基于MOOC環(huán)境下“工程熱力學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探索與實(shí)踐

張淑秘，蔣迪，張?zhí)m，宋顯波

基于MOOC環(huán)境下“工程熱力學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探索與實(shí)踐

張淑秘，蔣迪，張?zhí)m，宋顯波

（吉林建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118）

在MOOC環(huán)境下，結(jié)合高?！肮こ虩崃W(xué)”課程，構(gòu)建基于MOOC環(huán)境下翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式并進(jìn)行應(yīng)用與探索。通過(guò)課程教學(xué)改革證明翻轉(zhuǎn)課堂有益于教師教學(xué)理念的升級(jí)，主體由傳統(tǒng)課堂中的“教師”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生”，并將傳統(tǒng)課堂教學(xué)漸次延伸到網(wǎng)上學(xué)習(xí)當(dāng)中，讓越來(lái)越多的學(xué)生解放了手腳，成為學(xué)習(xí)真正的主人，有助于學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)和自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)能力的養(yǎng)成，促進(jìn)終身學(xué)習(xí)理念的樹(shù)立。

MOOC；翻轉(zhuǎn)課堂；工程熱力學(xué)；探索實(shí)踐

隨著多媒體技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，社會(huì)信息化日益加快，各種新型的教學(xué)模式逐漸涌現(xiàn)，高等學(xué)校的教育理念、教學(xué)媒介以及教學(xué)方式均發(fā)生了巨大變化。在線公開(kāi)課“慕課”（MOOC）已經(jīng)滲透到高等教育領(lǐng)域，給高等教育帶來(lái)了深刻的變革，與此同時(shí)翻轉(zhuǎn)課堂這種新興的教學(xué)手段掀起了一場(chǎng)教育變革[1]。

“工程熱力學(xué)”是許多專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課，對(duì)于建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)學(xué)生學(xué)好這門課，對(duì)今后從事工程應(yīng)用及管理、科學(xué)研究等非常重要。目前各高校在“工程熱力學(xué)”教學(xué)過(guò)程中大多仍采用傳統(tǒng)課堂講授的模式，傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在忽視學(xué)生創(chuàng)新性思維發(fā)展、學(xué)生個(gè)性化需求以及生生間、師生間的互動(dòng)等問(wèn)題[2]。為此，基于MOOC環(huán)境下“工程熱力學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式為探究課堂教學(xué)改革提供了新的方向，“慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師講學(xué)生聽(tīng)的被動(dòng)局面，充分發(fā)揮了學(xué)生的主動(dòng)性和參與性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了建環(huán)專業(yè)本科生的教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 “工程熱力學(xué)”教學(xué)面臨的問(wèn)題

“工程熱力學(xué)”課程的特點(diǎn)是邏輯性強(qiáng)、理論抽象，內(nèi)容相互交叉滲透，是一門高度理論化的課程，更是一門難教、難學(xué)的課程[3]。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式主要以教師講授為主，學(xué)生課后練習(xí)為輔，授課方式單一，課堂上教師僅僅只是完成了講解任務(wù)，學(xué)生被動(dòng)地接受大量的定律、方法等，不能培養(yǎng)學(xué)生建立批判思維、靈活運(yùn)用專業(yè)知識(shí)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提出解決問(wèn)題的方法[4]。這種學(xué)生處于被動(dòng)的地位的填鴨式教學(xué)方法，不利于提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，通常是教師付出了大量的精力，教學(xué)效果卻非常不好。為了提高“工程熱力學(xué)”的教學(xué)效果，各高?！肮こ虩崃W(xué)”課程組不斷進(jìn)行探索、實(shí)踐和改革，但大多為傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的變革。目前，將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于“工程熱力學(xué)”的教學(xué)環(huán)節(jié)仍處于空白階段。因此，本文在“工程熱力學(xué)”教學(xué)中實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，力爭(zhēng)找尋適合本校、本專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)的“工程熱力學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，提升本專業(yè)的教學(xué)效果。實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式將虛擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，學(xué)生既可從異地計(jì)算機(jī)上觀察實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理過(guò)程，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程虛擬，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 “工程熱力學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)與實(shí)施

