基于虛擬仿真操作和微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探索

冀威 徐宇軒 王韜 王瑞浩

摘 要：以特種能源工程與技術(shù)專業(yè)中含能材料實驗測試技術(shù)——感度測試為例，分析了感度測試實驗的教學(xué)現(xiàn)狀，提出了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，旨在顯著提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與度。借助微課和虛擬仿真操作平臺，通過線上提前發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，課上教師重點講解、虛擬操作訓(xùn)練、實訓(xùn)操作等。實踐證明，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對提高學(xué)生成績以及增強學(xué)習(xí)興趣有積極作用，達到了提高學(xué)生實驗操作的成功性和安全性的目的。

關(guān)鍵詞：特種能源工程與技術(shù); 感度測試; 翻轉(zhuǎn)課堂; 虛擬操作平臺

中圖分類號：G40-057? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? 文章編號：1006-3315（2021）4-112-002

感度是火炸藥在外界刺激作用下能發(fā)生爆炸反應(yīng)的難易程度，是制定火炸藥在制造、儲運、保管、使用中安全技術(shù)規(guī)程的主要依據(jù)[1]。中華人民共和國國家軍用標(biāo)準GJB772A-97《炸藥試驗方法》中明確規(guī)定：為解決炸藥在生產(chǎn)、運輸、儲存、使用等過程中，不可避免的要發(fā)生機械碰撞、擠壓等作用，必須按照測試標(biāo)準和規(guī)范對其進行安全測試[2]。因此，針對火炸藥設(shè)計和安全所開設(shè)的《含能材料實驗測試技術(shù)》，是特種能源工程與技術(shù)專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)核心課程之一，為本專業(yè)學(xué)生未來從事火藥、炸藥、煙火藥等含能材料，火工品、煙火裝置、特種電池等含能器件研究提供理論基礎(chǔ)，同時培養(yǎng)學(xué)生運用理論知識和實驗操作技能對武器系統(tǒng)設(shè)計、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品制造和安全測試的能力。

翻轉(zhuǎn)課堂是指在信息化環(huán)境中，課程教師提供以教學(xué)視頻為主要形式的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生課前觀看和學(xué)習(xí)教學(xué)視頻等學(xué)習(xí)資源，師生在課堂上完成作業(yè)、答疑、協(xié)作探究和互動交流等，最終實現(xiàn)知識內(nèi)化的一種新型教學(xué)模式。近年來，在全國眾多高校中，許多教師已經(jīng)利用翻轉(zhuǎn)課堂進行了教學(xué)改革，如張玉梅[3]等通過翻轉(zhuǎn)課堂形式進行《病原生物學(xué)》的學(xué)習(xí)，促進了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。朱曄[4]等在“雙一流”大學(xué)建設(shè)的背景下，在臨床雙語教學(xué)中引入翻轉(zhuǎn)教學(xué)，通過統(tǒng)一考試和問卷調(diào)查比較兩組教學(xué)效果的差異，發(fā)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂進行教學(xué)的本科生考核成績有顯著提高。

含能材料實驗測試技術(shù)課程具有很高的實踐性和操作性，注重學(xué)生的動手能力、獨立思考能力和綜合素質(zhì)的提高。傳統(tǒng)的教學(xué)模式以及實驗操作教育模式下，學(xué)生在操作過程中因操作步驟不明確導(dǎo)致實驗過程中出現(xiàn)一些不安全因素，給設(shè)備和操作人員帶來一定的不安全性。因此，本文通過課前線上教學(xué)、課堂虛擬仿真操作，借助翻轉(zhuǎn)課堂實現(xiàn)感度測試的學(xué)習(xí)，分析教學(xué)效果，為其他實驗項目提供借鑒意義。

一、感度測試實驗項目教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1學(xué)生理解困難，機械性記憶

本項目依據(jù)國標(biāo)GJB772A-97方法601.2特性落高法進行學(xué)習(xí)和操作。在往屆的學(xué)習(xí)和實驗操作過程中，通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)存在問題較多，從調(diào)查結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)：60%的學(xué)生對實驗操作存在較大問題，而80%的學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析存在疑惑。

1.2教學(xué)手段單一，學(xué)生積極性不高

以往本實驗的測試過程講授都是通過現(xiàn)場演示的方式進行，學(xué)生看完教師操作后一遍后分組進行操作（一組8-12人），由于小組人員過多，教師演示操作過程中部分學(xué)生不認真聽講，導(dǎo)致學(xué)生操作過程中步驟混亂，裝藥模具損壞率較高、安全性低;另外部分學(xué)生由于無法上手操作，主動參與性較差。

1.3教學(xué)評估手段單一

實驗教學(xué)評估手段主要是以學(xué)生提交的實驗報告作為評分的唯一依據(jù)，但僅憑實驗報告，很難獲得學(xué)生對本實驗到底掌握到何種程度，也很難掌握學(xué)生在操作過程中具體哪個環(huán)節(jié)薄弱，無法關(guān)注到學(xué)生們在實驗過程的用心程度。

