基于思维型的“食品工程原理”翻转课堂教学模式探索与实践

赵武奇，高贵田，张清安，黄小丽

（陕西师范大学食品工程与营养科学学院，陕西西安 710062）

培养高素质创新人才是当前高等教育的一项战略性任务。2017年1月国务院印发的《国家教育事业发展“十三五”规划》进一步指出，“充分发挥教育评价对科学育人的导向作用，把促进人的全面发展、适应经济社会发展作为评价教育质量的根本标准”。教育部2018年工作要点中提出了实施信息技术与教育教学深度融合的变轨超车工程，推动高等学校课堂革命。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》 （2010—2020年） 中指出，要创新人才培养模式，创新教育教学方法，探索多种培养方式[1]。这一切迫切需要大学教学创新，构建适合时代发展需求的教学模式[2]。当前翻转课堂[3]、微课、可汗学院[4]、MOOC[5]和SPOCS等信息化教学模式已掀起教育变革的新浪潮；各种教学模式的融合为教学改革提供了探索性新途径。教育信息化的浪潮推动着高校教师掌握并运用信息技术改革教育教学模式，推动信息技术与高等教育的深度融合，创新人才培养模式，提高教师利用信息技术改革教学模式的能力。

1 教学改革的理论基础

思维型教学方法是近10年来基于林崇德提出的聚焦思维结构的智力理论，由陕西师范大学胡卫平教授开发的“学思维”活动课程通过中小学课堂展示了一种注重学思结合，突出积极思维，培养学生思维能力、学习能力和创造力的新型教学模式。思维型课堂教学理论包括认知冲突、自主建构、自我监控和应用迁移4个方面的基本原理，以动机与兴趣激发为基础，以启发学生积极思维为核心，以教学情景创设和教师引导下的学生探究为主要途径，以方法教育和能力培养为重点，以学生全面素质的提高为目标。研究表明，以思维作为课堂核心活动开展课程教学，能有效地促进师生互动，激发学生的思维活动，不仅能很好地培养学生的思维能力，还能促进学生非智力因素的发展。

在翻转课堂教学模式中，教师借助网络信息平台可以有效监控学生的学习过程，能够及时了解到学生在学习过程中的所有学习行为，及时与学生沟通，快速地进行教学反馈，从而最大限度地激发学习者的学习动机并维持其有效的学习行为。在提高学习效率方面，翻转课堂教学模式具有突出的优势。它最基本的理念就是教育者给予学习者更多的学习自由，把知识传授过程的重点放在教室外，让学生选择最适合自己的方式接受新的知识。本质是“先学后教，学为中心”，学生由接受式、单项式的被动学习变为探究式、互动式的主动学习。学生通过讨论、争辩和小组学习的方式掌握新知识，学生的沟通能力、学习主动性、自由支配时间能力提高。但学生若不擅于提问或主动性不强会影响翻转课堂的效果。

思维型课堂教学和翻转课堂这2种教学模式在理论基础、教学特点和学习方式等方面存在很多相似性和互补性，将其有机结合必定能促进大学教学革命的发展和国际化人才的培养，将“自主、合作、探究”的学习方式落到实处，实现互动式教学，实现教师不是教学生，而是引导学生学习，并帮助学生形成终身学习的能力和习惯，这对于培养学生的创新精神、实践能力、个性发展，以及培养更多具有较高综合素质的创新人才具有重要的作用。

2 教学改革模式的设计与实践

2.1 课前学习阶段

2.1.1 问题导入

教师根据课堂教学目标，抓住教学重点，灵活运用实验观察法，基于学生已有知识的逻辑基础或实际问题等进行教学导入，并设计一些能够使学生产生认知冲突的“两难情境”或者看似与现实生活和已有经验相矛盾的情境，引发认知冲突，激发学生的参与欲望，启发学生积极思维，调动学生已有知识经验，使学生产生浓厚的学习兴趣并主动进行思考。如讲微波加热时，先对刚学过的热传导、热对流及热辐射传热进行复习，使学生知道了热传导、热对流及热辐射传热时，热量首先传递给被加热物的表面，再通过热传导逐步使中心温度升高，而现有的生活经验告诉我们，微波加热食品时，食品均匀受热，这与学生根据已有知识得出的结论不一致，就会使学生产生强烈的认知冲突和好奇心，从而出现了导入微波加热的最佳时机，能够让学生的认知冲突带动其情感和思维参与，变“要我学”真正成为“我要学”。

2.1.2 知识形成

“食品工程原理”研究食品工业化生产过程中应用的各种单元操作的基本原理和方法、典型设备和相关计算。教材中呈现的是概念、原理、计算等，很少涉及知识的形成过程或是解决问题的思维过程，这使得很多学生对知识的结论“知其然”，却对形成过程很少能“知其所以然”。学生上课前用业余时间利用教材、文献、互联网及“食品工程原理”教学平台等工具各自分头查找资料，先获取相关知识，小组内部成员之间、小组与小组之间，在学习过程中可以相互交流已有资源，共同分享、沟通。当然，在学生自主学习的过程中，教师要积极进行思维引导。教师可采用实验、类比法、介绍食品加工史或贴近实际生活的事例、设计具有逻辑性和启发性的问题链等引导学生学习。例如，在微波加热学习中，可设计出的“问题链”为①微波的定义，加热的原理（注意与其他传热的区别） 及优缺点；②食品材料对微波的吸收特性及影响因素；③微波炉的主要组成及工作原理。学生围绕着“问题链”展开探索，通过这些具有层次性的回答，引导学生将问题不断向前推进，在思考、讨论、交流、探究和解决问题的过程中，引导学生体会知识的发现、形成的过程，加深对知识本质的理解，使学生领悟方法、学会知识、发展能力，主动完成知识结构的构建过程，形成良好的分析性思维，掌握解决食品工程问题时思考方式和良好的思维习惯。最后，学生对所学到的知识进行整理、分析并制作成课件。

