“翻转课堂”在水利水电工程专业课程中的实证与分析

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摘要：工科专业课程具有知识量大、课时少、对学生理论和实践水平要求较高的特点，传统的教学方法难以同时满足理论和实践的要求。而“翻转课堂”通过课前自学、课中强化和课后升华创新的方式实现了对传统课堂教学的革新。以“翻转课堂”在《水工钢结构》课程中的应用为实例，检验了“翻转课堂”教学方法在工科专业课程中的应用效果。结果表明，学生的学习成绩变化并没有大幅提高，但学生的作业和课程设计的质量有明显提高。要真正实现“翻转课堂”，需要学校、教师及学生在师生角色定位、交流讨论模式等教学模式上做出更多的努力和探索。

关键词：翻转课堂；工科；专业课程；实证与分析

doi：10.16083/ki.1671-1580.2017.03.018

中图分类号：G642.3

文献标识码：A

文章编号：1671-1580（2017）03-0061-04

水利水电工程是中国重要的基础设施和基础产业。“水工钢结构”课程是水利水电工程专业的主干专业课程之一，既涉及材料力学、结构力学等理论知识，又具有较强的实践性。目前，该课程仍采用老师完全讲授、学生无条件听的灌输型教学模式，虽然在教学手段中引入了多媒体教学，但依然存在内容枯燥，学生注意力不集中、不用心听讲并带有一定的厌学情绪等问题。这就需要授课教师在教学方法和教学模式上进行探索、实践和创新，使这门课的讲授生动起来，激发学生的学习兴趣与热情，使学生真正掌握“水工钢结构”课程内容，以提高教学质量。

“翻D课堂”（F1iDped Classroom或InvertedClassroom）是一种混合使用技术和亲自动手活动的教学模式。在翻转课堂中，典型的课堂讲解时间由实验和课内讨论等活动代替，而课堂讲解则以视频等其他媒介形式由学生在课外活动时间完成。国内学者对该方法进行了相关研究，张跃国等认为“翻转课堂”是“混合了直接讲解与建构主义的学习”的一种混合学习方式，相对于传统教学模式更有利于发挥学生的主观能动性；田爱丽等认为“翻转课堂更加符合学生的学习规律”；张新明等认为“翻转课堂”在课外真正进行了深入学习的同时，高效利用课堂时间进行学习经验的交流与观点的相互碰撞能够深化学生的认知；刘震等人指出，在“翻转课堂”中教师转变成为了学习的指导者和促进者，而学生则转变成为主动研究者。上述研究表明“翻转课堂”与传统教学方法存在根本的不同和明显的优势，但其研究主要集中在对“翻转课堂”的介绍和教学模式的理论探究等方面。从问题一理论一实践角度分析探讨工科专业课程“翻转课堂”教学方法的研究还较少。基于此，本文从“水工钢结构”课程教学过程中客观存在的问题出发，以2015年春季学期开展的“水工钢结构”课程“翻转课堂”教学实践研究为基础，分析“翻转课堂”教学法在水利水电工程专业课程中的实践过程、方法与注意事项，促进课堂教学改革。

一、“水工钢结构”课程教学现状

（一）知识点多，课时量少

“水工钢结构”课程内容多、信息量大，且对理论与实践要求较高。加上该课程涉及到《水利水电工程钢闸门设计规范》和《钢结构焊接规范》等相关设计规范的约束性、公式的经验性和问题的多解性，也给上课教师提出了较高的要求。而与之相对应的是近年来国内很多高校普遍推行的通识教育，使得很多专业课的课时得到不同程度的压缩。“水工钢结构”课程亦不例外，国内高校水利水电工程专业的课时普遍偏低，例如清华大学、武汉大学、河海大学和四川大学等均为32学时。

