翻轉(zhuǎn)課堂在“電磁測量”中的研究與實(shí)踐

張勛 林孝工 王成龍

摘? ? 要：在信息化與網(wǎng)絡(luò)化下采取以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，課下網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)、課堂師生互動的翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式，是對“教”與“學(xué)”的顛覆重構(gòu)。文章從“電磁測量”課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀著手，探究了翻轉(zhuǎn)課堂在工科專業(yè)課程教學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略，并提出在電磁測量教學(xué)中有效實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的方案。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂;電磁測量;

中圖分類號：G642.3? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2020）01-0030-03

近年來，翻轉(zhuǎn)課堂受到了國內(nèi)外專家學(xué)者的推崇，在中學(xué)和大學(xué)都進(jìn)行了一些試點(diǎn)和改革，但國內(nèi)由于傳統(tǒng)教學(xué)模式的根深蒂固，從教師和學(xué)生思想上、學(xué)校配套體制和硬件設(shè)施上都很難在短時間內(nèi)進(jìn)行大范圍推廣。為將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在中國落地生根，有些學(xué)者對此進(jìn)行了系統(tǒng)的引介和評述[1-3]，一些一線教師也將其引入到實(shí)際課程教學(xué)中，如劉小晶將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用到“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中，提出了具體實(shí)施方案[4]，姚青榮將翻轉(zhuǎn)課堂在大學(xué)物理教學(xué)中進(jìn)行探索和實(shí)踐[5]，都取得了不錯的效果?！半姶艤y量”是電氣工程與自動化專業(yè)的一門課程，它對培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用電磁基本理論進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計、提高學(xué)生創(chuàng)新、協(xié)作等綜合素質(zhì)方面具有重要的意義。本文以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、協(xié)作能力和動手能力為理念，提高課程教學(xué)質(zhì)量為目的，結(jié)合作者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、科研實(shí)踐和時代發(fā)展的智能化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)優(yōu)勢，對“電磁測量”課程的教學(xué)進(jìn)行大膽改革和探索。

一、“電磁測量”課程的特點(diǎn)

“電磁測量”是研究電學(xué)量、磁學(xué)量以及可轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的各種非電量的測量原理、 方法和所用儀器、儀表的技術(shù)科學(xué)?！半姶艤y量”是一門傳統(tǒng)的電氣專業(yè)本科生課程，不同高校課程名稱略有不同，主要有電氣測量、電工儀表和電磁測量三種。該課程設(shè)置的目的是綜合運(yùn)用電路理論、電磁理論，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)地掌握電磁量量測的基本原理和測量方法。通過學(xué)習(xí)使學(xué)生了解常用儀表的工作原理并掌握其正確的使用方法;掌握常見電學(xué)量、磁學(xué)量的測量原理和測試方法;了解電磁測量誤差的分析方法及其誤差修正方法，掌握數(shù)據(jù)的分析及處理方法;了解電磁參數(shù)的數(shù)據(jù)采集方法及檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu);了解電磁干擾的產(chǎn)生原因及基本的抑制方法;掌握數(shù)字測量的基本方法，使學(xué)生建立良好的電磁測量理論基礎(chǔ)，具備最基本的測試實(shí)踐能力。

“電磁測量”課程的精髓可以概括為三個口訣：經(jīng)典電磁理論要牢記;測量注重“大”和“小”;階段發(fā)展注創(chuàng)新。

二、“電磁測量”課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前，“電磁測量”課程教學(xué)大多數(shù)仍采用填鴨式授課為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式，“填鴨式教學(xué)模式”對于如電磁場、電機(jī)學(xué)等知識點(diǎn)相對集中、偏理論的課程具有易深入、便總結(jié)、利系統(tǒng)化講授的優(yōu)勢，但對于”電磁測量”課程，其涵蓋了電學(xué)、磁學(xué)、數(shù)據(jù)處理、儀器儀表、虛擬儀器、光學(xué)測量、數(shù)字電路和模擬電路等多個課程，傳統(tǒng)教學(xué)模式在實(shí)施過程中存在著以下不足。

