“翻轉課堂”在水利水電工程專業(yè)課程中的實證與分析

鄭健　王燕

摘要：工科專業(yè)課程具有知識量大、課時少、對學生理論和實踐水平要求較高的特點，傳統(tǒng)的教學方法難以同時滿足理論和實踐的要求。而“翻轉課堂”通過課前自學、課中強化和課后升華創(chuàng)新的方式實現(xiàn)了對傳統(tǒng)課堂教學的革新。以“翻轉課堂”在《水工鋼結構》課程中的應用為實例，檢驗了“翻轉課堂”教學方法在工科專業(yè)課程中的應用效果。結果表明，學生的學習成績變化并沒有大幅提高，但學生的作業(yè)和課程設計的質量有明顯提高。要真正實現(xiàn)“翻轉課堂”，需要學校、教師及學生在師生角色定位、交流討論模式等教學模式上做出更多的努力和探索。

關鍵詞：翻轉課堂；工科；專業(yè)課程；實證與分析

doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2017.03.018

中圖分類號：G642.3

文獻標識碼：A

文章編號：1671-1580（2017）03-0061-04

水利水電工程是中國重要的基礎設施和基礎產(chǎn)業(yè)?！八や摻Y構”課程是水利水電工程專業(yè)的主干專業(yè)課程之一，既涉及材料力學、結構力學等理論知識，又具有較強的實踐性。目前，該課程仍采用老師完全講授、學生無條件聽的灌輸型教學模式，雖然在教學手段中引入了多媒體教學，但依然存在內(nèi)容枯燥，學生注意力不集中、不用心聽講并帶有一定的厭學情緒等問題。這就需要授課教師在教學方法和教學模式上進行探索、實踐和創(chuàng)新，使這門課的講授生動起來，激發(fā)學生的學習興趣與熱情，使學生真正掌握“水工鋼結構”課程內(nèi)容，以提高教學質量。

“翻轉課堂”（F1iDped Classroom或InvertedClassroom）是一種混合使用技術和親自動手活動的教學模式。在翻轉課堂中，典型的課堂講解時間由實驗和課內(nèi)討論等活動代替，而課堂講解則以視頻等其他媒介形式由學生在課外活動時間完成。國內(nèi)學者對該方法進行了相關研究，張躍國等認為“翻轉課堂”是“混合了直接講解與建構主義的學習”的一種混合學習方式，相對于傳統(tǒng)教學模式更有利于發(fā)揮學生的主觀能動性；田愛麗等認為“翻轉課堂更加符合學生的學習規(guī)律”；張新明等認為“翻轉課堂”在課外真正進行了深入學習的同時，高效利用課堂時間進行學習經(jīng)驗的交流與觀點的相互碰撞能夠深化學生的認知；劉震等人指出，在“翻轉課堂”中教師轉變成為了學習的指導者和促進者，而學生則轉變成為主動研究者。上述研究表明“翻轉課堂”與傳統(tǒng)教學方法存在根本的不同和明顯的優(yōu)勢，但其研究主要集中在對“翻轉課堂”的介紹和教學模式的理論探究等方面。從問題一理論一實踐角度分析探討工科專業(yè)課程“翻轉課堂”教學方法的研究還較少?；诖耍疚膹摹八や摻Y構”課程教學過程中客觀存在的問題出發(fā)，以2015年春季學期開展的“水工鋼結構”課程“翻轉課堂”教學實踐研究為基礎，分析“翻轉課堂”教學法在水利水電工程專業(yè)課程中的實踐過程、方法與注意事項，促進課堂教學改革。

一、“水工鋼結構”課程教學現(xiàn)狀

（一）知識點多，課時量少

“水工鋼結構”課程內(nèi)容多、信息量大，且對理論與實踐要求較高。加上該課程涉及到《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范》和《鋼結構焊接規(guī)范》等相關設計規(guī)范的約束性、公式的經(jīng)驗性和問題的多解性，也給上課教師提出了較高的要求。而與之相對應的是近年來國內(nèi)很多高校普遍推行的通識教育，使得很多專業(yè)課的課時得到不同程度的壓縮。“水工鋼結構”課程亦不例外，國內(nèi)高校水利水電工程專業(yè)的課時普遍偏低，例如清華大學、武漢大學、河海大學和四川大學等均為32學時。

