高校工科实验教学中翻转课堂教学模式的应用探究

摘要：随着教学理念的不断发展和更新，翻转课堂的教学模式在国内教学领域中得到日益广泛的应用。本文主要阐述了将翻转课堂运用在高校的工科课程实验中，并且针对“一阶测试系统”的课程实验进行了翻转课堂的设计和效果探究。

研究结果表明，将翻转课堂教学模式应用在高校工科实验教学将对学生的自主学习能力、实际操作能力带来显著的提升。

关键词：翻转课堂；高校工科实验教学；课程实验

一、问题的提出

近年来，我国各类高校纷纷加大对实验室的建设投入以改善学习实践教学条件，积极探索并不断开展实践教学改革，这不仅有效促进了在校大学生工程实践能力和创新创业能力的提升，而且还为实现国家创新创业人才的培养目标奠定了坚实基础[1]。大多数的工科专业理论课程都会配备一定学时的课程实验，实验教学的设置一方面巩固了学生的理论学习知识点，另一方面是将枯燥的书本和动手操作结合起来，提高了学生的实践能力。但是，传统的课程实验教学模式普遍采用实验前学生自主预习、实验时教师进行简明的原理阐述和实验操作、实验后学生完成实验报告。教学方式单一，课程实验课时有限，实验过程中教师讲解耗时、学生效率偏低，这些不仅仅容易使学生对实验产生挫败感，并且往往很难真正地将实践与理论知识进行融会贯通。因此，探究如何解决这一现象就显得尤为重要。

二、翻转课堂的内涵

翻转课堂是与传统教学过程有较大差异，是将传统的教学结构和教学理念颠倒过来实现对传统课堂的变革。翻转课堂教学模式起源于国外一些中小学教师的尝试，并随着世界教育改革不断深化、信息技术与课程的深度整合，逐渐成为教育改革的新思潮，亦成为国内教育信息化的热点[2]。

翻转课堂的教学模式是，学生在家完成知识的学习，而课堂变成了老师与学生之间以及学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等等，从而达到更好的教学效果。在高等教育的工科实践教学中，如果将翻转课堂的教学理念运用到课程实验的教学中去，将是一个解决上述不良现象的不错方案。

三、结合《一阶测试系统》的实验分析如何进行翻转课堂

本文结合了高校机制专业《机械工程测试》课程中的《一阶测试系统》的课程实验，进行了如下的翻转课堂的设计。

1.根据教学大纲研读教材，设计课程实验任务

在《机械工程测试》的理论课程中，当涉及到测试装置的基本特性知识点的时候，为了加强学生对测试装置动态特性的了解，会以最为简单的一阶测试系统实验举例作为说明。结合教学大纲的学习要求对实验作出实验任务单：学会使用示波器，通过实际操作了解一阶系统的特性，通过数据处理画频谱图。一阶系统的特性和频谱图的绘制方法在理论课中讲解过，但是示波器、实验仪器的操作以及数据处理的方法由于受条件限制无法在课堂讲解，一般会选择在实验室做实验时进行现场讲解。由于操作复杂，一方面讲解的时间耗时较多，大大影响了后续的学生操作时间；另一方面，学生不容易记忆，对后续的实验带来不便。通过“翻转课堂”的微视频，实验前可以让学生提前在课下观看示波器的使用、了解实验仪器的操作方法。

2.制作微视频和任务单

微视频任务单对学习微视频起引导作用，学生在观看微视频前需要清楚任务单内容。任务单内容应该包括：①提出学习微视频达到的目标；②列出看视频的任务，以任务驱动，问题导向；③提出观看视频时的困惑点。

微视频的制作在实验室进行，由于涉及到示波器的使用、一阶测试系统的操作、实验数据的处理三方面的内容，故分开录制了三个小视频，使得每个小视频的录制时间在10分钟左右， 避免时间过长影响学生注意力。录制的微视频应对整个实验过程有着指导性作用，要避免直接给出全部实验操作，以至于学生直接照本宣科地进行模仿性实验，应该保留一定的自主性给学生。

制作好的微视频可以通过网络共享给学生，要求学生在实验前根据任务单要求在课下观看完微视频。

3.进行实验室现场实验的设计

在得到学生学完微视频的反馈基础上，进行实验室现场实验的设计，其内容应包括以下几个方面：①考查学生对于微视频中的关键点是否吸收：例如在实验过程中可以进行示波器的基本操作的巡查，或者要求学生在进行自主性实验前必须先完成微视频中的示例性实验，并且询问实验原理等等。②合理设计自主性实验：学生在实验室必然是以实际动手操作为首要任务，所以合理得设计自主性实验非常关键。学长在观看完微视频以后，应该有足够的能力去独立完成这些自主性实验。③协作性展示：实验过程应以学生分小组协同完成去展开，便于合作探究与讨论。

四、实施结果与总结

《一阶测试系统》的课程实验通过翻转课堂教学模式的改革，使得学生的积极性和自主学习能力得到了明显的提高，动手能力加强，实验效率得到了明显的提升。经过此次改革尝试，虽然将翻转课堂的教学模式运用在课程实验上取得了一定的显著效果，但是仍然存在一些需要改进的地方：一方面在于视频的制作，如何制作一个吸引学生并且短小精悍的学前视频还有待进一步研究和改善；另一方面在于学生的学习自主性，在此次的微视频反馈环节可以看出仍然有部分同学没有认真观看视频，甚至存在一小部分同学没有观看微视频的现象，如何进一步提升学生观看微视频的有效性同样也有待研究和改善。

翻转课堂的主要目的就是，学生在通过实验前自主学习的基础上，充分利用实验室时间进行高效的实验操作，促使学生将实际操作与课本融会贯通实现知识的内化。为了达到知识内化效益的最大化，翻转课堂教学模式必须涵盖“学、测、研”三个环节[3]：在学的环节，学生通过观看微视频自主完成实验知识内容的学习；在测的环节，教师需要进行实验巡查和要求学生完成实验报告，以测促学；在研的环节，通过师生互动、生生互助开展协作学习、相互交流，以达成问题解决，促进知识的内化和吸收。随着翻转课堂教学模式的日益提倡，相信在不久的将来这种创新型教学模式将会逐步走进高校，成为未来课堂的一种发展趋势。

参考文献：

[1]郭志達，华菊翠.面向创新创业能力培养的地方高校实践教学改革研究[J] 高等农业教育，2015（11）：56-60.

[2]董黎明，焦宝聪.基于翻转课堂理念的教学应用模型研究[J].电化教育研究，2014（17）：108-113.

[3]齐心.翻转课堂在高校实验教学中的应用研究[A].学科探索，2017（31）：61-62.

作者简介：陈向诗瑶（1990- ），女，湖北武汉人，硕士，武汉工程大学邮电与信息工程学院教师。