翻轉(zhuǎn)課堂在制冷及低溫專業(yè)課程中的應用探索

戴征舒,徐琳嬌,張 華,祁影霞,武衛(wèi)東

(上海理工大學 能源與動力工程學院,上海 200093)

翻轉(zhuǎn)課堂在制冷及低溫專業(yè)課程中的應用探索

戴征舒,徐琳嬌,張 華,祁影霞,武衛(wèi)東

(上海理工大學 能源與動力工程學院,上海 200093)

能源動力工程類專業(yè)課程有著既抽象又重視實際應用的特征,對“翻轉(zhuǎn)課堂”在高等教育制冷及低溫工程專業(yè)課程教學中的應用特征、教學效果和存在問題進行了研究,力求借助“翻轉(zhuǎn)課堂”這種教學模式,達到更好的教學效果,啟發(fā)學生智慧,提高學生能力,并提出適用于制冷及低溫工程專業(yè)課的翻轉(zhuǎn)課堂的實踐方案。

翻轉(zhuǎn)課堂;制冷及低溫;應用特征;教學效果;存在問題

Abstract： Specialty courses for energy and power engineering are abstract and prone to practical application.This research studies the application characteristics,teaching effects and the existing problems in flipped classroom of the course “refrigeration and cryogenics engineering”.Efforts are made to achieve better teaching effects,inspire students’ innovation,and to improve students’ practical ability.Practical strategies have been proposed for flipped classroom in teaching refrigeration and cryogenics engineering.

Keywords：theflippedclassroom;refrigerationandcryogenics;applicationcharacteristic;teachingeffect;existingproblem

翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classroom)起源于美國科羅拉多州的一所高中,之后在薩爾曼·可汗以及《環(huán)球郵報》的宣傳影響下,目前已被大眾知曉,也已經(jīng)應用在部分中小學和高等教育課程當中。

O’Flaherty和Phillips[1]對“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式在高等教育中的應用做了全面而詳盡的調(diào)研;Evseeva & Solozhenko[2],Yestrebsky[3],Betihavas[4],Simpson & Richards[5]分別對“翻轉(zhuǎn)課堂”在語言學教學、化學教育、護理學教學和健康教育課程中的應用進行了深入研究。

北京師范大學何克抗教授[6]提出了適用于小學和初中的按照“跨越式教學”模式拓展的中國式“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式;華中師范大學的王東杰和戴偉芬[7]研究了“翻轉(zhuǎn)課堂”模式在中學教學中的應用;曾貞[8]和鐘曉流等[9]也對“翻轉(zhuǎn)課堂”模型進行了研究,為“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學實踐提供了依據(jù)和借鑒。

但是,“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式在高等教育工程類專業(yè)教學中還未進行過深入研究[10-11]。通過文獻調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前關(guān)于“翻轉(zhuǎn)課堂”在高等教育工程類專業(yè)課程中的應用研究甚少。劉淼等[12]將“翻轉(zhuǎn)課堂”應用于工科專業(yè)選修課程教學,主要對學生多方面能力的培養(yǎng)進行了探討;牛杰等[13]探討了“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式應用于高職工科教育面臨的問題及解決方案;許英姿等[14]對“翻轉(zhuǎn)課堂”應用于力學課程的教學模式進行了探討,并進行了教學實踐。張茹和吳高建[15]以翻轉(zhuǎn)課堂模式為主體,進行了微課教學、雙語教學和演示實驗教學為輔的工科大學物理綜合教學改革的實踐與探索,并分析了其優(yōu)勢和存在的不足,指出了今后改進的對策和方向。

綜上所述,目前對于“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式在高等教育工程類專業(yè)課中應用的研究不夠充分和深入,因此本文將立足于能源動力工程大類中的制冷及低溫工程專業(yè)課程(雙語) ,對“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式在高校制冷及低溫工程專業(yè)課中的應用進行深入研究。

一、翻轉(zhuǎn)課堂教學設計

高等教育不僅是要教授給學生知識,更為重要的是要啟發(fā)學生的智慧,激發(fā)學生的潛能,培養(yǎng)學生的能力,使得他們可以進行自發(fā)性學習,這樣才能使學生在畢業(yè)若干年后還可以留下些什么,而不僅僅記得為了應付考試的那些容易隨著時代發(fā)展而過時的知識本身。