（二）學生對課程的認識程度不夠，力學基礎薄弱

從實際應用情況來看，鋼筋混凝土結構在日常生活中經(jīng)常涉及的居住建筑、寫字樓、商場和工業(yè)廠房中的應用比例均高于鋼結構，鋼結構現(xiàn)在還僅僅局限于應用在單層工業(yè)廠房，大跨度結構、高聳結構、大型水利樞紐工程以及高層及超高層建筑中，使得學生對鋼結構的認識不足，甚至有些學生認為將“鋼筋混凝土結構”課程掌握好在今后的工作中就完全夠用了，至于“水工鋼結構”課程影響不大。同時，水工鋼結構屬于專業(yè)基礎課，實踐性較強，要求學生具有較好的力學基本功，但在教學過程中發(fā)現(xiàn)相當一部分學生甚至連最基礎的力學基本概念都不清楚，使其在學習過程中對“水工鋼結構”課程產(chǎn)生畏懼感。

（三）現(xiàn)有的教學方法滯后

傳統(tǒng)的教學方法主要以老師講、學生聽的“滿堂灌”教學方式為主，單純的講授以及板書會使得學生上課注意力難以集中，雖然在課堂中教師穿插提出一些問題讓學生思考，但基本沒有師生互動，課堂上學生學習的積極性不高。隨著信息技術的發(fā)展，多媒體技術在現(xiàn)在的課堂中廣泛應用，不僅能直觀、形象、生動地展現(xiàn)圖例和工程應用，而且增加了課堂信息量，在一定程度上彌補了教師授課時“一支粉筆、一本書、一塊黑板、一張嘴”的不足。但在應用過程中存在課程內(nèi)容信息量大、進度快，導致學生對新的知識點內(nèi)容來不及思考而被動接受的問題。

二、“水工鋼結構”課程的“翻轉課堂”實施過程

筆者借鑒Robert Talber和盧強的研究成果，結合“水工鋼結構”課程特點和大學生的學習特征，設計了包括“課前自學、課中強化、課后升華創(chuàng)新”三個階段的“翻轉課堂”實施過程，如圖1所示：

（一）課前自學階段

在“翻轉課堂”中，知識的傳授一般由授課教師提供的教學課件來完成。這一階段的主要目的是讓學生初步完成知識點的接受、理解。在“水工鋼結構”課程實踐中，首先將事先準備好的課件共享到網(wǎng)絡硬盤或直接發(fā)送給學生，并在前一節(jié)課結束時布置下一次課程講授的內(nèi)容。其次，學生通過觀看教學課件，對知識點產(chǎn)生一定理解和思考，通過課前自學，帶著問題進入課堂。

（二）課中強化階段

在“水工鋼結構”課程“翻轉課堂”實踐中，我們積極思考和收集學生在自學過程中可能存在的問題以及學生容易忽略的細節(jié)。在課堂中對問題、講授內(nèi)容的重點和難點進行講解，并向學生拋出一些具體的實例和問題，讓學生通過已經(jīng)學習和掌握的知識進行自主探究或協(xié)作學習，同時引導學生對所學的知識點進行更深層次的思考，教師最后對知識點和討論的問題進行梳理，加深學生對知識點的理解。

（三）課后升華創(chuàng)新階段

通過課前自學和課中強化兩個階段，學生對課程章節(jié)知識點已基本理解并掌握，但此時的知識依然是孤立的。在“水工鋼結構”課程“翻轉課堂”實踐中，通過設計知識拓展任務，讓學生能夠將在該課程中學到的知識與所學過的知識點融合成整體，使學生“知其然，知其所以然”，掌握、理解所學的知識點，促使學生課后進行自主探究和思考，促進知識從單一的“點”擴大到“面”并產(chǎn)生新的知識創(chuàng)新點。

三、“翻轉課堂”教學效果分析

專業(yè)課程教學效果的優(yōu)劣，直接影響學生對專業(yè)的認知，進而影響學生的發(fā)展。教學效果評價要求對教學過程中的各個要素進行評價分析，例如教學質量評價、學生學習效果評價和教學媒介手段評價等。們?yōu)榇?，我們從教學課件及視頻效果、課堂教學與交流溝通效果以及學習結果方面對“水工鋼結構”課程“翻轉課堂”教學方法進行了評價分析，并制作了調查問卷。調查對象為2013級水利水電工程專業(yè)的69名本科學生，發(fā)放問卷69份，收回69份，有效問卷68份，同時采用SPSS16.0進行統(tǒng)計分析。

