广西民族大学化工专业课程翻转课堂的设计与实践*

钟 磊，吴富奇，周泽广

(广西民族大学化学化工学院，广西多糖材料与改性重点实验室，广西 南宁 530006)

“十三五”期间，广西将致力于构建成为衔接“一带一路”的重要枢纽、产业合作基地和开放合作平台。石油化工产业是广西重点发展的支柱产业之一。为了适应广西化工产业的迅速发展，需要培养大量高素质的化工人才。目前，广西区内设置化工专业的高等学校较少，教学水平较低。因此，引入先进的教学理念，大胆进行教学改革，提高化工专业毕业生的素质，成为广西高校化工专业发展急需解决的问题。

翻转课堂起源于美国，近年来，随着信息和网络技术的普及，这种新颖的教学形式发展迅速[1-5]。与传统以课堂讲授为主的教学过程相比较，翻转课堂显示出明显的优势。因此，本研究将翻转课堂的理念贯彻到化工教学实践中，探索新的化工专业课程教学模式，希望对于广西各高校培养高素质的化工人才，能够起到一定的参考作用。

1 翻转课堂设计

翻转课堂的课程设计在国内外已有不少成功的经验可供借鉴[6-10]。本设计考虑与原来的传统教学计划相对应，维持课程教学的延续性，保障教学质量。因此，原教学计划中的作业、测验以及考试等部分基本保持不变。而课堂教学的组织以及所讲授的内容则做了一定调整。在班级内建立4～5个学习小组，每个小组8～10人。要求学生在上课前通过在线学习平台自主学习课程相关内容，缩短课堂讲解时间，每章讲解完后，提供一定的小组讨论时间，由教师根据章节所需掌握的重点内容，设计1～2个问题给学习小组进行讨论。

本设计中在线内容的形式主要为与课程内容相关的短视频以及与之相对应的若干测试问题。视频中包括课堂所使用的PowerPoint课件，实际生产或实验演示的录像等。视频利用屏幕录像专家等软件制作。在视频中，教师讲解课程所需掌握的重点概念，演示主要问题的分析和解决过程。在本设计的翻转课堂视频中，教师本人尽量避免频繁出现在画面中，从而减少学生在自学过程中受到的干扰。每段视频时间控制在5～10分钟。传统课堂一节课40分钟所讲解的内容可以制作成3～4段视频，由于没有课堂提问等环节打断，总时间一般控制在25～30分钟左右。每个视频搭配5～10个相应的测试问题，提供给学生进行自我测试，分值为10～15分。测试题的形式包括判断题、选择题和填空题，内容主要是视频中提到的核心概念以及简单计算。在线测试的分数占学生平时成绩的一部分，每个学生有三次测试机会，选择最高分计入分值。学生必须在规定期限内完成测试，到期后该段测试将被锁定停止作答，并公布问题答案。在线测试问题与答案以及视频在随后课程教学过程中都保留在教学平台上，学生可以根据需要随时利用这些资源进行课程复习。

除了视频和测试之外，还将设置与课程相关的咨询论坛。根据课程的教学进度，教师定期在咨询论坛的在线讨论区解答学生的各种问题。有价值的讨论被整理成讨论串永久保留在论坛的精华区内作为后续教学参考。

2 翻转课堂的初步应用与效果评价

2016-2017学年度第一学期，在广西民族大学化学工程与工艺专业2014级的化工设备机械基础和化工专业英语课程中初步尝试采用翻转课堂进行部分教学，参与学生人数86人。为了评估翻转课堂教学的效果，将两门课程的期末考试成绩与2015-2016年度采用传统课堂教学的2013级期末考试成绩进行对比。