本課題基于本校清華在線教育綜合平臺(tái)，建立“工程熱力學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，擬在作者所在學(xué)校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)2016級(jí)1班、2班進(jìn)行試點(diǎn)。

作者結(jié)合“工程熱力學(xué)”知識(shí)點(diǎn)及學(xué)生注意力集中時(shí)間特點(diǎn)（根據(jù)心理學(xué)特點(diǎn)，人的注意力最集中時(shí)長(zhǎng)為10～ 15 min）錄制相關(guān)知識(shí)點(diǎn)及習(xí)題微視頻（10～15分鐘/段）。同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)多個(gè)教師錄制（部分知識(shí)點(diǎn)聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)知名高校教師協(xié)助完成），將所有視頻掛在學(xué)校網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，學(xué)生通過(guò)手機(jī)APP登錄自己賬號(hào)，選擇相關(guān)教師授課微視頻，隨時(shí)隨地點(diǎn)擊學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并進(jìn)行課前測(cè)試。

學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)向其任課教師提交相關(guān)問(wèn)題。教師收集學(xué)生提出的疑難問(wèn)題，非共性問(wèn)題教師單獨(dú)進(jìn)行分析講解，隨時(shí)予以解答，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)。

課堂上，教師根據(jù)學(xué)科前沿知識(shí)、學(xué)生的興趣點(diǎn)及學(xué)生提出的共性問(wèn)題，開(kāi)展一系列教學(xué)討論。同時(shí)，設(shè)有討論小組、同伴互評(píng)等多種形式以適應(yīng)不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生的需要，課堂上還設(shè)有難度升級(jí)的練習(xí)，以適應(yīng)考研及學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異的學(xué)生。學(xué)生帶著問(wèn)題參加課堂討論活動(dòng)，教師由傳統(tǒng)型教師變?yōu)閷?dǎo)師型教師，引導(dǎo)學(xué)生內(nèi)化知識(shí)，提升學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

實(shí)驗(yàn)教師錄制實(shí)驗(yàn)操作微視頻、編寫(xiě)模擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件并上傳在線教育綜合平臺(tái)，學(xué)生課前自行觀看網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)微視頻，了解實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)及數(shù)據(jù)處理過(guò)程；登錄實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的模擬操作、數(shù)據(jù)仿真處理等，并將處理后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)中遇到的困難上傳實(shí)驗(yàn)教師客戶端。實(shí)驗(yàn)教師對(duì)數(shù)據(jù)及問(wèn)題進(jìn)行梳理，非共性問(wèn)題單獨(dú)予以解答。

實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)學(xué)生模擬仿真數(shù)據(jù)及學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的共性問(wèn)題在課堂予以講解。教師與學(xué)生共同討論、解決實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)，并設(shè)計(jì)具有一定探索性的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，采用學(xué)生自主報(bào)名的方式展開(kāi)。

每章授課結(jié)束后，學(xué)生登錄系統(tǒng)進(jìn)行本章模擬考試，任課教師進(jìn)行隨機(jī)課堂考試，考試成績(jī)計(jì)入期末總成績(jī)。期末考試總成績(jī)采?。赫n前學(xué)習(xí)20%+課堂討論20%+隨機(jī)測(cè)試10%+實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)10%+期末考試40%構(gòu)成模式。

對(duì)比實(shí)行翻轉(zhuǎn)課堂的建環(huán)061、062與傳統(tǒng)教學(xué)模式的建環(huán)163、164四個(gè)班級(jí)學(xué)生成績(jī)并結(jié)合問(wèn)卷調(diào)查，總結(jié)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與不足，修改“工程熱力學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革模式，推進(jìn)本專業(yè)其他課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的進(jìn)程?！肮こ虩崃W(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式如圖1所示。