（二）学生对课程的认识程度不够，力学基础薄弱

从实际应用情况来看，钢筋混凝土结构在日常生活中经常涉及的居住建筑、写字楼、商场和工业厂房中的应用比例均高于钢结构，钢结构现在还仅仅局限于应用在单层工业厂房，大跨度结构、高耸结构、大型水利枢纽工程以及高层及超高层建筑中，使得学生对钢结构的认识不足，甚至有些学生认为将“钢筋混凝土结构”课程掌握好在今后的工作中就完全够用了，至于“水工钢结构”课程影响不大。同时，水工钢结构属于专业基础课，实践性较强，要求学生具有较好的力学基本功，但在教学过程中发现相当一部分学生甚至连最基础的力学基本概念都不清楚，使其在学习过程中对“水工钢结构”课程产生畏惧感。

（三）现有的教学方法滞后

传统的教学方法主要以老师讲、学生听的“满堂灌”教学方式为主，单纯的讲授以及板书会使得学生上课注意力难以集中，虽然在课堂中教师穿插提出一些问题让学生思考，但基本没有师生互动，课堂上学生学习的积极性不高。随着信息技术的发展，多媒体技术在现在的课堂中广泛应用，不仅能直观、形象、生动地展现图例和工程应用，而且增加了课堂信息量，在一定程度上弥补了教师授课时“一支粉笔、一本书、一块黑板、一张嘴”的不足。但在应用过程中存在课程内容信息量大、进度快，导致学生对新的知识点内容来不及思考而被动接受的问题。

二、“水工钢结构”课程的“翻转课堂”实施过程

笔者借鉴Robert Talber和卢强的研究成果，结合“水工钢结构”课程特点和大学生的学习特征，设计了包括“课前自学、课中强化、课后升华创新”三个阶段的“翻转课堂”实施过程，如图1所示：

（一）课前自学阶段

在“翻转课堂”中，知识的传授一般由授课教师提供的教学课件来完成。这一阶段的主要目的是让学生初步完成知识点的接受、理解。在“水工钢结构”课程实践中，首先将事先准备好的课件共享到网络硬盘或直接发送给学生，并在前一节课结束时布置下一次课程讲授的内容。其次，学生通过观看教学课件，对知识点产生一定理解和思考，通过课前自学，带着问题进入课堂。

（二）课中强化阶段

在“水工钢结构”课程“翻转课堂”实践中，我们积极思考和收集学生在自学过程中可能存在的问题以及学生容易忽略的细节。在课堂中对问题、讲授内容的重点和难点进行讲解，并向学生抛出一些具体的实例和问题，让学生通过已经学习和掌握的知识进行自主探究或协作学习，同时引导学生对所学的知识点进行更深层次的思考，教师最后对知识点和讨论的问题进行梳理，加深学生对知识点的理解。

（三）课后升华创新阶段

通过课前自学和课中强化两个阶段，学生对课程章节知识点已基本理解并掌握，但此时的知识依然是孤立的。在“水工钢结构”课程“翻转课堂”实践中，通过设计知识拓展任务，让学生能够将在该课程中学到的知识与所学过的知识点融合成整w，使学生“知其然，知其所以然”，掌握、理解所学的知识点，促使学生课后进行自主探究和思考，促进知识从单一的“点”扩大到“面”并产生新的知识创新点。

三、“翻转课堂”教学效果分析

专业课程教学效果的优劣，直接影响学生对专业的认知，进而影响学生的发展。教学效果评价要求对教学过程中的各个要素进行评价分析，例如教学质量评价、学生学习效果评价和教学媒介手段评价等。们为此，我们从教学课件及视频效果、课堂教学与交流沟通效果以及学习结果方面对“水工钢结构”课程“翻转课堂”教学方法进行了评价分析，并制作了调查问卷。调查对象为2013级水利水电工程专业的69名本科学生，发放问卷69份，收回69份，有效问卷68份，同时采用SPSS16.0进行统计分析。

