翻轉(zhuǎn)課堂模式與虛擬實驗教學(xué)平臺相結(jié)合的實踐教學(xué)改革研究

王籃儀+羅通

摘 要：傳統(tǒng)的教學(xué)模式都是教師口授、板書，學(xué)生耳聽、筆記，教師能根據(jù)學(xué)生及時反饋的信息，了解學(xué)生對所學(xué)知識的理解程度，并據(jù)此調(diào)整教學(xué)策略以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的，而傳統(tǒng)的實驗教學(xué)亦是如此。這種被動接受知識的方式，致使大多數(shù)學(xué)生逐漸養(yǎng)成一種不愛問、不想問“為什么”，也不知道要問“為什么”的麻木習(xí)慣，從而形成一種盲目崇拜書本和老師的思想?！胺D(zhuǎn)課堂”模式逐漸走進(jìn)大學(xué)課堂，也將是未來教學(xué)模式的趨勢。

關(guān)鍵詞：教學(xué)模式；實驗教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂

傳統(tǒng)的教學(xué)模式不僅束縛了學(xué)生的思維發(fā)展，也使學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性漸漸喪失，甚至被迫學(xué)習(xí)，根本體會不到學(xué)習(xí)的快樂。且由于社會的進(jìn)步，科技的發(fā)展，使得知識更新?lián)Q代的周期大大縮短，對人才的培養(yǎng)也提出了更高的要求。

翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新型的教學(xué)模式，對于學(xué)生而言，是學(xué)習(xí)的一種轉(zhuǎn)變；對于教師而言，則是教學(xué)的一種轉(zhuǎn)變，故對于學(xué)生、教師來說都存在巨大的意義。但翻轉(zhuǎn)課堂同樣存在很多不足的地方。翻轉(zhuǎn)課堂更多地能夠調(diào)動學(xué)生的積極性，使學(xué)生從教學(xué)活動中 “客體”身份轉(zhuǎn)化為“主體”，學(xué)生能夠自己掌控學(xué)習(xí)。但問題也來了，學(xué)生是否真的能主動學(xué)習(xí)？學(xué)習(xí)進(jìn)度，學(xué)習(xí)成果該怎么檢驗，并不是所有學(xué)生在課堂上都能勇于提出自己的問題，怎樣讓這類的學(xué)生也能將學(xué)習(xí)疑惑告知老師，這是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，也是當(dāng)下“翻轉(zhuǎn)課堂”模式要解決的問題。

虛擬仿真實驗教學(xué)依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展實驗，達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)目的。

虛擬仿真實驗教學(xué)能充分體現(xiàn)虛實結(jié)合、相互補充、能實不虛的原則，實現(xiàn)真實實驗不具備或難以完成的教學(xué)功能。高風(fēng)險和惡劣環(huán)境下，不能完成的不可逆操作，由高成本、高消耗或大型和全面的培訓(xùn)，提供可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的實驗項目。結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂模式與虛擬實驗教學(xué)平臺，讓實驗教學(xué)更深入、更多元化。

1 課題的研究意義

通過該教改課題的研究，針對實踐教學(xué)，將虛擬實驗教學(xué)平臺應(yīng)用到教學(xué)管理中，與“翻轉(zhuǎn)課堂”模式相結(jié)合，更好地培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需求的專業(yè)技能強的應(yīng)用型人才。通過兩種模式的結(jié)合培養(yǎng)，避免學(xué)生課前不預(yù)習(xí)，上課無法進(jìn)入狀態(tài)，從而跟不上課程進(jìn)度；兩種模式的結(jié)合，能更好地避免學(xué)生學(xué)習(xí)成績兩極分化的情況；通過虛擬實驗教學(xué)平臺的管理，能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行跟進(jìn)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)有一定的強制性監(jiān)督，能夠監(jiān)督學(xué)生是否按時完成階段性的作業(yè)、成果等要求，并且教師通過虛擬實驗教學(xué)管理平臺對學(xué)生的問題進(jìn)行回應(yīng)，對學(xué)生每一個階段對學(xué)習(xí)的掌握程度有一定的了解，從而達(dá)到教學(xué)目的，讓學(xué)生更好地受益于課程學(xué)習(xí)。學(xué)生在上課前先預(yù)習(xí)且答完問題方可上實驗課，有效地縮短上課時間，讓學(xué)生接觸更多的實踐項目；加入了學(xué)生自主實踐課程的時間，補充因?qū)嶒炘O(shè)備不齊全而無法完成的實驗；通過虛擬實驗教學(xué)管理平臺，學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)更多實驗內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能夠自主設(shè)計電路，理論結(jié)合實際，使理論知識更扎實，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