圖1 “工程熱力學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

3 翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施教學(xué)效果

“工程熱力學(xué)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式于2017年在建環(huán)專業(yè)161、162班開(kāi)展教學(xué)試點(diǎn)，另外建環(huán)163、164仍然采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下的學(xué)生課堂出勤率、課堂表現(xiàn)、注意力集中程度及課堂參與度均優(yōu)于傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中學(xué)生更愿意獨(dú)立解決學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，并且學(xué)生能做到提前預(yù)習(xí)，主動(dòng)觀看教學(xué)視頻，學(xué)生訪問(wèn)教學(xué)視頻的情況如圖2所示，積極提出學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生積極參與“工程熱力學(xué)”開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)并能做到提前預(yù)習(xí)。很多學(xué)生結(jié)合專業(yè)知識(shí)，能提出創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)思路；而傳統(tǒng)教學(xué)學(xué)生課堂參與度低、學(xué)習(xí)興趣薄弱。

圖2 學(xué)生訪問(wèn)MOOC教學(xué)視頻的情況

對(duì)比兩種教學(xué)模式學(xué)生期末成績(jī)，如圖3和圖4所示，可以看出，采取翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的班級(jí)學(xué)生成績(jī)總體較高，平均分為75.20分，優(yōu)秀的學(xué)生占比7.84%，及格率95.10%；良好以上的學(xué)生占36.27%。

而傳統(tǒng)教學(xué)模式的班級(jí)學(xué)生平均分為63.05，比翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式低12.15分；優(yōu)秀率為1.96%，比翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式低5.88個(gè)百分點(diǎn)；及格率為67.65%，比翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式低27.45個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)比兩張成績(jī)分析可以看出，傳統(tǒng)教學(xué)模式低分?jǐn)?shù)段學(xué)生（低于40分）占比14.72%，這部分學(xué)生主要由于缺乏學(xué)習(xí)熱情，主動(dòng)學(xué)習(xí)能力差，課堂聽(tīng)課效果不佳，最終導(dǎo)致期末成績(jī)偏低。由此可見(jiàn)，由于教學(xué)模式的改變，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了學(xué)生的成績(jī)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

圖3 建環(huán)163、164傳統(tǒng)課堂教學(xué)學(xué)生期末成績(jī)分布

圖4 建環(huán)161、162采取翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)學(xué)生期末成績(jī)分布

4 結(jié)語(yǔ)

本文在MOOC環(huán)境下，結(jié)合作者所在高?！肮こ虩崃W(xué)”課時(shí)大幅減少的教學(xué)改革現(xiàn)狀，以翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念為指針，構(gòu)建了基于MOOC背景下工程熱力翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，為本專業(yè)教學(xué)體系中的其他課程教學(xué)改革提供一定的參考。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的應(yīng)用與探索，有益于教師教學(xué)理念的升級(jí)，主體由傳統(tǒng)課堂中的“教師”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生”，將傳統(tǒng)課堂教學(xué)漸次延伸到網(wǎng)上學(xué)習(xí)當(dāng)中，讓越來(lái)越多的學(xué)生解放了手腳，成為學(xué)習(xí)真正的主人，有助于學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)和自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)能力的養(yǎng)成，促進(jìn)終身學(xué)習(xí)理念的樹(shù)立。

［1］劉亞，華紅艷，王超梁，等.MOOC時(shí)代電路課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)探索與實(shí)踐［J］.河北教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017（26）：68-71.

［2］唐萍，王再?gòu)?qiáng)，陶麗紅，等.“翻轉(zhuǎn)課堂”在“農(nóng)藥學(xué)”課程教學(xué)中的探索與實(shí)踐［J］.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)），2019（13）：129-133.

［3］高蓬輝，張東海，王義江，等.以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)改革［J］.教育教學(xué)論壇，2017（4）：133-134.

［4］李夢(mèng)迪，朱小敏，朱輝，等.基于CDIO模式下的“工程熱力學(xué)”教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.教育教學(xué)論壇，2017（3）：108-109.

G434

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.13.018

2095－6835（2020）13－0049－02

張淑秘（1980—），女，博士，副教授，建環(huán)專業(yè)負(fù)責(zé)人。

〔編輯：張思楠〕