（一）知識跨度大、內(nèi)容偏多，學(xué)生儲備不足

“電磁測量”課程涉及的知識雜散跨度大、內(nèi)容偏多，且學(xué)時壓縮、授課時間短，新型測量技術(shù)如光纖測量技術(shù)、虛擬儀器測量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化測量技術(shù)等相關(guān)知識學(xué)生儲備不足，講臺上教師45分鐘的時間往往會講解一個知識點(diǎn)的多個層面或多個知識點(diǎn)，認(rèn)知負(fù)荷理論告訴我們，這種方式所體現(xiàn)的專業(yè)知識反效應(yīng)、冗余效應(yīng)和想象效應(yīng)難以發(fā)揮效用，學(xué)生難以跟上授課節(jié)奏，隱形逃課顯性增多，進(jìn)而顯性逃課比例增大。

（二）學(xué)生創(chuàng)新、探究、批判、質(zhì)疑能力受壓制

據(jù)調(diào)查，“電磁測量”在高校相關(guān)專業(yè)的課程性質(zhì)均是專業(yè)選修課程，通過與學(xué)生交流，同學(xué)期課程多、學(xué)業(yè)和考試壓力大，難以投入太多時間和精力進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，對該課程重視程度不夠。筆者課堂教學(xué)時發(fā)現(xiàn)，學(xué)生活力缺失，“隱形逃課”現(xiàn)象嚴(yán)重;再者學(xué)生認(rèn)知超負(fù)荷，45分鐘填鴨式授課模式壓制了學(xué)生的創(chuàng)新、探究、批判和質(zhì)疑的能力，即使刻意增加課堂的互動性、趣味性和啟發(fā)性，教學(xué)效果也收效甚微。

（三）任課教師相關(guān)科研經(jīng)驗(yàn)不足

為了不拘泥于教材陳舊知識，“電磁測量”教學(xué)大綱增加了虛擬儀器、光學(xué)測量、網(wǎng)絡(luò)化測量等相關(guān)知識點(diǎn)和工程案例，這使得任課教師須具有相關(guān)的知識儲備和科研經(jīng)驗(yàn)，否則，難以領(lǐng)悟現(xiàn)代電磁測量的內(nèi)涵和精髓，而這需要相關(guān)科研項(xiàng)目的支撐或自籌經(jīng)費(fèi)進(jìn)行測量系統(tǒng)的搭建、調(diào)試，但任課教師從精力及經(jīng)費(fèi)上難以支撐，使得教師自身相關(guān)經(jīng)驗(yàn)不足，教學(xué)效果大打折扣。

三、翻轉(zhuǎn)課堂在工科專業(yè)課程中的應(yīng)用

翻轉(zhuǎn)課堂譯自“Flipped Classroom”或“Inverted Class-

room”，是指打破以教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生，將學(xué)習(xí)時間分為課下和課堂。在這種教學(xué)模式下，課堂內(nèi)的寶貴時間，學(xué)生能夠更加主動、探究、批判和質(zhì)疑，從而對所學(xué)知識獲得更深層次的理解[6-7]。為此，結(jié)合工科課程注重實(shí)踐性和動手能力的特點(diǎn)，并充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，將翻轉(zhuǎn)課堂與工科專業(yè)課程緊密結(jié)合研究如下。

（一）充分發(fā)揮手機(jī)微信平臺作用

目前高校學(xué)生普遍學(xué)業(yè)重，壓力大，無法集中精力系統(tǒng)地進(jìn)行課下學(xué)習(xí)，為此可以充分利用手機(jī)微信平臺短、平、快的特點(diǎn)，由任課教師發(fā)布相關(guān)課程的小視頻、小動畫，使得學(xué)生在移動的校園內(nèi)，隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（二）教師課下課上雙線精心準(zhǔn)備

翻轉(zhuǎn)課堂目的在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，充分展現(xiàn)以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)模式[8]，為此對任課教師提出了更高的專業(yè)素養(yǎng)，需要對課下和課上內(nèi)容精心準(zhǔn)備，課下內(nèi)容高度凝練，并具有趣味性、誘導(dǎo)性和新穎性;課上教學(xué)易于快速內(nèi)化，并注重啟發(fā)性、互動性和探究性。

