學生實現(xiàn)主動的，有目的性的深度學習。眾所周知，在傳統(tǒng)的教學模式中，教師一直占據(jù)課堂中的主體，學生只能被動地接受教師所講述的內(nèi)容，教師了解學生對知識點的掌握情況主要是從作業(yè)和考試的情況來獲取。而在翻轉(zhuǎn)課堂中，課堂教學中老師只起著引導和輔助的作用，課堂自始至終貫穿著“提出問題，解決問題”，突出了學生在教學過程中的主體地位。學生在課前完成對相關(guān)知識的吸收，在課堂上以討論和質(zhì)疑等多種形式完成對知識的進一步進行消化和深入理解。

一、“材料科學基礎(chǔ)”課程的教學特點及實施翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢

“材料基礎(chǔ)課程”是我校學生所學的最重要，學時數(shù)最多的學科基礎(chǔ)課程。它主要從一級學科層次闡述材料的組成與結(jié)構(gòu)、制備與加工、性質(zhì)、使用性能等材料科學與工程主要規(guī)律。同時，該課程在知識體系構(gòu)造方面也逐步揉和多種材料共同的科學原理及技術(shù)基礎(chǔ)，既突出不同材料的共性，又兼顧不同材料的個性。因此，材料科學基礎(chǔ)課程所傳授的關(guān)于材料的基本共性的相關(guān)知識在基礎(chǔ)課和專業(yè)課程之前起著重要的承上啟下的作用。

在翻轉(zhuǎn)課堂的教學形式中學生課前的自主學習是通過教師事先提供的教學視頻來完成的。因此，其教學活動中的最重要條件之一就是教師所提供的視頻。目前，該課程即將成為“慕課”課程，其教學視頻是根據(jù)教材中的相關(guān)知識點所錄制的。以知識點為基的“慕課”視頻為重點，以學時數(shù)為基的愛課程網(wǎng)上的教學視頻為輔，將兩者相結(jié)合的課前網(wǎng)絡學習將使學生學習能更快的進入學習狀態(tài)，更快的掌握學習重點難點。

二、“材料科學基礎(chǔ)”翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式討論

（一）課程內(nèi)容的設計

翻轉(zhuǎn)課堂雖然是一種新型的能調(diào)動學生學習積極性的教學模式，但其實施并不是在一門課程的教學活動中從頭至尾進行。目前我校的“材料科學基礎(chǔ)課程”的教學是采用傳統(tǒng)的教學模式和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的形式。同時，翻轉(zhuǎn)課堂也不應該是單純地將課堂授課內(nèi)容轉(zhuǎn)移到課堂之外由學生自學就稱之為翻轉(zhuǎn)課堂。實施翻轉(zhuǎn)課堂應對傳統(tǒng)的教學內(nèi)容及學時分配做一個全新的設計。翻轉(zhuǎn)課堂教學內(nèi)容的選取的原則是：章節(jié)中的前言或綜述，或設計太多公式的推導都不適用于翻轉(zhuǎn)課堂。目前，我們在“材料科學基礎(chǔ)”課程中采用翻轉(zhuǎn)課堂的是晶體結(jié)構(gòu)中的層狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)缺陷中的固溶體及固溶體對性能的影響，熔融態(tài)和非晶態(tài)中玻璃的結(jié)構(gòu)學說，擴散中的擴散系數(shù)，固相反應中的影響固相反應的因素等章節(jié)。這些內(nèi)容基本都是該章中的倒數(shù)第一或第二小節(jié)，都為該章中內(nèi)容最主要的部分。學生經(jīng)過前期的內(nèi)容學習，基本掌握了該章中的一些新的基本概念和理念，有了一定的基礎(chǔ)后，再進行翻轉(zhuǎn)課堂的實施就容易多了。如果在每章課程中開始或中期實施，可能學生的主要精力就放在了新的基本概念的理解，若再要求他們對知識點進行融會貫通可能就有一定的難度。