（一）教学课件及视频效果分析

从对“水工钢结构”课程教学课件和视频的调查中可以发现，大部分学生认为教学课件、视频在一定程度上能激发他们的学习兴趣，对课程的重点难点有明确的提示，能够有效辅助自身对课程知识点的掌握（如表1所示）。然而，学生普遍反映教学课件互动性评价较差，依然存在一定的“灌输”问题。尤其是知识点比较复杂、以纯理论和计算为主体的部分，在课件制作方面还需要多想办法，多与学生沟通，合理制作学生自学型课件，提高学生课前自学的效果。

（二）课堂教学与交流沟通效果分析

从学生对“翻转课堂”教学效果的评价来看，学生认为该种教学方法较好，但调查中也发现学生在课堂上的交流发言较少（如表2所示），造成课堂活跃度评价不是很理想。产生这种现象的原因不能全部归咎于教师，还应考虑传统的应试教育已经固化了学生对于课堂的认识，同时学生对于课堂讨论存在畏惧心理，害怕问的问题过于简单（被同学笑话）、害怕在课堂和集体面前发言等，所以，课堂活跃程度就不是很理想。因此，要想组织好课堂讨论环节，还需要做好引导工作，营造讨论氛围，培养学生表达自己想法的能力。同时，随着社会经济的发展和信息技术水平的提高，电脑和智能手机已经成为当代大学生的标准配置，要利用微信、QQ、飞信等信息交流软件实现学生在学习中的有效沟通、交流。

（三）综合学习效果分析

在教学中，以教师教学为主体的教学目的被称为教学目标，以学生学习知识为主体的教学目的被称为学习结果。无论是教师教为主体还是学生学为主体，在课程的教学评价中，学生学习和掌握的知识和技能是一门课程教学方法成功与否的主要依据。为了确定“翻转课堂”的教学效果，我们对连续三年的考试效果进行分析（考查知识点基本相同，测试难度接近）。结果表明，学生的学习成绩变化并不是很大，但从批阅的学生作业情况来看，质量的完成较往年有明显提高，同时学生的“水工钢结构课程设计”的完成过程和质量也明显好于前两届学生。

四、“翻转课堂”教学法的思考

（一）教师和学生角色的定位

“翻转课堂”的首要任务是师生定位实现“翻转”。“翻转课堂”不是学生毫无组织的、自由的、随意的学习活动引导下的积极主动的学习，而是在精心设计下的课堂探究活动或讨论。与传统的“教师一书本一课堂”的教学方法不同，“翻转课堂”的教学方式以学生为主体，认为学生是具有较强学习能力的学习者，而老师以辅导答疑的方式促进学生的学习，最终达到教学目标。这就需要教师不断地引导学生、鼓励学生，加强教师与学生、学生与学生之间的交流互动，使学生成为学习知识的主体，让教师从“灌输”“控制”的角色中摆脱出来。

（二）“翻转课堂”的课堂强化组织方式

课堂只有成为师生对话、互动与交流的场所，才能促进“意义溪流”在教师、学生之间的流动，才能实现“在群体中萌生新的理解与共识”。因此，教师在准备讨论问题的时候，应当至少包含以下三个类型的问题：1.事实性问题；2.释义性问题；3.评估性问题。同时，在课堂讨论交流中提出讨论问题时需要注意：（1）问题的提出一定要有针对性和递进性；（2）问题的提出要具有层次性；（3）问题的提出要具有连贯性；（4）问题的提出要具有一定的创新性。同时，尽量从学生近期关注或具有代表性的事物导人，吸引学生加入到讨论中来。

“翻转课堂”不仅仅是相对于传统教学模式的简单“翻转”，而是教师和学生角色、课程教学结构和评价方式上的根本性转变。这种教学方式不仅对教师的教学手段提出了新要求，还对教师在课件制作、案例选取和师生讨论交流内容的设置方面也提出了新的要求。同时，对学生学习能力、解决问题能力和创新思维的构建都提出了新标准。因此，要想在中小学传统教育根深蒂固的前提下，在大学阶段完成师生角色定位、平等交流讨论等教学模式的根本改变，还需要学校、教师及学生做出更多的努力和探索。