張敬南　姚緒梁　彭輝

摘 ? ?要：文章依托小規(guī)模在線教學(xué)資源平臺(tái)對(duì)“自動(dòng)控制元件”課程進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐研究。在線教學(xué)資源的設(shè)計(jì)要考慮到學(xué)習(xí)者對(duì)碎片化時(shí)間的利用，學(xué)習(xí)者在計(jì)算機(jī)或者移動(dòng)終端完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與基本理論的學(xué)習(xí)、研討過程，并在實(shí)驗(yàn)室翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)境下進(jìn)行操作技能與實(shí)踐能力的鍛煉，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的改善及實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)資源的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：SPOC;自動(dòng)控制元件;翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號(hào)：G642.3 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1002-4107（2019）11-0037-02

“自動(dòng)控制元件”課程存在知識(shí)瑣碎、教學(xué)內(nèi)容抽象、實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容多、實(shí)驗(yàn)教學(xué)比重大等現(xiàn)象。由于空間和時(shí)間的限制，學(xué)生在傳統(tǒng)的課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式下，存在知識(shí)掌握不夠深入、實(shí)踐效果差等問題，難以達(dá)成學(xué)生對(duì)解決復(fù)雜工程問題能力培養(yǎng)的需求。薩爾曼·可汗于2011年詳細(xì)介紹了“翻轉(zhuǎn)課堂”（Flipped Classroom）教學(xué)模式，使得這一新型教學(xué)模式開始備受關(guān)注[1-3]。而借助現(xiàn)代信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為支撐的小規(guī)模在線課程（Small Private Online Course，簡(jiǎn)稱SPOC）能夠與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相融合，有效地輔助課堂教學(xué)[4-6]。由于采用SPOC形式，學(xué)習(xí)資源是針對(duì)在校學(xué)生進(jìn)行設(shè)置，能夠更好實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上資源與校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源的搭配。任課教師通過SPOC教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生提供翻轉(zhuǎn)課堂需要的教學(xué)視頻資源以及在線交流環(huán)境;學(xué)生利用課余的碎片化時(shí)間通過計(jì)算機(jī)或移動(dòng)終端參與到教學(xué)活動(dòng)中，并通過課堂或?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程實(shí)現(xiàn)學(xué)生主動(dòng)性和創(chuàng)造性的調(diào)動(dòng)，改變了教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。

一、課程SPOC資源現(xiàn)狀

“愛課程”網(wǎng)是教育部、財(cái)政部“十二五”期間啟動(dòng)實(shí)施的“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”支持建設(shè)的高等教育課程資源共享平臺(tái)。該網(wǎng)站的“中國(guó)大學(xué)MOOC”對(duì)上傳的課程資源進(jìn)行運(yùn)行、更新、維護(hù)和管理。網(wǎng)站利用現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為課程提供 “教”和“學(xué)”功能。任課教師通過對(duì)“自動(dòng)控制元件”課程進(jìn)行的免費(fèi)申請(qǐng)，獲得SPOC教學(xué)資源的上傳和管理資格。

哈爾濱工程大學(xué)“自動(dòng)控制元件”課程包括了理論課程40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)16學(xué)時(shí)，分割知識(shí)點(diǎn)有100余個(gè)，都錄制成視頻上線運(yùn)行顯然不切實(shí)際?？紤]到翻轉(zhuǎn)課堂的特點(diǎn)，僅將原理性知識(shí)、實(shí)驗(yàn)認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)操作等基礎(chǔ)知識(shí)作為SPOC上線視頻。學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)后，再將具有一定難度的實(shí)驗(yàn)調(diào)試、運(yùn)行、實(shí)驗(yàn)分析等內(nèi)容通過見面課和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的形式完成。“自動(dòng)控制元件”實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容如表1所示。