（二）重視課前的準備工作

翻轉(zhuǎn)課堂相對于傳統(tǒng)課堂更加強調(diào)課前的準備的重要性。同時，翻轉(zhuǎn)課堂教學活動能否有效的開展也取決于課前的準備工作。翻轉(zhuǎn)課堂模式讓學生可以在課堂上組成團隊并利用課堂時間進行討論“通過相互協(xié)作#討論共同解決問題”而在實踐過程中，教師在本課程把學生按照意愿組織成若干個小組用于培養(yǎng)學生的團隊歸納組織能力。同時，在課前準備過程中，教師根據(jù)課程內(nèi)容和學生在基礎(chǔ)知識學習中存在的問題，設計出一些跟實際聯(lián)系緊密的應用問題或?qū)⒅R點逐一細化成一系列的具體的問題，即“提出問題”，讓學生帶著問題去觀看教學視頻，并通過書籍，網(wǎng)上圖書館等其他學習資料進行學習。然后通過小組成員自身的理解和感悟?qū)處熖岢龅膯栴}進行討論及分工，通過討論，相互之間可以進行知識點理解的取長補短，相互加深對知識點的理解。最后進行總結(jié)，從而完成知識點的初步學習，即“解決問題”。同時，要求小組針對在討論過程中不確定或者不明白的問題提出2—3個問題用于進行課堂討論。至此，在課前準備中，學生就完成了翻轉(zhuǎn)課堂中提出問題—解決問題—反饋問題這三個步驟。舉例來說，在固溶體對性能的影響中，我們就分成了兩個三個大的討論課題：形成固溶體對結(jié)構(gòu)材料的影響；形成固溶體對功能材料的影響；形成固溶體對擴散及燒結(jié)性能的影響。在形成固溶體對結(jié)構(gòu)材料影響這一討論題下面，我們又提出了一些具體的問題，如在陶瓷材料的增韌中，如何利用形成固溶體對陶瓷材料進行增韌？原本該課程的理論性較強，學生學起來比較枯燥。但翻轉(zhuǎn)課堂中課前準備的這些問題都是和材料的實際應用密切相關(guān)，通過改革，不僅可以提高學生的學習積極性，讓他們感覺枯燥的理論知識是可以解決一些實際的問題。

（三）課堂活動的合理掌控

翻轉(zhuǎn)課堂的課堂活動相對于傳統(tǒng)的課堂有很大的不同，其課堂活動設計的目標是通過課堂活動這一教學形式來保證教學在最大化地開展課前自主學習的基礎(chǔ)上，不斷延長課堂學習時間，提高教學效果，以促進知識內(nèi)化的最大化。而知識內(nèi)化的成效不僅體現(xiàn)在學習者對知識的理解程度，更重要的是體現(xiàn)在學習者對知識的遷移能力方面。為此整個課堂活動分三個步驟進行實施。第一步，老師串講。在課堂中，老師對本次課程的主要教學內(nèi)容和知識點進行串講，由于進行了充分的課前準備工作。第二步，課堂的討論的開展。實施方法是學生按照小組對教師提出的問題進行總結(jié)并提出問題，然后試著由學生之間進行交流解決。針對不能解決的共性問題，教師則分類在課堂上集中引導學生解答；對于個性問題教師則一對一進行指導回答。第三步，知識點的拓展及深化。討論結(jié)束后教師對整個教學過程進行歸納、總結(jié)，同時根據(jù)討論的情況按照學生的學習興趣將知識點進行擴展，并把存在的共性問題反饋至下一次教學設計中。

課堂經(jīng)過翻轉(zhuǎn)以后，教師能有更多的時間與每個人交流，也能及時捕捉到學生在學習過程中的難點及對基本概念和知識體系的理解程度，使師生之間的溝通不是傳統(tǒng)單向的。同時，學生理解知識點不僅僅按照書本上的思路來理解，這樣的課堂教學模式有助于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。

（四）改革考核方式

為了保證翻轉(zhuǎn)課堂的有效實施，我們改革了傳統(tǒng)的課程考核體系，從多角度評價學生的學習情況，首先改革期末考試成績所占的比重。一直以來，“材料科學基礎(chǔ)”課程期末考試所占的比重都為80%，平時成績（含出勤率，作業(yè)）為20%。實施改革后，期末考試成績所占比重為60%。

三、結(jié)束語

教育的目的不僅僅是在知識的傳授，更為重要的是學習能力的培養(yǎng)。綜上所述，翻轉(zhuǎn)課堂的實施正是以學生為教學的主體，充分調(diào)動學生學習的主動性，引導學生自行分析問題解決問題，但是由于此種教學模式還處于嘗試階段，只在有限的章節(jié)實施，仍有許多的不足之處，因此還需要有關(guān)教師不斷地總結(jié)。

參考文獻：

[1]何朝陽，歐玉芳，曹祁.美國大學翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的啟示[J].高等工程教育研究，2014，（2）：148-151.

[2]祝智庭，管玨琪，邱慧嫻.翻轉(zhuǎn)課堂國內(nèi)應用實踐與反思[J].電化教育研究，2015，（6）：66-68.

Study on the Application of Flipped Classroom on Fundamentals of "Materials Science and Engineering"

LEI Li-wen，GU Shao-xuan，HUANG Xue-hui

（Schools of Materials Science and Engineering of WHU，Wuhan，Hubei 430070，China）

Abstracts：Flipped classroom is a new type of teaching mode，which will transfer the decision right from teachers to students，that is，improve the teaching mode to become "learn" as the main teaching mode. The practice of flipped classroom on Fundamentals of Materials Science and Engineering and the connection between the flipped classroom and the traditional teaching are mainly discussed in this paper.

Key words：flipped classroom；Fundamentals of Materials Science and Engineering；teaching mode