翻轉(zhuǎn)課堂在材料科學基礎教學中的應用探索

余 華 朱怡雯 杜 剛 鄭 鑫

（杭州電子科技大學材料與環(huán)境工程學院 浙江·杭州 310018）

在互聯(lián)網(wǎng)時代，人們獲取知識的方式和途徑呈現(xiàn)多元化，學生知識水平參差不齊。傳統(tǒng)教學模式無法實現(xiàn)不同層次學生的分層教學，而且滿堂灌的教育忽視學生的主體意識，導致學生缺乏學習自主性。近年來人們提出了各種先進的教育理念和教學手段[1～3]，取得了一定的改革成效。其中以豐富的現(xiàn)代化信息技術(shù)為支撐的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式最近十幾年被廣泛推廣與應用。翻轉(zhuǎn)課堂教學模式實現(xiàn)了以學生為中心，使學生從原來的被動知識接受者成為知識構(gòu)建和內(nèi)化的主動學習者。

材料科學基礎課程是材料類專業(yè)的一門重要的學科基礎課，為后續(xù)專業(yè)課程的展開起到基礎鋪墊和理論引導的作用。由于這門課程存在知識涉及面廣、內(nèi)容抽象和概念性強等特點，使得學生學習起來枯燥無味，加上灌輸式的傳統(tǒng)教學模式，導致教學效果不理想。如果將翻轉(zhuǎn)課堂適應用于材料科學基礎課程，充分調(diào)動學生的參與度，將激發(fā)學生學習的主動性，實現(xiàn)學生學習能力的提升和對知識的掌握[4]。

1 翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)展和特征

“翻轉(zhuǎn)課堂”于2007年起源于美國科羅拉多州落基山的“林地公園”高中。該校的喬納森·伯爾曼和亞倫·薩姆斯兩名化學教師為了幫助缺席的學生補課，錄制視頻并上傳到網(wǎng)絡。學生在家看教學視頻，而后在課堂上完成作業(yè)，教師對學習中遇到困難的學生進行講解[5]。2011年，由于薩爾曼·可汗創(chuàng)立的一家教育性非營利組織——可汗學院，利用電腦制作出了數(shù)千門教學視頻供學習者在線學習，使得翻轉(zhuǎn)課堂成為全球教育界關(guān)注的新型教學模式。而開放教育資源運動使得大量優(yōu)質(zhì)教學資源涌現(xiàn)，為翻轉(zhuǎn)課堂的開展提供了更多資源支持，進一步促進了翻轉(zhuǎn)教學的發(fā)展。

所謂翻轉(zhuǎn)課堂，是指在互聯(lián)網(wǎng)普及的信息化環(huán)境中，學生在課前觀看教學視頻，自主學習，教師不再占用課堂時間來講授知識，課堂是老師與學生之間和學生與學生之間互動的場所，從而達到更好的教育效果。翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵使其具有如下特征：

1.1 學習流程的重新建構(gòu)

傳統(tǒng)教學模式中學生的學習過程由兩個階段組成：第一個階段是課堂上的知識傳授，教師講解教學內(nèi)容，學生結(jié)合自身已有知識對新知識進行初步理解；第二個階段是課后的知識內(nèi)化，學生對所學新知識進一步理解和內(nèi)化，并通過作業(yè)或練習進行鞏固。翻轉(zhuǎn)課堂教學模式重新建構(gòu)了學習流程，學生在上課前通過教學視頻自主學習完成知識傳授；知識內(nèi)化在課堂上進行，教師對學生的單獨答疑、小組的協(xié)作探究以及師生之間的深入交流可以加深學生對知識的理解，促進學生知識的吸收內(nèi)化。

1.2 課堂主體的轉(zhuǎn)變

翻轉(zhuǎn)課堂教學模式下教師和學生的角色發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，真正實現(xiàn)以學生為主體。在翻轉(zhuǎn)課堂中，教師不是知識傳授者，而是學生學習活動的指導者和促進者，教師不是課堂的中心。而學生則成了課堂的主角，他們不再處于被動接受知識的地位，而是變成了學習的主人。不同層次的學生可以根據(jù)自己的學習能力和時間自由安排課前教學視頻的學習，并發(fā)現(xiàn)自己的疑惑和心得，進而在課堂上與同學和老師進行交流，使得學習更有針對性和主動性，極大地增強學生學習的積極性。

1.3 短小精悍的教學視頻

教學視頻是翻轉(zhuǎn)課堂重要的教學資源，翻轉(zhuǎn)課堂的教學視頻通常短小精悍。一個視頻一般是針對某個特定的問題，具有較強的針對性；視頻長度通?？刂圃趯W生注意力比較集中的范圍內(nèi)，根據(jù)內(nèi)容的難易通常在幾分鐘到二十分鐘左右。這種短小精悍的視頻不僅方便學生進行查找，而且由于時間不長，有利于學生隨時隨地地進行學習。另外由于這些教學視頻具有暫停、回放等多種功能，方便學生根據(jù)自己的理解能力自我控制播放，而不必像在課堂上聽講那樣緊繃神經(jīng)，有利于學生的自主學習。