二、感度測試實驗項目教學(xué)模式改變

2.1實驗教學(xué)思維模式改變

以往實驗教學(xué)模式以實驗前授課為主，主要針對實驗原理和操作步驟進行講解，沒有過多的時間針對學(xué)生難以理解的問題進行重點分析。而翻轉(zhuǎn)教學(xué)打破了這一壁壘。教師利用網(wǎng)絡(luò)平臺下發(fā)學(xué)習(xí)任務(wù)，并在網(wǎng)絡(luò)平臺上放置學(xué)習(xí)資料，學(xué)生可以通過教師分享的學(xué)習(xí)資源進行自主學(xué)習(xí)，對學(xué)習(xí)過程中遇到的難題可以單獨與教師進行一對一交流。在交流過程中，不僅提高了學(xué)生的自主思維能力，而且也通過疑難環(huán)節(jié)的答疑使教師了解到學(xué)生具體哪個環(huán)節(jié)需要以何種方式進行講解，從而可以針對性的進行備課，在教學(xué)過程中做到有的放矢，提高教學(xué)效率。

2.2實驗教學(xué)手段改變

感度測試實驗重在測試過程，因此對學(xué)生的動手能力有很高的要求。通過翻轉(zhuǎn)課堂和虛擬平臺，學(xué)生對感度測試的測試步驟進行分解學(xué)習(xí)，對整個測試過程做到有的放矢。然后再通過虛擬平臺進行虛擬操作，成績在90分以上的才能進行實際操作。通過這一系列的學(xué)習(xí)，不僅提高了實驗的成功率，而且大大減少了在實驗過程中由于違規(guī)操作帶來的各種安全風(fēng)險。

三、感度測試實驗教學(xué)實施過程

3.1課前預(yù)習(xí)

在實際操作前，教師首先通過釘釘網(wǎng)絡(luò)平臺分享感度測試的相關(guān)資料（PPT、視頻和文獻等）。學(xué)生通過在線學(xué)習(xí)，并通過QQ或者釘釘向教師提出自疑問，二者隨時可以進行互動交流。

3.2課中教學(xué)

通過課前預(yù)習(xí)和線上交流，教師了解到學(xué)生對實驗的理解情況和操作過程中可能會遇到的難題，展開針對性的教學(xué)設(shè)計，使學(xué)生能更好地掌握實驗的原理和操作過程。然后學(xué)生在虛擬教學(xué)平臺進行操作，教師通過后臺對學(xué)生的操作流程進行打分，成績達到90分才可進行實際操作。對于成績未能達到90分的學(xué)生，需要分析分數(shù)具體丟失在哪一個步驟，直至達到要求標(biāo)準。進入實訓(xùn)操作后，操作效果較好，不會出現(xiàn)顧此失彼的現(xiàn)象。

3.3考核機制的改善

傳統(tǒng)的考核方式僅限于考勤打卡和實驗報告，這種報告方式會產(chǎn)生很多問題，如許多學(xué)生不認真對待實驗，雖然人在實驗室，但是敷衍了事，實驗后甚至出現(xiàn)抄襲實驗報告的現(xiàn)象，不能有效地對學(xué)生參與實驗的成效進行管理。本著對學(xué)生負責(zé)的態(tài)度，將傳統(tǒng)的考核方式分為三部分進行考核：虛擬操作考核、實際操作考核和線上答辯考核（學(xué)生通過錄視頻的形式講述實驗原理、操作步驟和注意事項等），然后教師根據(jù)這三部分給予最終的評分。

四、結(jié)束語

感度測試實驗是特種能源技術(shù)與工程專業(yè)學(xué)生必備的工程實踐能力，是其從事火藥、炸藥、煙火藥等含能材料，火工品、煙火裝置、特種電池等含能器件工作的必修環(huán)節(jié)。針對特種能源工程與技術(shù)專業(yè)的特點以及在實驗中出現(xiàn)的問題，提出三點建議：1.優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)和實習(xí)內(nèi)容;2.改進實驗教學(xué)手段，提高實驗操作的安全性。3.改進實驗考核機制。爭取探索出適用于特種能源工程與技術(shù)專業(yè)的實驗教學(xué)模式，從而提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

基金項目：1.基金來源：西南科技大學(xué);項目名稱：西南科技大學(xué)教育教學(xué)改革與研究，項目編號：16xn0023;2.基金來源：西南科技大學(xué);項目名稱：西南科技大學(xué)教育教學(xué)改革與研究項目——高能炸藥摩擦感度測試虛擬仿真實驗;項目編號：20xnfz11

參考文獻：

[1]王建麗.對部標(biāo)《乳化炸藥》中撞擊感度和摩擦感度測定方法的幾點看法[J]兵工標(biāo)準化，1997，01：28-29

[2]王愛玉.GJB772A—97《炸藥試驗方法》介紹[J]兵工標(biāo)準化，1999（04）：6-9

[3]張玉梅，喬媛媛，吳玉龍，等.基于虛擬仿真平臺的翻轉(zhuǎn)課堂在醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J]衛(wèi)生職業(yè)教育，2019，037（005）：90-91

[4]朱曄，麥美芳，姜銀蓮，等.“雙一流”大學(xué)建設(shè)背景下基于微信平臺的翻轉(zhuǎn)課堂在臨床雙語教學(xué)中的研究與探討[J]中國高等醫(yī)學(xué)教育，2019，000（004）：61-62