（三）注重實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)及協(xié)作學(xué)習(xí)

工科專業(yè)課開設(shè)的目的不僅要培養(yǎng)學(xué)生工程師的專業(yè)知識和動手能力，還要培養(yǎng)學(xué)生具有工程師的素養(yǎng)，包括自學(xué)能力、協(xié)調(diào)能力、表達(dá)能力和組織能力。為此，工科專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)要體現(xiàn)自主性、設(shè)計性和協(xié)作性，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)按照指導(dǎo)書搭建、實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同的僵化模式，采取學(xué)校經(jīng)費(fèi)支持、教師指導(dǎo)、學(xué)生協(xié)作的模式開展。既能夠鍛煉學(xué)生的專業(yè)知識運(yùn)用，又能夠提高學(xué)生的領(lǐng)導(dǎo)力、執(zhí)行力和溝通力。

（四）加強(qiáng)累加式考核

工科課程培養(yǎng)學(xué)生不僅需要有理性思維和感性思維，還要有協(xié)作學(xué)習(xí)的能力，而僅依據(jù)一張?jiān)嚲砗茈y充分反映學(xué)生的綜合素質(zhì)，造成考試高分，畢業(yè)平庸的現(xiàn)象比比皆是。而大多數(shù)院校實(shí)行的個性化保研制度普遍受到導(dǎo)師與用人單位好評的例子也說明，動手能力和協(xié)作能力強(qiáng)的學(xué)生不僅學(xué)校歡迎、社會也歡迎。因此，工科課程的考核要逐漸向累加式考核方式過渡[9]，即逐步完善以考卷成績、課下學(xué)習(xí)、課程論文、調(diào)研報告、動手能力、協(xié)作能力、設(shè)計能力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等的綜合評價體系，讓學(xué)生踏上社會后真正能夠成為行業(yè)的佼佼者、領(lǐng)導(dǎo)者和開拓者。

四、翻轉(zhuǎn)課堂在“電磁測量”課程的研究與實(shí)踐

依托多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)科研經(jīng)歷，根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)涵以及建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和創(chuàng)造性教學(xué)設(shè)計理念[10]，同時結(jié)合選課學(xué)生潛質(zhì)和課程特點(diǎn)，提出了圖1所示的“電磁測量”課程實(shí)施方案。實(shí)施方案中明確了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)組織過程中的階段以及每個階段的實(shí)施過程、實(shí)施方法以及各個過程中學(xué)生和教師的角色屬性。下面按照翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)組織流程詳述如下。

（一）課程資源開發(fā)

為保證學(xué)生課下學(xué)習(xí)的快捷性、方便性和高效性，須利用信息化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)（如微信公眾平臺、專用學(xué)習(xí)網(wǎng)站平臺）優(yōu)勢構(gòu)建完整的學(xué)習(xí)支持體系，主要包括教學(xué)微視頻和網(wǎng)絡(luò)互動平臺的開發(fā)。

（二）學(xué)生課前學(xué)習(xí)

考慮學(xué)生學(xué)業(yè)重、壓力大，為擺脫傳統(tǒng)依賴一本教材、枯燥乏味授課的模式，每次課上教學(xué)活動之前，教師將精心準(zhǔn)備好的教學(xué)微視頻、PPT或相關(guān)文字材料發(fā)布，以方便學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)，同時，教師提供學(xué)習(xí)導(dǎo)讀，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，并介紹相關(guān)電磁測量的最新技術(shù)及發(fā)展動態(tài)，以激發(fā)學(xué)生的興趣和探索性，并鼓勵學(xué)生提出或記錄無法解決的疑問，以便課中進(jìn)行互動釋疑。