首先，对两个年级两门课程的期末考试卷面成绩平均分、成绩标准差以及总评成绩通过率进行比较，结果如表1和图1所示。可以发现，采用翻转课堂进行教学后，2014级学生两门课程期末考试的成绩都有所提高，专业英语的卷面平均分由65.7分提高至69.0分，而化工设备机械基础则由54.9分提高至61.1分。从总评成绩的通过率来看，专业英语由76.4%提高至86.0%，化工设备机械基础由72.2%提高至91.9%，提升效果十分明显。不仅如此，两门课程成绩的标准差也有所缩小，专业英语由11.6分缩小为10.0分，化工设备机械基础则由13.2分缩小至12.4分，说明引入翻转课堂后，学生之间的成绩差距在逐渐缩小。

表1 2013级与2014级化工专业期末考试成绩对比

图1 2013级与2014级化工专业期末考试平均分对比

为了验证翻转课堂教学是否使学生成绩出现了显著的提高，采用单侧独立样本t检验对两门课程的成绩进行统计分析。假设2014级的考试成绩与2013级相比，并没有显著提高，计算显著性水平p。利用Excel中的t检验函数进行计算，结果如表1所示。根据计算，专业英语的显著性水平p=0.03，在0.01～0.05之间，说明2014级的专业英语成绩有了显著提高，而化工设备机械基础的p=0.001，远小于0.01，说明化工设备机械基础的成绩有了极其显著的提高。

进一步对化工设备机械基础课程男女学生的期末考试成绩进行统计分析。如表2和图2所示，男女学生的平均成绩都有所提高，平均分分别由52.5和58.6提高至57.0和66.6，标准差也都有所降低，分别由12.7和13.0降低至11.9和10.9。然而，对t检验显著性水平进行计算后发现，男学生成绩的显著性水平p=0.07，大于0.05，说明男生的成绩并没有显著提高，而女学生成绩的p=0.011，说明成绩有明显提升。

表2 化工设备机械基础课程男女学生得分比较

图2 化工设备机械基础课程期末考试男女学生平均分比较

最后，将化工设备机械基础的期末考核内容分为概念性考题和计算题两大类，分析翻转课堂教学对于不同类型考核内容成绩的影响，结果如表3和图3所示。由结果可知，在两次考试中，学生计算题的得分并没有明显提高，平均分分别为7.4和7.5，显著性水平p=0.4，远高于0.05。得到明显提高的是概念性考题的部分，平均分由47.4提高至53.6，显著性水平p=0.00008,远小于0.01。这可能是因为在化机课程设计中，着重通过图表以及视频范例解说等多种形式强化了每个章节的重点概念，使学生对于各章节概念的理解得到了很好的强化，但由于目前翻转课堂教学平台还存在一定限制，只能给学生提供一些简单的算例进行分析，导致他们对于复杂计算题的解题能力并没有得到很好的锻炼。

表3 化工设备机械基础概念性考题和计算题得分比较

图3 化工设备机械基础期末考试概念性考题和计算题平均得分比较

3 结 语

综上所述，本研究尝试将翻转课堂的教学形式引入本科化工专业课程的教学中，在广西民族大学化学工程与工艺专业的化工设备机械基础和专业英语教学中进行了初步实践，取得了良好的教学效果。进行教学实验的两门课程的期末考试成绩较之前一学年都有明显提高，学生之间成绩差距缩小，学生对于课程重要概念的掌握也有很大进步，得分显著增加。

由于目前本研究还处在初步应用阶段，不可避免地存在一些问题。在未来的教学实践中，针对这些问题，将对现有翻转课堂内容设计进行改进和完善。加大计算内容所占比例，探索搭建新的计算分析在线演示平台，提高学生的计算分析能力；丰富与广西区内化工生产实践密切相关的课程内容，增强在线内容的趣味性，提高学生参与度；将翻转课堂应用到化工原理、化工制图和化工反应工程等更多的专业基础课程中，并把成绩统计与问卷调查等手段相结合，对教学效果进行全面检验。希望在3至4年内，通过进一步的教学实践，积累化工专业翻转课堂教学经验，建立起较为完善的化工专业课程翻转课堂教学平台和教学评价体系，为广西区内各高校化工专业开展课堂教学改革，提供可资借鉴的参考范本。