翻轉(zhuǎn)課堂模式下機(jī)械工程材料課程教學(xué)綜合改革探析

孟麗娜 羅玉梅 李瑞芳 劉丹丹

鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 新鄭 451100

翻轉(zhuǎn)課堂模式是指學(xué)生在課前或課外觀看視頻講解，自主學(xué)習(xí)，教師不再占用課堂時(shí)間來(lái)講授知識(shí)，課堂變成了老師學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動(dòng)的場(chǎng)所，包括答疑解惑、合作探究等，從而達(dá)到更好的教育效果。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展且普及的背景下，課堂教學(xué)發(fā)生了巨大的變化，視頻資源在課堂中的應(yīng)用愈加廣泛，極大地改善了課堂教學(xué)質(zhì)量。機(jī)械工程材料課程涉及內(nèi)容較多，包括材料組織、性能、熱處理等，教學(xué)難度較高。在實(shí)際教學(xué)中，教師不僅要明確教學(xué)大綱要求，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)合理的教學(xué)方案，還要了解學(xué)生認(rèn)知水平、身心發(fā)展特征，堅(jiān)持因材施教的理念。針對(duì)比較抽象的知識(shí)概念，如果采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，很難滿(mǎn)足學(xué)生學(xué)習(xí)需求，不僅學(xué)生難以理解，而且教學(xué)模式呆板，會(huì)導(dǎo)致課堂氛圍沉悶，影響教學(xué)效果。目前，國(guó)內(nèi)高校機(jī)械工程材料課程采用翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式并不普遍。因此，教師應(yīng)該積極引進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂模式，根據(jù)機(jī)械工程材料課程教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)綜合改革，有效提升教學(xué)效果。

一、課程概述

機(jī)械工程材料課程是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的基礎(chǔ)課，該課程教學(xué)質(zhì)量會(huì)直接影響人才培養(yǎng)效果。該課程具有很強(qiáng)的理論性，學(xué)生需要學(xué)習(xí)很多概念［1］。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，由于沒(méi)有具體的邏輯推導(dǎo)過(guò)程，也沒(méi)有生動(dòng)的工程制圖，尤其在晶體結(jié)構(gòu)、配位數(shù)等理論知識(shí)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生很難理解，在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易感到枯燥，影響學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。一些微觀結(jié)構(gòu)知識(shí)很難與宏觀知識(shí)銜接，造成學(xué)生難以將課程中學(xué)習(xí)的內(nèi)容融會(huì)貫通。根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況可知，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，因?yàn)橹R(shí)零散導(dǎo)致學(xué)習(xí)混亂，影響學(xué)習(xí)效率。從根本上分析，不僅因?yàn)檎n程難度大，還因?yàn)楹芏鄬W(xué)生學(xué)習(xí)能力不足，教師教學(xué)方法不合理等。

根據(jù)教學(xué)大綱，該課程旨在使學(xué)生掌握工程材料和熱處理相關(guān)理論知識(shí)，使學(xué)生熟悉常用工程材料的組織、成分、性能之間的關(guān)系，可以根據(jù)零件使用性能要求進(jìn)行選材，并采取有效的熱處理方法，具備工藝路線(xiàn)的初步安排能力。為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，教師應(yīng)該根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)、教學(xué)要求，采取多樣化的教學(xué)方式和翻轉(zhuǎn)課堂模式，提升教學(xué)直觀性，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度。

二、翻轉(zhuǎn)課堂的特點(diǎn)和實(shí)踐要求

（一）特點(diǎn)

翻轉(zhuǎn)課堂最早為美國(guó)林地公園的高中化學(xué)教師使用，為了使學(xué)生可以在家中學(xué)習(xí)，教師錄制了教學(xué)視頻。翻轉(zhuǎn)課堂就是使用音頻、視頻等教學(xué)資源和資料展開(kāi)教學(xué)，在課堂中給學(xué)生分享素材資料，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，扎實(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)［2］。在課堂教學(xué)過(guò)程中，預(yù)留充足的互動(dòng)時(shí)間，基于問(wèn)題導(dǎo)向理念引導(dǎo)學(xué)生思考，不斷探索新問(wèn)題，滿(mǎn)足各項(xiàng)學(xué)習(xí)與聯(lián)系需求。在2011 年，翻轉(zhuǎn)課堂在我國(guó)開(kāi)始推廣并逐漸普及，設(shè)置多個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后在各類(lèi)學(xué)校推行。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展后，各類(lèi)慕課平臺(tái)興起，翻轉(zhuǎn)課堂的建設(shè)更加廣泛，各個(gè)平臺(tái)為課程教學(xué)提供了豐富的資源支持與技術(shù)支持。翻轉(zhuǎn)課堂主要利用視頻資源進(jìn)行教學(xué)，具有以下特點(diǎn)。