2 材料科學基礎翻轉(zhuǎn)課堂的教學設計

雖然材料科學基礎近年來也進行了一些教學改革和實踐，但目前主要還是遵循傳統(tǒng)教學模式，滿堂灌的教學模式難以激發(fā)學生的學習興趣，教學效果差，甚至引發(fā)課堂教學危機[6]。在材料科學基礎教學中應用翻轉(zhuǎn)課堂，讓學生成為教學活動的主體，成為知識的操控者，將提高學生的學習動力和興趣。

2.1 課前教學設計

2.1.1 教學內(nèi)容的選定和教學視頻的制作

國外開展翻轉(zhuǎn)課堂教學改革的學科多為理工科類課程。其主要原因在于理工科知識點明確，便于翻轉(zhuǎn)課堂的實施。但在具體實施過程中還要對教學內(nèi)容進行篩選，并不是將一門課程的所有內(nèi)容都通過翻轉(zhuǎn)課堂實現(xiàn)教學。對于能夠利用翻轉(zhuǎn)課堂實施的教學內(nèi)容，利用翻轉(zhuǎn)課堂教學會對學生的學習產(chǎn)生積極的影響；對于不適合使用翻轉(zhuǎn)課堂進行的教學內(nèi)容，需要及時調(diào)整，不能機械套用。對于材料科學基礎課程，章節(jié)中的前言、綜述、涉及較多公式的推導以及過于困難的內(nèi)容并不適用于翻轉(zhuǎn)課堂?？梢赃x擇章節(jié)中較后面的內(nèi)容，在學生掌握了該章中的基本概念的基礎上，實施翻轉(zhuǎn)課堂，這樣學生就可以對知識點進行融會貫通。

教學視頻的內(nèi)容選定之后，就是教學視頻的制作，教學視頻對教學質(zhì)量有很大影響。在設計教學視頻時，教師要從教學目標出發(fā)，以學生的角色去考慮，確定教學視頻的表現(xiàn)形式。教學視頻不僅要概括課程中所講授的基本知識點，還要引起學生的思考，語言詼諧幽默，讓學生在輕松愉快的氛圍中學習。教學視頻也可以使用網(wǎng)絡上與自己教學內(nèi)容相符的優(yōu)秀開放教育資源，提高資源的利用率，也使學生接觸到國際優(yōu)秀教師的最新教學內(nèi)容。

2.1.2 課前學習效果評價設計

教師根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)理論”制定課前針對性練習，合理設計練習題的數(shù)量和難度，以便激發(fā)學生的學習興致。學生在觀看教學視頻之后，要完成教師提前布置好的課前針對性練習，以加強對學習內(nèi)容的鞏固。教師通過課前針對性練習對學生課前學習效果進行評價，以檢測其知識掌握的程度，同時了解課前學習存在的疑問。

2.2 課堂活動設計

2.2.1 探究性問題的確定

課堂探究性的問題需要師生共同確定。從教師的角度，教師需要根據(jù)教學內(nèi)容的重難點以及了解到的學生課前學習的疑問提出一些問題；從學生的角度，學生根據(jù)自己在課前觀看教學視頻、進行課前針對性練習時發(fā)現(xiàn)的疑問及同伴交流中未解決的困難提出一些問題。綜合兩方面來確定用于課堂探究性問題。

2.2.2 獨立研究和協(xié)作探究

在翻轉(zhuǎn)課堂的課堂活動中，教師應該注重培養(yǎng)學生的獨立學習能力和協(xié)作探究能力。學生根據(jù)理解與興趣選擇探究性問題后，首先獨自對所選的探究性問題進行研究，然后選擇相同探究性問題的學生集合在一起進行協(xié)作式整體探究，通過充分的討論交流對問題進行深入的理解，真正達到知識的內(nèi)化。

2.3 評價體系設計

翻轉(zhuǎn)課堂的評價體系是多維度、多方式的。不但注重對學習結(jié)果的評價，更加注重對學習過程的評價。評價內(nèi)容中期末考試成績的比例下降，學習過程評價的比例上升，包括課前學習效果、提出問題情況和課堂獨立解決問題的評價，以及協(xié)作探究能力的評價等多方面。

3 結(jié)語

翻轉(zhuǎn)課堂是一種教學模式的創(chuàng)新，其實施真正是以學生為教學主體，充分調(diào)動學生學習的主動性，不斷激發(fā)學生的學習潛力和熱情，是對課堂教學結(jié)構(gòu)的根本性變革。材料科學基礎的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式還處于嘗試階段，需結(jié)合本專業(yè)學生特點、培養(yǎng)目標和課程內(nèi)容不斷的進行教學模式的設計優(yōu)化，使翻轉(zhuǎn)課堂對材料科學基礎的教學起到積極的促進作用。