（一）教學課件及視頻效果分析

從對“水工鋼結構”課程教學課件和視頻的調查中可以發(fā)現(xiàn)，大部分學生認為教學課件、視頻在一定程度上能激發(fā)他們的學習興趣，對課程的重點難點有明確的提示，能夠有效輔助自身對課程知識點的掌握（如表1所示）。然而，學生普遍反映教學課件互動性評價較差，依然存在一定的“灌輸”問題。尤其是知識點比較復雜、以純理論和計算為主體的部分，在課件制作方面還需要多想辦法，多與學生溝通，合理制作學生自學型課件，提高學生課前自學的效果。

（二）課堂教學與交流溝通效果分析

從學生對“翻轉課堂”教學效果的評價來看，學生認為該種教學方法較好，但調查中也發(fā)現(xiàn)學生在課堂上的交流發(fā)言較少（如表2所示），造成課堂活躍度評價不是很理想。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因不能全部歸咎于教師，還應考慮傳統(tǒng)的應試教育已經(jīng)固化了學生對于課堂的認識，同時學生對于課堂討論存在畏懼心理，害怕問的問題過于簡單（被同學笑話）、害怕在課堂和集體面前發(fā)言等，所以，課堂活躍程度就不是很理想。因此，要想組織好課堂討論環(huán)節(jié)，還需要做好引導工作，營造討論氛圍，培養(yǎng)學生表達自己想法的能力。同時，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和信息技術水平的提高，電腦和智能手機已經(jīng)成為當代大學生的標準配置，要利用微信、QQ、飛信等信息交流軟件實現(xiàn)學生在學習中的有效溝通、交流。

（三）綜合學習效果分析

在教學中，以教師教學為主體的教學目的被稱為教學目標，以學生學習知識為主體的教學目的被稱為學習結果。無論是教師教為主體還是學生學為主體，在課程的教學評價中，學生學習和掌握的知識和技能是一門課程教學方法成功與否的主要依據(jù)。為了確定“翻轉課堂”的教學效果，我們對連續(xù)三年的考試效果進行分析（考查知識點基本相同，測試難度接近）。結果表明，學生的學習成績變化并不是很大，但從批閱的學生作業(yè)情況來看，質量的完成較往年有明顯提高，同時學生的“水工鋼結構課程設計”的完成過程和質量也明顯好于前兩屆學生。

四、“翻轉課堂”教學法的思考

（一）教師和學生角色的定位

“翻轉課堂”的首要任務是師生定位實現(xiàn)“翻轉”?！胺D課堂”不是學生毫無組織的、自由的、隨意的學習活動引導下的積極主動的學習，而是在精心設計下的課堂探究活動或討論。與傳統(tǒng)的“教師一書本一課堂”的教學方法不同，“翻轉課堂”的教學方式以學生為主體，認為學生是具有較強學習能力的學習者，而老師以輔導答疑的方式促進學生的學習，最終達到教學目標。這就需要教師不斷地引導學生、鼓勵學生，加強教師與學生、學生與學生之間的交流互動，使學生成為學習知識的主體，讓教師從“灌輸”“控制”的角色中擺脫出來。

（二）“翻轉課堂”的課堂強化組織方式

課堂只有成為師生對話、互動與交流的場所，才能促進“意義溪流”在教師、學生之間的流動，才能實現(xiàn)“在群體中萌生新的理解與共識”。因此，教師在準備討論問題的時候，應當至少包含以下三個類型的問題：1.事實性問題；2.釋義性問題；3.評估性問題。同時，在課堂討論交流中提出討論問題時需要注意：（1）問題的提出一定要有針對性和遞進性；（2）問題的提出要具有層次性；（3）問題的提出要具有連貫性；（4）問題的提出要具有一定的創(chuàng)新性。同時，盡量從學生近期關注或具有代表性的事物導人，吸引學生加入到討論中來。

“翻轉課堂”不僅僅是相對于傳統(tǒng)教學模式的簡單“翻轉”，而是教師和學生角色、課程教學結構和評價方式上的根本性轉變。這種教學方式不僅對教師的教學手段提出了新要求，還對教師在課件制作、案例選取和師生討論交流內(nèi)容的設置方面也提出了新的要求。同時，對學生學習能力、解決問題能力和創(chuàng)新思維的構建都提出了新標準。因此，要想在中小學傳統(tǒng)教育根深蒂固的前提下，在大學階段完成師生角色定位、平等交流討論等教學模式的根本改變，還需要學校、教師及學生做出更多的努力和探索。