第一，教學(xué)視頻短小精悍。從實(shí)際教學(xué)可以看出，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)視頻普遍只有幾分鐘到十幾分鐘的時(shí)長(zhǎng)，每個(gè)視頻以某個(gè)問(wèn)題為核心，具有針對(duì)性，查閱方便［3］。不僅如此，視頻長(zhǎng)度與學(xué)生注意力可集中時(shí)長(zhǎng)接近，可以確保學(xué)生在高度集中的狀態(tài)下學(xué)習(xí)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)分享視頻，學(xué)生可以自主控制，進(jìn)行暫停、慢放、重放等操作。

第二，教學(xué)信息清晰直觀。視頻可以展示豐富的內(nèi)容，除了語(yǔ)言講解，還包括圖片、音樂(lè)、文字等多種呈現(xiàn)形式，與單純的口述教學(xué)完全不同，可以營(yíng)造更真實(shí)的情境，不僅吸引學(xué)生注意力，還能直觀清晰地呈現(xiàn)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

第三，對(duì)學(xué)習(xí)流程進(jìn)行重構(gòu)。學(xué)習(xí)過(guò)程可以分為信息傳遞和吸收內(nèi)化兩個(gè)階段，翻轉(zhuǎn)過(guò)程重構(gòu)了學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，在課前實(shí)現(xiàn)信息傳遞，利用教學(xué)視頻和教師在線(xiàn)輔導(dǎo)進(jìn)行預(yù)習(xí)。利用課堂互動(dòng)實(shí)現(xiàn)吸收內(nèi)化，使教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)困境，并且予以幫助和指導(dǎo)，同時(shí)學(xué)生之間也可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)知識(shí)吸收。

第四，便于復(fù)習(xí)檢測(cè)。學(xué)生觀看視頻后，可以提出問(wèn)題，檢測(cè)學(xué)習(xí)成果，判斷學(xué)習(xí)情況。如果一些問(wèn)題無(wú)法解答，則可以反復(fù)觀看學(xué)習(xí)。利用云平臺(tái)匯總問(wèn)題，使教師了解學(xué)習(xí)難點(diǎn)［4］。學(xué)生在復(fù)習(xí)中也可以利用視頻，通過(guò)重復(fù)觀看鞏固深化、溫故知新。

（二）實(shí)踐要求

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，教師必須遵循相應(yīng)的實(shí)踐要求，確保教學(xué)效果。

第一，教師應(yīng)樹(shù)立革新完善的信念。觀念會(huì)影響行為，為改善教育行為，需要先創(chuàng)新教育觀念。翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施過(guò)程中，教師要打破傳統(tǒng)教育觀念的束縛，堅(jiān)定革新、創(chuàng)新的信念。

第二，具備教育信息化素養(yǎng)。翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施過(guò)程中，需要使用各種信息技術(shù)，操作各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，對(duì)教師信息化素養(yǎng)要求較高［5］。教師應(yīng)熟練應(yīng)用Word、Excel 等軟件，并且了解慕課平臺(tái)的功能模塊，保障視頻編制質(zhì)量，根據(jù)需求共享資源。

第三，掌握教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)。很多教師認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂的重點(diǎn)在于視頻制作，實(shí)際不然，應(yīng)該將重點(diǎn)放在討論和互動(dòng)上，培養(yǎng)學(xué)生的自主性，堅(jiān)持因材施教，使每個(gè)人的優(yōu)勢(shì)得到發(fā)揮。

第四，實(shí)現(xiàn)角色轉(zhuǎn)換。教師從原本的灌輸者、管理者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者、啟發(fā)者。學(xué)生則從被動(dòng)學(xué)習(xí)的受教者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)思考的探索者。家長(zhǎng)角色也發(fā)生改變，需要成為學(xué)生的輔助者、合作者。

三、翻轉(zhuǎn)課堂在機(jī)械工程材料中的應(yīng)用方式

（一）分析學(xué)情

在翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的過(guò)程中，為確保實(shí)施效果，教師需要先分析學(xué)生學(xué)情，結(jié)合實(shí)際制定教學(xué)方案。機(jī)械工程材料涉及理論知識(shí)多，很多教師采用講授法進(jìn)行教學(xué)，課堂枯燥乏味，大部分學(xué)生不愿意學(xué)習(xí)該課程。從學(xué)生的角度分析，很多學(xué)生大學(xué)物理、工程圖學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)薄弱，且認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)能力有限，所以學(xué)習(xí)效率不高，亟待革新教學(xué)方案，使學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。