制冷及低溫技術(shù)(雙語)是能源類制冷及低溫工程專業(yè)的重要專業(yè)課程,該課程由制冷低溫技術(shù)簡介、制冷低溫理論基礎、制冷工質(zhì)、制冷設備四部分組成,每個部分又可再進行細分。筆者認為對于制冷低溫領(lǐng)域的宏觀認識和把握,以及需要進行嚴格公式推演和理論分析的基礎內(nèi)容,對于剛剛開始接觸該領(lǐng)域的學生來說頗有難度,所以制冷低溫技術(shù)簡介和理論基礎兩部分由教師講授,仍舊采用傳統(tǒng)教學模式。制冷工質(zhì)與制冷設備部分則更加偏重于工程實際應用,故筆者將對這兩部分的章節(jié)進行翻轉(zhuǎn)課堂教學設計,以克服目前我國大學工程教育普遍存在“強調(diào)工程科學、軟化工程實踐、脫離產(chǎn)業(yè)需求”的狀況[16]。

為了對翻轉(zhuǎn)課堂進行教學設計,必須先弄明白翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂的差異。傳統(tǒng)課堂的核心在于教師在課堂上進行“知識傳授”,學生在課后通過作業(yè)和測試等方式進行“知識內(nèi)化”。翻轉(zhuǎn)課堂是將 “課堂講授新知識+課后鞏固練習”的傳統(tǒng)教學順序的教學組織形式翻轉(zhuǎn)過來,同時還重新規(guī)劃了課堂時間,其實質(zhì)為混合學習,即:“面對面的群體學習”和“在線的個性化學習”相結(jié)合,實現(xiàn)了真正意義上的因材施教[17]。這在一定程度上使學生的學習具有主動性,但是由于一部分學生存在自我約束力差等問題,在課外通過視頻或PPT學習仍然存在一定被動性。而給學生布置課堂講解任務,讓學生課下查閱資料學習,并在課上展示給其他同學和老師,即可稱讓學生做“代課老師”,這樣的一種師生身份的轉(zhuǎn)換可以使學生的參與度和積極性得到前所未有的提高。由于存在課堂講解的壓力,學生會更加主動地查閱資料進行學習,對不懂的問題也會設法弄清,或者保留問題有待課堂講解時向老師提出,以求對這一部分知識達到更加深刻的理解。同時,讓學生自己尋找部分學習內(nèi)容相關(guān)資料,大大提升了學生在大數(shù)據(jù)時代的信息檢索能力。

基于以上思考,選課學生被隨機分為若干組,每組由3～4名學生組成。制冷及低溫技術(shù)專業(yè)課程翻轉(zhuǎn)課程實施流程圖如圖1所示,主要由以下三個環(huán)節(jié)組成:1)課前,教師會根據(jù)教學重點和難點制作短小精煉的微課視頻或微課PPT,對這堂課所需掌握的重難點內(nèi)容及學生課外需要查閱資料和課堂講解的重點予以提示,防止學生在接到翻轉(zhuǎn)課堂講解任務后出現(xiàn)茫然無措的情況。同時,會推薦學生通過慕課平臺(MOOCs,即Massive Open Online Courses)對本堂課相關(guān)的已有教育資源進行學習。除了微課與慕課學習,學生還需要對本堂課重難點內(nèi)容的延伸資料進行檢索,將三者信息加工融合,在課堂上向老師和同學講解和展示。2)課堂上,學生需要將事先學習和準備的學習內(nèi)容進行講解展示,并可以向教師和其他同學提出尚未弄明白的問題,而在學生講解過程中,教師和其他同學也可以向講解學生提出問題,檢驗其是否真的弄懂了所講解的內(nèi)容,教師在學生結(jié)束講解后對講解內(nèi)容及講解情況進行點評。3)課后,教師和其他同學將根據(jù)講解內(nèi)容邏輯是否清晰、條理是否清楚、講解過程中表述是否清晰合理等標準對講解小組的學生進行打分評價,該成績將作為該課程平時成績的一個重要組成部分。

圖1 制冷及低溫技術(shù)專業(yè)課程翻轉(zhuǎn)課程流程圖Fig.1 Flow chart of flipped classroom in the course“refrigeration and cryogenics engineering”

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學效果

學期結(jié)束時,為了得到學生對翻轉(zhuǎn)課堂教學效果的反饋,筆者對翻轉(zhuǎn)課堂的實施和效果進行了問卷設計,并發(fā)放給所有選課學生。問卷調(diào)查主要從知識掌握情況和學生能力提升兩方面進行,具體為新知識掌握情況、專業(yè)英語水平提高、自學能力、

表達能力、研究能力、團隊協(xié)作能力六個方面進行評估。每個評估項目分為五檔,即差、較差、中等、較好、極好。筆者對問卷調(diào)查結(jié)果進行了整理,以“較好”作為統(tǒng)計標準,圖2中列出了選擇“較好”及以上評價的學生人數(shù)百分比,由圖可知,本次對制冷及低溫技術(shù)(雙語)課程的部分教學內(nèi)容進行翻轉(zhuǎn)課堂的教學嘗試收到了良好的效果和反饋。下面對本次翻轉(zhuǎn)課堂教學實踐取得的教學效果進行具體分析。