在翻轉(zhuǎn)課堂模式下，學(xué)生可以在課上完成基礎(chǔ)實驗，且自主進(jìn)行課下實驗設(shè)計，并根據(jù)教師在平臺上發(fā)的專業(yè)學(xué)科在社會中應(yīng)用的視頻了解社會的發(fā)展動態(tài)，以及完成教師設(shè)計的相關(guān)題目，促進(jìn)學(xué)生與社會的聯(lián)系，并結(jié)合虛擬實驗教學(xué)平臺，教師進(jìn)行管理、監(jiān)督，使學(xué)生動手能力得到本質(zhì)性的提高。為本地培養(yǎng)出更多適合當(dāng)?shù)匾约罢麄€社會發(fā)展的應(yīng)用型人才。

2 研究內(nèi)容、目標(biāo)和關(guān)鍵問題

2.1 研究內(nèi)容

（1）利用翻轉(zhuǎn)課堂模式的優(yōu)勢，結(jié)合虛擬實驗教學(xué)平臺，將實驗教學(xué)課時以1∶1的比例分為課上基礎(chǔ)課和課下實踐兩個部分。

（2）針對學(xué)校本身的實驗設(shè)備，將基礎(chǔ)實驗的操作過程進(jìn)行視頻錄制，課前傳到虛擬實驗教學(xué)平臺上，設(shè)置相關(guān)問題，學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)通過后再進(jìn)入實驗室操作；并將一些簡單有趣的設(shè)計視頻傳到平臺中，在學(xué)校提供相關(guān)元器件的基礎(chǔ)上，學(xué)生可動手學(xué)習(xí)，提高學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)識和學(xué)習(xí)的興趣。

（3）教師在平臺上出設(shè)計類型的題目，學(xué)生在此之前已經(jīng)進(jìn)行過相關(guān)的基礎(chǔ)類型的題目，有一定的基礎(chǔ)，但知識較零散，不能有效地結(jié)合，且不能進(jìn)行更好的實際應(yīng)用。通過設(shè)計類的題目，學(xué)生能對某個知識體系或某個階段的學(xué)習(xí)有一個整體的鍛煉和認(rèn)知，且教師可在設(shè)計題目過程中融入實際生產(chǎn)應(yīng)用中的簡單的設(shè)計，讓學(xué)生試著完成，以此讓學(xué)生對當(dāng)下專業(yè)的發(fā)展情況有一個認(rèn)知。

2.2 研究目標(biāo)

（1）利用翻轉(zhuǎn)課堂模式的優(yōu)勢，結(jié)合虛擬實驗教學(xué)平臺，將實驗教學(xué)課時分為兩個部分，課上基礎(chǔ)實驗課時以及課下安排的自主實踐，鼓勵學(xué)生發(fā)散思維，自主設(shè)計實踐課程。

（2）結(jié)合虛擬實驗教學(xué)平臺，根據(jù)學(xué)校自身的實驗設(shè)備，將基礎(chǔ)實驗的操作過程進(jìn)行視頻錄制，將視頻傳到管理平臺，并設(shè)置相關(guān)問題，學(xué)生在上課前先預(yù)習(xí)且答完問題方可上實驗課，有效地縮短上課時間，在此基礎(chǔ)上增強學(xué)生的動手能力。

（3）通過虛擬實驗教學(xué)平臺，讓學(xué)生進(jìn)行更多硬件實驗上達(dá)不到的難度和深度的實踐，學(xué)生可以通過虛擬仿真平臺，自行設(shè)計跟自己學(xué)習(xí)程度相符合的實驗，且可以由淺入深地進(jìn)行仿真學(xué)習(xí)，避免了傳統(tǒng)式教學(xué)的弊端。學(xué)生可自行進(jìn)行階段性學(xué)習(xí)和鞏固，在設(shè)計過程中還可對老師進(jìn)行提問，根據(jù)老師的解答和提示，學(xué)生對自己的設(shè)計不斷修改，加深對知識點的了解，學(xué)習(xí)效果明顯。