（二）制定策略

在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)該將課堂質(zhì)量作為核心，對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理分組。大部分班級(jí)人數(shù)在30 ～60 人之間，教師面對(duì)的教學(xué)人數(shù)較多，通過(guò)分組的方式降低教學(xué)難度?？梢詣澐譃? ～8 人小組，采用合作學(xué)習(xí)的方式，促進(jìn)學(xué)生之間交流互動(dòng)、相互評(píng)價(jià)、取長(zhǎng)補(bǔ)短［6］。選擇符合本課程學(xué)習(xí)的分組方式，每個(gè)成員承擔(dān)不同角色，充分發(fā)揮學(xué)生特長(zhǎng)，使知識(shí)學(xué)習(xí)更加簡(jiǎn)單全面；在授課環(huán)節(jié)，教師可以適當(dāng)進(jìn)行方式翻轉(zhuǎn)。利用視頻分享的方式，使學(xué)生自學(xué)內(nèi)容，然后在課堂中結(jié)合預(yù)習(xí)問(wèn)題進(jìn)行討論與拓展?；诨ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)便捷地共享與交流，營(yíng)造良好的互動(dòng)環(huán)境。根據(jù)具體教學(xué)流程，設(shè)計(jì)不同的方案，注意細(xì)節(jié)把控，提升教學(xué)效果；師生角色翻轉(zhuǎn)也十分重要，通過(guò)提問(wèn)的方式引導(dǎo)思考和探究，使學(xué)生思維更加活躍［7］。小組成員可以根據(jù)視頻內(nèi)容、教學(xué)任務(wù)共同進(jìn)行課后討論、備課交流、視頻錄制等，然后在課堂中講解，使學(xué)生從學(xué)的角色翻轉(zhuǎn)為教的角色，深化學(xué)生對(duì)教學(xué)的感受，培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)、總結(jié)、創(chuàng)新等能力。

（三）確定步驟

結(jié)合機(jī)械工程材料課程內(nèi)容，先將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行碎片化處理，明確可以進(jìn)行翻轉(zhuǎn)的知識(shí)點(diǎn)，然后制作微視頻，并將視頻共享給學(xué)生，利用視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)。視頻觀看結(jié)束后，小組針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行討論，然后總結(jié)知識(shí)點(diǎn)并提出新問(wèn)題，錄制問(wèn)題視頻并提交。教師收集各個(gè)問(wèn)題視頻并分類(lèi)整理，綜合分析后設(shè)計(jì)課堂答疑環(huán)節(jié)。如果教師在視頻中設(shè)置了作業(yè)任務(wù)，則小組分工實(shí)施，制作作業(yè)視頻后提交，然后在課堂中評(píng)價(jià)學(xué)生作業(yè)。在角色翻轉(zhuǎn)方面，教師根據(jù)教學(xué)方案逐步落實(shí)教學(xué)計(jì)劃，學(xué)生收集各項(xiàng)知識(shí)材料，制作授課視頻并向教師提交，以此實(shí)現(xiàn)師生角色翻轉(zhuǎn)。

四、基于翻轉(zhuǎn)課堂的機(jī)械工程材料課程教學(xué)綜合改革

（一）課內(nèi)課外結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)

在翻轉(zhuǎn)課堂的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)械工程材料課程教學(xué)進(jìn)行綜合改革。不僅要實(shí)現(xiàn)課內(nèi)與課外內(nèi)容的融合拓展，還要精簡(jiǎn)課內(nèi)講授內(nèi)容，在原本教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上減少20%～30%，根據(jù)需求增加0.5 ～2 倍的課外學(xué)時(shí)。具體而言，結(jié)合實(shí)際制定教學(xué)改革方案，根據(jù)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)需求，對(duì)原本的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行修訂，減少20%的課內(nèi)學(xué)時(shí)，將原本的28 學(xué)時(shí)減少為22學(xué)時(shí)，同時(shí)課外學(xué)時(shí)增加14 個(gè)。教師在正式教學(xué)前，將音頻、視頻等數(shù)字材料分享給學(xué)生，根據(jù)教師設(shè)置的學(xué)習(xí)任務(wù)與教學(xué)計(jì)劃，學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，了解課程理論知識(shí)。課堂時(shí)間用于師生互動(dòng)，解答學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的疑問(wèn)，結(jié)合教學(xué)實(shí)際布置課堂作業(yè)。采用課內(nèi)外結(jié)合的方式，解決課程理論多、學(xué)習(xí)難等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)課上課下一體化教學(xué)，滿(mǎn)足學(xué)生各類(lèi)學(xué)習(xí)需求。