(一)提高了學生學習的積極性,利于每個學生掌握知識

學習活動是由內(nèi)因驅(qū)動的,當學生有較高的積極性去參與到學習活動當中,學習這個行為才切切實實地發(fā)生了。翻轉(zhuǎn)課堂通過對學習時間的重新分配,給予學生更多自主支配的時間,使學生能夠根據(jù)自己的步調(diào)控制各自的學習,若有困難,可以通過團隊協(xié)作在課外或在課堂與教師和同伴進行討論。這種自主掌控的學習,尊重了個體的差異性,給每位學生足夠的時間和平等的機會、參與學習掌握新知識,讓每位學生有信心參加課堂討論。

圖2 翻轉(zhuǎn)課堂教學效果問卷調(diào)查Fig.2 Questionnaire on teaching effects of the flipped classroom

并且,因為要在課堂上對重難點進行講解,學生必須在學懂新知識的基礎上用一種簡潔易懂的方式將其表達出來,在這個過程中加深了學生對新知識點的理解深度和靈活運用的程度。故有89%的學生表示較好地掌握了本課程的新知識,亦因該課程是雙語課程,80%的學生表示在專業(yè)英語方面有較大提升。

(二)利于學生綜合能力的培養(yǎng)和提升

傳統(tǒng)的教學模式也許可以通過“填鴨式”教學使得學生掌握書本知識內(nèi)容,但是因為傳統(tǒng)教學是一個被動式教學,學生除了獲得新知識外,很難對自身各個方面的能力進行培養(yǎng)和提升。

而有教育大師指出,若干年后當所學知識都已經(jīng)被遺忘的時候,如果教育還可以留給學生些什么,那便是教育的目的和本質(zhì)。在筆者看來,似乎有些“授人以漁”而非僅僅“授人以魚”的意思,而“漁”便是獲取和掌握知識等各項綜合能力的培養(yǎng)。

縱觀本課程翻轉(zhuǎn)課堂的教學設計,學生需要組建小組,并以小組為單位在課前學習,在課堂講解,并在課后被評價。這整個過程中,學生如果認真去執(zhí)行每個環(huán)節(jié),將可以培養(yǎng)和提升獲取新知識的自學能力,清晰表達學術(shù)觀點的表達能力,遇到困難時團隊協(xié)作溝通能力,對新知識延伸擴展的研究能力等綜合能力。在今天這個信息化時代,書本知識的更新?lián)Q代非常迅速,也許還未等學生畢業(yè),書本上的知識就已經(jīng)變成了陳舊的知識,那么在未來的工作當中,學生面臨的就是不斷學習新知識以滿足工作需求,而上述這些通過翻轉(zhuǎn)課堂培養(yǎng)起來的軟實力將可以幫助他們“活到老學到老”,永遠不被時代淘汰。

三、翻轉(zhuǎn)課堂應用于制冷及低溫專業(yè)課的建議及存在問題

翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新的教學模式,在應用于各類課程時必定不是千篇一律,應該結(jié)合課程特點合理巧妙應用,才能獲得好的教學效果。筆者通過在能源動力工程大類制冷及低溫工程專業(yè)課程中應用翻轉(zhuǎn)課堂的實踐和反思,總結(jié)了翻轉(zhuǎn)課堂應用于制冷及低溫專業(yè)課的特征和建議,以及尚存在的問題,具體如下所述。

(一)適用翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學內(nèi)容存在選擇性

能源動力工程類專業(yè)課程有著既抽象又重視實際應用的特征,通常制冷及低溫工程專業(yè)課由專業(yè)理論基礎和實際工程應用兩部分組成。在專業(yè)理論基礎部分,因為是理工科,會涉及到嚴格而抽象的理論推演、證明和分析;而實際工程應用部分,更多的是講解工程應用層面的技術(shù)問題?；谝陨咸卣?筆者認為,要在制冷及低溫工程專業(yè)課程中使用翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式提升教學效果,必須有選擇地進行。

通常來說,剛剛接觸專業(yè)課程的學生很難講清楚理論層面的問題,但是對于實際工程應用,學生可以在掌握教師教授的理論基礎知識的基礎上,通過微課、慕課和工廠參觀等方式弄清楚更為貼近實際應用的工程技術(shù)問題。基于此,筆者認為,對于專業(yè)課程中的理論基礎部分,仍舊由教師講解,采用傳統(tǒng)的教學方式;而對于實際工程應用部分,可以通過合理的翻轉(zhuǎn)課堂教學設計,讓同學們通過翻轉(zhuǎn)課堂這種新的教學模式掌握所學知識。