2.2 课堂交互教学

教师组织课堂讨论，随机抽取每一小组任意一学生发言，总结学到的知识及方法等，交流对知识的认识与理解过程。大家针对讲述提出问题并进行讨论，教师对学生讨论中有争议或疑问的地方给予评议和指点。

教学反思。教师通过设置问题或采用思维导图的形式引导学生进行学习总结，进一步加深对知识和方法的理解，完善认知结构，使其掌握的知识系统化；总结学生学习过程中的经验和教训，培养学生分析问题和解决问题的能力，渗透并加深学生对知识的形成与问题解决中所蕴含的思想方法、解题策略的理解，真正掌握“食工的思维”。例如，在微波加热教学中采用思维导图与学生一起对知识进行总结与反思。另外课后，教师也要对此次课堂进行教学总结与反思，不断进行自我完善，提高自己的专业能力和人文素养。

应用迁移。教师提供实际问题，引导学生灵活运用所学知识分析和解决实际问题，引导学生发散式思考、立体思考，培养学生分析问题和解决问题的能力。如在微波加热这节课结束时，教师可要求学生解释如何使用微波加热解冻肉制品。学生经过讨论、交流、阐述自己的观点之后，教师给出完整的解释。从冷冻室取出的食品，应立即用微波炉进行解冻，不宜置于室温过久。否则，冷冻品表面先开始解冻，当冰晶融化成水时，就会吸收大量微波，阻碍微波穿透到食品中心，使中心解冻速度变慢。因为水吸收微波能力大于冰，所以已融化部分吸收微波能力大，加热速度快；而未解冻部分，吸收微波能力小，加热速度慢，这会造成食品受热和解冻不均匀。

2.3 课后巩固拓展

课后教师布置作业，可在线互动讨论及进行作业辅导，完成后网上进行提交。

3 教学改革的体会

3.1 思维型与翻转课堂融合的教学模式在体现“学为中心”教学理念的同时，强化学生思维型学习

思维型与翻转课堂融合的教学模式的本质是“先学后教”，体现“学为中心”的教学理念，但是学生的学是思维引导的学。学生是学习的主角，学生在课上或课下进行基于思维型引导的探究式、互动式的主动自觉学习，引导学生求真学问、练真本领，学生在争辩和讨论中加深了对知识的理解和掌握，在教学反思中培养了学生的学科思维，在应用迁移中培养了分析问题和解决问题的能力，培养了创新能力。教学能激发学习者的学习动机，提高学生的学习兴趣，满足了学生个性化的需求，注重培养学生自主学习能力，充分地体现了“学为中心”的教学理念。

3.2 思维型与翻转课堂融合的教学模式能培养学生的学科思维

促进学生思维活动是思维型课堂教学的核心。在思维型与翻转课堂融合的教学模式中教师要善于设计导入问题，激发学生积极思考的兴趣，要设计不同层次问题或开放问题，在促使学生共同参与、畅所欲言及关注学生思维发展动态的基础上，引导学生对知识的理解，渗透科学研究的方法、视角和思维过程，让学生体验发现的喜悦，感受知识形成的乐趣，同时在知识、方法的归纳、总结与建构过程中，加深对知识的理解，培养创新型思维，训练良好的科学研究方法，最终达到授人以渔的效果。

3.3 思维型与翻转课堂融合的教学模式能培养学生团队精神、自学能力及表达能力

思维型与翻转课堂融合的教学模式中，学生在讨论、争辩和小组学习的过程中理解和掌握新知识，这种通过亲自参与获得的知识，学生理解深刻且不易忘记。整个学习过程以人为本，尊重学生身心发展规律，能公平地对待每一位学生，促进每一位学生实现全面发展。学习过程符合学习成效的金字塔理论，这种教学模式不仅能提高学生的沟通能力、学习主动性、自由安排时间的能力、学习效率、创新能力、课堂发言和参与度、自学能力、团队合作精神等，而且有利于知识传授、提升学生技能、培养学生兴趣、培养学生创新创业能力和团队合作精神等。

3.4 思维型与翻转课堂融合的教学模式更能促进教师重视教学设计，促进教学相长

教师若想在思维型与翻转课堂融合的教学中取得良好的教学效果，需精心设计教学活动，要根据教学目标，在教学引入阶段创设教学情境，提出问题；教学过程中，关注学生的知识、能力与态度，还要用各种教学方法引发学生互动和积极思考，引导探究，培养学生思维能力；教学反思中，要培养学生的学科思维；应用迁移中，要选择实际问题培养学生创新思维。这就要求教师掌握教材的基本结构并融会贯通，将教师的思想与教材的思想性、科学性融合在一起；要掌握坚实的基础理论和系统的专门知识，知识的深度和广度深厚，对课程内容有更加深刻的理解和准确的把握；同时要求教师具备更强的教学设计能力、课堂活动组织能力，促使教师更加注重将教学研究的最新成果引入教学设计，更加热爱教学、倾心教学、研究教学，潜心教书育人，有利于教师教学相长。

4 结语

开展基于思维型的“食品工程原理”翻转课堂教学模式探索与实践，对于促进思维型教学思想与信息技术下翻转课堂教学模式的融合，实现课堂教学革命，改变传统的教与学方式，提高课堂教学质量，培养高素质的创新型人才、提高教育质量具有积极而深远的意义。