表1 ?實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配

教學(xué)視頻資源支撐了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)需要的理論基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹和實(shí)驗(yàn)操作介紹。考慮到本校學(xué)生課余時(shí)間的實(shí)際情況、移動(dòng)終端學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，對(duì)本課程的翻轉(zhuǎn)教學(xué)設(shè)計(jì)定位于學(xué)習(xí)者通過移動(dòng)終端利用課余“碎片化”時(shí)間完成自主學(xué)習(xí)，將每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)視頻控制在15分鐘以內(nèi)。被碎片化的教學(xué)視頻設(shè)計(jì)內(nèi)容包括了34個(gè)。

SPOC網(wǎng)站的教學(xué)視頻為學(xué)生提供了完整的學(xué)習(xí)資源;同時(shí)，SPOC教學(xué)平臺(tái)為課程提供了討論答疑區(qū)，為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)提供了良好的交流平臺(tái)。完善的SPOC資源與學(xué)習(xí)環(huán)境成為實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)控制元件”實(shí)驗(yàn)教學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的必要條件。

二、 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

（一）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型與教學(xué)設(shè)計(jì)

基于SPOC教學(xué)平臺(tái)“自動(dòng)控制元件”翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模型是基于傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境與SPOC教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建的，屬于基于導(dǎo)學(xué)案的前置學(xué)習(xí)形式，采用了“先學(xué)后教”的理念實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)教學(xué)的流程[7]。主要由課前、課中及課后三階段組成[8]。學(xué)生通過SPOC教學(xué)視頻實(shí)現(xiàn)了課前學(xué)習(xí)，主要用于對(duì)理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)過程的掌握和了解;學(xué)生通過8次教師見面課完成了各個(gè)單元的導(dǎo)學(xué)和學(xué)生所遇問題的研討;通過6次實(shí)驗(yàn)室翻轉(zhuǎn)課堂完成了安全教育、實(shí)驗(yàn)接線、實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證和分析。

基于SPOC教學(xué)平臺(tái)“自動(dòng)控制元件”翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模型的3個(gè)階段的教學(xué)設(shè)計(jì)如下所述。

1.課前階段。（1）教師：將導(dǎo)學(xué)案、教學(xué)PPT和SPOC視頻資源提供給學(xué)生，讓每個(gè)學(xué)生能有足夠多的學(xué)習(xí)時(shí)間。將慕課教學(xué)平臺(tái)提供的答疑功能作為教師與學(xué)生的交流平臺(tái)，幫助學(xué)生依據(jù)導(dǎo)學(xué)案和SPOC視頻實(shí)現(xiàn)自學(xué)并練習(xí)。（2）學(xué)生：通過SPOC平臺(tái)資源進(jìn)行基本理論、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)認(rèn)識(shí)、基本操作流程的學(xué)習(xí);通過SPOC論壇與教師互動(dòng)，完成答疑解惑。（3）教師：結(jié)合學(xué)生遇到的問題，通過SPOC平臺(tái)發(fā)布作業(yè)和實(shí)驗(yàn)要求。（4）學(xué)生：根據(jù)作業(yè)和實(shí)驗(yàn)要求，以小組形式完成設(shè)計(jì)、計(jì)算或分析工作，以及實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。

在課前階段強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，教師要通過學(xué)生進(jìn)度統(tǒng)計(jì)、單元測(cè)試和論壇提問等形式監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，并做出督促措施。

2.課中階段。（1）學(xué)生：通過小組的形式，針對(duì)作業(yè)進(jìn)行匯報(bào)與研討;針對(duì)具體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象觀察與數(shù)據(jù)獲取。（2）教師：針對(duì)學(xué)生對(duì)作業(yè)的設(shè)計(jì)、計(jì)算與分析結(jié)果，實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理與分析情況給出評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生形成系統(tǒng)的認(rèn)知，明確典型自動(dòng)控制元件的原理與應(yīng)用。

在課中階段主要強(qiáng)調(diào)小組的討論與協(xié)作，解決課前遇到的問題，并且通過完成作業(yè)進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)，將所學(xué)到的東西應(yīng)用到實(shí)踐中。這樣可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)和操作技能的掌握。

3.課后階段。（1）學(xué)生：結(jié)合課后思考題對(duì)所學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行分析總結(jié)。（2）教師：依據(jù)學(xué)生對(duì)思考題的回答情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況給出評(píng)價(jià)。