例如，在金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶章節(jié)教學(xué)過(guò)程中，我在授課當(dāng)中使用了晶體結(jié)構(gòu)基本概念相關(guān)內(nèi)容制作為視頻材料，同時(shí)配合電子教材分享給學(xué)生，學(xué)生在課外了解晶體、非晶體、晶體的球體模型、晶格等概念，并且根據(jù)各個(gè)理論概念提出問(wèn)題。例如，常見(jiàn)晶體缺陷有哪些？在應(yīng)用中有什么影響？在課堂中，我與學(xué)生共同討論學(xué)生提出的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)視頻中學(xué)到的理論知識(shí)進(jìn)行分析，共同探究答案，然后結(jié)合學(xué)生專(zhuān)業(yè)布置課堂作業(yè)，深化學(xué)生的理解和掌握。

（二）線(xiàn)上線(xiàn)下結(jié)合，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性教學(xué)

采用網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)模式，根據(jù)學(xué)生需求開(kāi)發(fā)線(xiàn)上課程，同時(shí)在課堂中引入豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，使課程教學(xué)得到更多輔助支持。利用各類(lèi)慕課平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行線(xiàn)上學(xué)習(xí)，運(yùn)用平臺(tái)中的各項(xiàng)功能監(jiān)督和輔導(dǎo)學(xué)生。在課堂中，開(kāi)展教學(xué)輔導(dǎo)、小組討論等活動(dòng)；在線(xiàn)上，可以組織教學(xué)直播、專(zhuān)題講座等活動(dòng)。學(xué)校應(yīng)該充分發(fā)揮自身的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，加大課程資源引進(jìn)力度，重點(diǎn)引入國(guó)家精品課程和優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)微課，利用豐富的資源指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行線(xiàn)上學(xué)習(xí)。同時(shí)與線(xiàn)下教學(xué)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)的全面創(chuàng)新。例如，運(yùn)用“學(xué)習(xí)通”教育平臺(tái)，使用各種教學(xué)工具、數(shù)據(jù)分析工具，定制各類(lèi)教學(xué)模塊，滿(mǎn)足各種教學(xué)需求。進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻互動(dòng)，學(xué)生可以舉手答題，也可以進(jìn)行隨堂測(cè)試、單元測(cè)試，便于教師檢查學(xué)生學(xué)習(xí)情況。在作業(yè)方面，可以學(xué)生互評(píng)，也可以教師批改，充分了解學(xué)生學(xué)習(xí)中的問(wèn)題，然后幫助學(xué)生采取有效的改進(jìn)措施。覆蓋線(xiàn)下GPS 簽到、隨堂練習(xí)等教學(xué)場(chǎng)景，利用APP、小程序輔助課堂考勤，了解實(shí)施教學(xué)效果并進(jìn)行評(píng)估分析，使教學(xué)效率全面提升，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性教學(xué)。

（三）課堂現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)綜合性教學(xué)

機(jī)械工程材料課程具有一定的實(shí)踐性，學(xué)生不僅要掌握理論知識(shí)，還要在生產(chǎn)實(shí)踐中運(yùn)用各項(xiàng)理論。所以，課堂教學(xué)要與生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)結(jié)合，達(dá)到理實(shí)結(jié)合的教學(xué)效果。根據(jù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)需求，現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)課時(shí)占比至少要達(dá)到15%。可以開(kāi)展2 學(xué)時(shí)課堂教學(xué)，配合4 學(xué)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。彰顯學(xué)習(xí)重點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生操作能力，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，然后自主探究，既要拓寬學(xué)生知識(shí)面，也要提升學(xué)生綜合能力。重點(diǎn)引入機(jī)械工程材料領(lǐng)域中的新技術(shù)、新知識(shí)、新方法，使學(xué)生對(duì)行業(yè)發(fā)展前沿動(dòng)態(tài)全面掌握，為學(xué)生就業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。例如，在《鋼的熱處理》教學(xué)過(guò)程中，筆者通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)使學(xué)生充分了解熱處理的方法、特點(diǎn)及應(yīng)用，保障學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更加全面。

五、結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械工程材料課程教學(xué)過(guò)程中，采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，首先，要了解課程內(nèi)容，深入分析翻轉(zhuǎn)課堂的特點(diǎn)和要求；其次，明確翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)流程；最后，制定教學(xué)綜合改革方案，包括課內(nèi)課外結(jié)合、線(xiàn)上線(xiàn)下結(jié)合、課堂現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合三個(gè)方面，進(jìn)而提升教學(xué)效果和質(zhì)量。