（三）課中師生互動

課中師生互動的目標(biāo)是通過活躍的課堂氣氛來保證以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學(xué)效果，以促進(jìn)知識內(nèi)化的最大化。為此，整個課中活動分為兩種形式，其一，針對課程的基礎(chǔ)知識部分進(jìn)行互動講解，可以課前先期安排部分學(xué)生進(jìn)行知識點(diǎn)的查閱、準(zhǔn)備，課中由學(xué)生講解、教師點(diǎn)評、學(xué)生互動，也可以教師精心準(zhǔn)備，通過提問、啟發(fā)的方式激發(fā)課堂的活躍度和參與性;其二，針對課下學(xué)習(xí)中的爭議、不解的問題進(jìn)行互動釋疑，讓學(xué)生也充分參與進(jìn)來，各抒己見、百家爭鳴，教師做到把控課堂教學(xué)進(jìn)程并不斷提高自己的學(xué)識水平。

（四）實(shí)驗(yàn)設(shè)計協(xié)作

針對“電磁測量”課程的案例性教學(xué)內(nèi)容實(shí)施，是對學(xué)生知識遷移能力、思維能力的訓(xùn)練。實(shí)施方法是教師指導(dǎo)、學(xué)生協(xié)作探究。首先教師根據(jù)課程教學(xué)大綱和自身的科研經(jīng)歷設(shè)計一些跟實(shí)際緊密相連的實(shí)驗(yàn)設(shè)計題目;其次學(xué)生根據(jù)自己的理解和興趣進(jìn)行選題，教師進(jìn)行針對性指導(dǎo);第三，根據(jù)所選題目對學(xué)生進(jìn)行分組，各組再進(jìn)行分工，并指定一位組織者;第四，注重組內(nèi)和組間的協(xié)作探究;第五，課堂成果匯報，匯報人將設(shè)計方案和結(jié)果詳細(xì)講解，同組其他學(xué)生補(bǔ)充，教師和其他組員質(zhì)疑問訊。

此過程中師生充分利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺進(jìn)行協(xié)作探究，教師跟蹤指導(dǎo)，及時發(fā)現(xiàn)問題、及時糾正。同時，學(xué)校提供一定的經(jīng)費(fèi)支持，以保證網(wǎng)絡(luò)平臺的開發(fā)維護(hù)，測量系統(tǒng)硬件軟件的搭建。

（五）成績累加考核

為了更加客觀地評價學(xué)生的綜合素質(zhì)，實(shí)行重能力、求創(chuàng)新的累加式考核方式，掘棄教師考前畫重點(diǎn)、學(xué)生突擊復(fù)習(xí)的考核方式。采取弱化考卷成績，重視課下學(xué)習(xí)效果、課程論文撰寫水平、調(diào)研報告深化程度、課程實(shí)踐課題完成情形、組內(nèi)組間協(xié)作能力、講述質(zhì)詢活躍面貌等的綜合累加式考核模式，充分鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、求知能力和動手能力。

（六）評測反思總結(jié)

通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式實(shí)施過程中取得的成效和存在的問題進(jìn)行客觀的評測、反思和總結(jié)，得出實(shí)施方案在執(zhí)行過程中面臨的挑戰(zhàn)、困難和不足之處，以便在以后的教學(xué)實(shí)踐中不斷完善和改進(jìn)。

五、結(jié)論

依托信息化網(wǎng)絡(luò)化支持下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的顛覆式創(chuàng)新。文中提到的實(shí)施方案在電磁測量教學(xué)實(shí)踐過程中得到了學(xué)生的好評，大大減少了學(xué)生顯性和隱形逃課的比例，課堂氣氛活躍，鍛煉了學(xué)生的動手能力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但在實(shí)踐過程中也遇到了一些問題，如學(xué)生課業(yè)繁重，教師科研教學(xué)任務(wù)繁忙，一定程度影響了該課程新教學(xué)模式的執(zhí)行效果。為此，在以后的教學(xué)實(shí)踐過程，經(jīng)過不斷的改進(jìn)和完善，通過多視角、多模式、多渠道對實(shí)施方案進(jìn)行綜合分析和評價，為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的改革探索反射一絲光亮，折射一抹色彩。

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收稿日期：2019-01-09

作者簡介：張勛（1975—），男，山東菏澤人，哈爾濱工程大學(xué)自動化學(xué)院副教授，博士，主要從事電磁測量技術(shù)研究。

基金項(xiàng)目：哈爾濱工程大學(xué)本科生院“翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在“電磁測量”課程中的研究與實(shí)踐”（JG2017B20）