課程組結(jié)合教學(xué)過程和教學(xué)結(jié)果進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)意見和學(xué)習(xí)建議反饋給教師和學(xué)生，以便在下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)或過程中加以改進(jìn)。

（二）基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐效果分析

哈爾濱工程大學(xué)于2016年5月開始了基于SPOC的“自動(dòng)控制元件”翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐，由于反響良好，已運(yùn)作3個(gè)周期并將持續(xù)下去。在2018年度教學(xué)中，共計(jì)378名學(xué)生注冊(cè)學(xué)習(xí)，根據(jù)慕課視頻學(xué)習(xí)人數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，慕課視頻人均受益率高于75%。由于學(xué)習(xí)過程中鼓勵(lì)個(gè)人獨(dú)立學(xué)習(xí)和多人協(xié)作學(xué)習(xí)的個(gè)性化學(xué)習(xí)過程，存在多人共同觀看同一視頻情況，所以受益率應(yīng)該更高。

任課教師在見面課中明顯感覺出學(xué)生具備更加扎實(shí)的基礎(chǔ)。一些學(xué)生表現(xiàn)出了往年學(xué)生所沒有體現(xiàn)出的認(rèn)識(shí)深度，提出的相關(guān)問題也比較深入，說明這些學(xué)生很好地利用了碎片化課余時(shí)間和SPOC教學(xué)平臺(tái)。在知識(shí)點(diǎn)測(cè)試上也表現(xiàn)出較強(qiáng)的知識(shí)應(yīng)用能力。對(duì)比近年來(lái)“自動(dòng)控制元件”課程期末測(cè)試（試題難度相當(dāng)）情況，2015年及格率為82.2%;2016年首次應(yīng)用基于SPOC翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式后及格率達(dá)到89.4%;2017年和2018年分別為88.5%和90.6%。顯然從期末測(cè)試成績(jī)上觀察培養(yǎng)效果，還是有明顯的作用。

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)也給予了較高的贊許，認(rèn)為學(xué)生普遍對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)很熟悉，能夠在較短的實(shí)驗(yàn)時(shí)間獲得較大的實(shí)驗(yàn)效果。與以往實(shí)驗(yàn)過程相比較，學(xué)生遇到問題有了更強(qiáng)的分析能力，不再是遇到困難只知道求助于指導(dǎo)教師，并且能夠提出一些新的問題與指導(dǎo)教師交流。顯然，在較好地掌握理論知識(shí)的前提下，學(xué)生積極探索的科學(xué)精神得到培養(yǎng)。

三、結(jié)論

“自動(dòng)控制元件”課程組對(duì)SPOC教學(xué)平臺(tái)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐的研究，為新形勢(shì)下課程教學(xué)模式的探索提供了新的途徑和寶貴經(jīng)驗(yàn)。（1）采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式利用了學(xué)生課余的碎片化時(shí)間，為學(xué)生的眾多閑暇時(shí)間被利用提供了可行性。（2）翻轉(zhuǎn)課堂過程調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，為打造出具備研究能力、創(chuàng)新能力的專業(yè)人才提供了可行性。（3）在知識(shí)量增加、學(xué)時(shí)縮減的現(xiàn)代教學(xué)體系中，可以有效解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)無(wú)法實(shí)現(xiàn)所有需要掌握的知識(shí)內(nèi)容在課堂中進(jìn)行完整講解的問題。（4）學(xué)生能夠根據(jù)自身特點(diǎn)自主把握學(xué)習(xí)進(jìn)度，能夠有效改進(jìn)傳統(tǒng)課堂教學(xué)難以顧及因?qū)W生領(lǐng)悟能力不同而導(dǎo)致知識(shí)掌握過饑過飽現(xiàn)象，為因材施教提供了可行性。

綜上，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是能夠滿足知識(shí)量提升而理論學(xué)時(shí)縮減、具有創(chuàng)新意識(shí)高素質(zhì)人才培養(yǎng)、個(gè)性化學(xué)習(xí)要求的一種教學(xué)模式。

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