(二)教學設計要合理

教書不是照本宣科,必須在課前進行教學設計,好的教學設計可以達到事半功倍的教學效果。翻轉(zhuǎn)課堂這種新的教學模式同樣需要教師進行合理的教學設計。既然翻轉(zhuǎn)課堂教學模式可以更好地激發(fā)學生潛能、啟發(fā)學生智慧,使得他們自發(fā)進行學習活動,那么教師就要考慮究竟要培養(yǎng)學生哪些方面的能力,即明確教學目標。在明確的教學目標驅(qū)使下,去設計翻轉(zhuǎn)課堂的各個環(huán)節(jié),做到有的放矢。

(三)課前準備要充分

表面上看來,翻轉(zhuǎn)課堂將課堂時間交給學生,由學生作為主體來開展學習活動,教師似乎不需要站在講臺上進行整堂課的講解,但是實際上,要保證翻轉(zhuǎn)課堂的順利進行,教師在課前的準備需要比非翻轉(zhuǎn)課堂教學模式更加充分。

學生在課堂上翻轉(zhuǎn)課堂進行課程講解,但是在課前,教師需要使用多種技術(shù)手段制作幫助學生理解課堂內(nèi)容的微課視頻、PPT等多媒體材料,這在某種程度上對教師提出了更高的要求,促進教師多方面技能的發(fā)展和提高。

學生在翻轉(zhuǎn)課堂時即時提問,要求教師有較高的應變和解答問題的能力,這就要求教師在課前進行充分備課,預測學生可能會提出的問題。這遠比單純站在講臺上進行講解的難度高,如果沒有課前的充分準備,要在翻轉(zhuǎn)課堂上做到應對自如恐怕是比較難的。

(四)尚存在的問題

筆者在對制冷及低溫技術(shù)這門專業(yè)課程進行翻轉(zhuǎn)課堂教學實踐時存在一個疑慮,就是如何在課堂上檢驗每位同學是否在課前認真對筆者提供的微課、慕課等資料進行了有效學習。

對于當堂講解的一組學生來說,因為有課堂講解的壓力在,他們一定會在課前充分準備,理解課程內(nèi)容,然后經(jīng)過自己的消化吸收,用簡單易懂的方式在課堂上呈現(xiàn)出來。但是對于沒有講解任務的學生,雖然筆者有心在課堂上設計了提問環(huán)節(jié),他們會被講解的學生及教師提問,也可以就自己沒有弄明白的問題向講解學生和教師提問,但是并不是每位無講解任務的學生都有可能被提問到,也并不是每位無講解任務的學生都會積極主動提問,所以在這種情況下,除了學期結(jié)束的考試,似乎沒有更好的辦法檢驗他們學習的有效性。盡管,在筆者進行翻轉(zhuǎn)課堂教學實踐的這個班級,最終的考試成績都出乎意料的好,說明學生的自覺性都非常好,但是從理論上來說,這點仍然值得我們這些教育工作者好好深入思考,使得翻轉(zhuǎn)課堂這種新的教學模式可以發(fā)揮最大作用。

四、結(jié)束語

本文對高等教育能源動力工程大類制冷及低溫工程專業(yè)的專業(yè)課程制冷及低溫技術(shù)(雙語)課程進行了翻轉(zhuǎn)課堂教學實踐研究,詳細介紹了針對翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的教學設計和取得的教學效果,并總結(jié)了制冷及低溫專業(yè)課程應用翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的特征、建議和尚存在的問題。

教學實踐表明,只要在能源動力工程類專業(yè)課程中恰當使用翻轉(zhuǎn)課堂這種教學模式,必定可以大大提升教學效果,讓學生學會學習,掌握知識,激發(fā)學生潛能,啟發(fā)學生智慧,培養(yǎng)出我國現(xiàn)代化建設需要的優(yōu)秀工程類人才。

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(編輯: 鞏紅曉)

OntheApplicationofFlippedClassroomintheCourse“RefrigerationandCryogenicsEngineering”

DaiZhengshu,XuLinjiao,ZhangHua,QiYingxia,WuWeidong

(SchoolofEnergyandPowerEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)

2016-07-07

上海理工大學教師教學發(fā)展研究項目資助(CFTD16008Y)

戴征舒(1984-),女,講師。研究方向制冷及低溫工程。E-mail:zsdai-hvacr@163.com

G 40-057

A

1009-895X(2017)03-0272-05

10.13256/j.cnki.jusst.sse.2017.03.014