（4）基于虛擬實驗教學(xué)平臺，學(xué)生能夠在課堂上針對教師所講授的內(nèi)容進(jìn)行提問，課后也能夠在平臺上給老師留言，促進(jìn)學(xué)生與教師之間的交流和了解。

2.3 擬解決關(guān)鍵問題

上述4個改革目標(biāo)的關(guān)鍵問題都是翻轉(zhuǎn)課堂與虛擬實驗教學(xué)平臺相互配合及其兩者的相關(guān)性。

該難點通過本課程組教師間及與經(jīng)驗豐富的教師間的探討、本課程組教師對翻轉(zhuǎn)課堂的掌控以及對學(xué)生的監(jiān)督力度進(jìn)行解決。

3 實施方案及可行性分析

3.1 實施方案

（1）課上基礎(chǔ)課則將整個實驗的原理及操作簡單概括，隨機讓學(xué)生動手做實驗，遇到問題再個別指導(dǎo)；自主實踐則在網(wǎng)上出更深一層的設(shè)計實驗，將實驗要求呈現(xiàn)在管理平臺上，讓學(xué)生自行設(shè)計，學(xué)校提供相關(guān)元器件，并要求學(xué)生將自己操作的過程及實現(xiàn)結(jié)果錄制視頻，視頻中要體現(xiàn)出要求的要點，作為成果提交到平臺上以便老師檢驗。

（2）結(jié)合虛擬實驗教學(xué)平臺，可以結(jié)合線上仿真，線下進(jìn)行實驗儀器的操作雙管齊下的教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)改革，讓更多的學(xué)生參與到真正的學(xué)習(xí)中，而不是觀望的狀態(tài)。

（3）在平臺上針對每個學(xué)習(xí)階段出相關(guān)的設(shè)計題目，分層次由淺入深出題，基礎(chǔ)不夠扎實的學(xué)生也能根據(jù)教師的引導(dǎo)進(jìn)行實驗設(shè)計，基礎(chǔ)好的學(xué)生則可以進(jìn)而做更高難度的題，且結(jié)合當(dāng)下科技實際應(yīng)用，設(shè)計相關(guān)題目或作為理論思考探究或作為實踐操作作為課外題目。

（4）在虛擬實驗教學(xué)平臺上，學(xué)生根據(jù)自己遇到的問題向老師發(fā)出提問，教師給予解答；教師同樣可以將知識重點難點詳解提供到平臺上，學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

3.2 可行性分析

以三亞學(xué)院為例。三亞學(xué)院理工學(xué)院已購入風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司的虛擬實驗教學(xué)平臺一套。該產(chǎn)品的優(yōu)點有：提升教學(xué)效果、完成不可能的實驗、增強課堂趣味性、豐富課堂教學(xué)形式、方便高效的教學(xué)輔助工具。同時三亞學(xué)院有自己的慕課平臺，平臺上有豐富的教學(xué)資源，教師可以在平臺上學(xué)習(xí)，并且可以將視頻共享到我們的管理平臺上，學(xué)生可自行觀看視頻，加深對專業(yè)的理解和專業(yè)的發(fā)展情況的了解。并且教學(xué)視頻錄制已在進(jìn)行中，預(yù)計本學(xué)期可以完成一部分的教學(xué)視頻的資源共享，讓學(xué)生能夠在課前自主觀看視頻，課中教師可不用再進(jìn)行細(xì)致的講解，學(xué)生可自行操作實驗，教師進(jìn)行答疑，以達(dá)到事半功倍的效果。

4 本課題的特色與創(chuàng)新之處

（1）實驗技術(shù)創(chuàng)新：采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，結(jié)合虛擬實驗教學(xué)平臺，融入實驗教學(xué)，彌補傳統(tǒng)儀器的不足，發(fā)揮翻轉(zhuǎn)課堂以及虛擬實驗教學(xué)平臺的優(yōu)勢，降低實驗設(shè)備的成本，提高實驗設(shè)備的利用率。

（2）教學(xué)理念創(chuàng)新：通過實驗技術(shù)改革，對傳統(tǒng)實驗教學(xué)進(jìn)行質(zhì)的改革，使理論知識的學(xué)習(xí)與實驗驗證相配合，改變學(xué)校教育與社會發(fā)展脫節(jié)的現(xiàn)象，提高學(xué)生對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)興趣和動手能力。

（3）能力培養(yǎng)創(chuàng)新：通過先進(jìn)的實驗技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力。