翻轉課堂的《電路分析實驗》課程改革的探索

一、引言
翻轉課堂（Flipped Classroom）是指通過利用現代信息技術手段預先錄制簡短的教學視頻來取代傳統的課堂知識講授，并在網絡上進行共享，要求學生課前根據任務自主觀看教學視頻，課堂的時間交給老師和學生共同解決在學習過程中的困惑和疑問，從而獲得更深層次的理解，實現知識內化的一種教學方式。
“翻轉課堂”把原來“先教后學”轉變成了“先學后教”，顛覆了傳統的教學模式。近年來引起了越來越多的教育工作者的關注，并付諸實踐，有了許多將翻轉課堂的教學模式應用到課程改革的成功范例，取得了良好的效果。在高校許多的課程改革教學實踐中，主要是將翻轉課堂模式與理論課程教學相結合，但在實驗課程中的應用并不多。然而，實驗課程對于培養學生實際動手能力、加深對課堂知識的理解有著*的作用，它可以使理論知識與實際相結合，而不是只是“紙上談兵”。隨著時間的不斷推進，成長于網絡快速發展時期的“90后”學生成為了大學教育的主要對象。
他們思維活躍，獨立性強，能快速接受新生事物，而面對信息技術和互聯網技術快速發展，對學生的學習能力以及創造性的培養已經不再滿足于傳統的教育模式。如何在有限的學時內，讓學生完成實驗，充分調動學生的學習主動性，培養學生在實驗的過程中發現問題、解決問題，并敢于提出問題的能力，提升學生的實際應用和實踐創新能力，和傳統課堂相比，把“翻轉課堂”應用到實驗課程中是一種行之有效的嘗試。
二、《電路分析實驗》課程的現狀
《電路分析實驗》課程主要存在以下幾個問題：（1）課程的課堂教學模式是以教師為主體。教師實驗前進行講解，學生再按照實驗指導書的步驟按部就班地做實驗。這樣的傳授型教學模式，使得學生沒有學習的主動性，是被動學習。（2）實驗項目的內容形式比較單一，主要依賴于實驗箱來完成，課外無法重復。學生的學習興趣調動不起來。（3）實驗考核方法比較單一，主要是以實驗報告和實驗考試的方式進行評價，特別是課內實驗，并沒有單獨考試。由于實驗箱套數的限制，分組不可能一人一組，這樣就存在有同學渾水摸魚的現象，無法體現學生的動手能力和實驗的中間過程。（4）實驗學時數被大量地壓縮，部分課程內的實驗只能讓學生利用課外時間完成；與工程應用實際緊密結合的綜合性訓練更無法在課內完成，必須將課堂延伸到課堂之外繼續完成，才能達到實效；升學考試不考實驗，課外實驗缺少監督機制，使得學生課外的學習積極性和主動性不高。
三、“翻轉課堂”教學模式在《電路分析實驗》課程中的實踐
我?！峨娐贩治鰧嶒灐穼W時為12學時為驗證性實驗項目，是屬于少學時的課程。在課程改革中針對不同性質實驗，利用翻轉課堂采用不同的教學方法。
1.課內的驗證性實驗。這部分的實驗內容主要以自學為主的教學模式，培養學生自主學習能力，訓練學生基本的電學的操作技能和實驗操作能力。主要分以下過程：首先由教師針對每個實驗課前提前設計任務單，發布在網絡教學平臺之上。（1）布置實驗前預習。要求學生利用網絡教學平臺提前觀看該實驗教學視頻。教學視頻利用微課的軟件制作而成，視頻必須短小精悍，要控制在學生注意力能比較集中的時間范圍內。每一個視頻都針對一個特定的問題，大多數的視頻只有幾分鐘的時間。視頻支持中間停止和快進，以適合不同程度的學生的要求。（2）增加每次實驗課前的小測試。學生進入實驗室時，每個學生必須獨立在網絡教學平臺上完成該實驗的課前測試，檢驗學生是否提前預習，了解整個實驗的操作過程。不合格者不得參加實驗。（3）實驗開始以前，教師就實驗的一些注意點做主要的強調和說明，在實驗的過程中不再講解實驗步驟和內容，鼓勵學生在實驗過程中發現問題、提出問題，并引導學生自己解決問題，自行獨立完成實驗，培養學生動腦思考的能力。（4）課后的測試與總結。課后針對實驗中出現的一些現象和誤操作帶來明顯偏離真況的實驗結果，針對性地利用網絡平臺進行測試，分析其原因，以達到加深印象的目的，后以電子版的實驗報告的形式提交實驗結果。教師需要對學生的課前預習、課堂操作、課后實驗報告進行多方面的綜合分析評級，終給出一個比較客觀的成績。這樣的教學模式，使得每個學生都必須主動學習，了解實驗的內容，動手操作，而不是僅僅記錄數據。在整個教學過程中，所有的測試的結果都通過系統后臺程序的計算，傳送給教師。教師可以看到學生課前課后測試的準確率、錯誤率。了解學生的實驗情況，發現學生在預習或實驗操作中出現的問題，從中了解學生的知識的薄弱點和容易出錯的地方。能夠及時修改實驗方案，根據學生出現的問題進行差異性地教學。對于廣大學生都已經了解的知識點，在制作視頻的時候也可以給以刪減，把更多點時間留給難點和重點的講授。
2.課外的驗證性的實驗。本專業的《電路分析實驗》是屬于少學時的課程，驗證性的實驗無法在課程規定的時間內全部完成。因此部分的驗證性實驗要求學生在課外完成。利用“翻轉課堂”進行這一部分實驗方法和課內的實驗很相近，觀看視頻—課前測試—仿真—課后測試—評價。其中減少了實驗室的具體操作，增加了利用仿真軟件進行模擬實驗的模塊。
3.對于給定方案的設計性實驗項目。針對設計實驗項目任務，給出的一種設計實現方案，但在實際實驗時，實驗數據會出現與理論值不相符的情況，有時候學生在實驗中也會有一些創造性的構想。我們利用翻轉課堂將教學由“以老師為主體”模式變為“以學生為主體”的模式。學生在上課前完成對學習資源觀看和學習，教師可以在課前在視頻提出讓學生探究的問題，并在任務單中提前布置要討論的內容，讓學生是帶著問題進入實驗室。師生在課堂上一起完成實驗答疑、討論、提出修改的方案等活動。老師在課堂上起到的是一種啟發、提示、建議的作用，例如：在“串聯諧振電路”實驗其實驗結果與電路理論不一致，在受控源的實驗中，輸出電壓和輸入電壓的比值和理論值不一致等問題。為此針對這些問題，學生課前通過查找資料，分小組討論的方法，結合課堂學到的知識分析原因找到解決辦法。進而同學還可以利用軟件對修正方法進行仿真，把仿真的結果與后續實驗室得到的數據進行比對，得出方法是否可行的結論。這樣的學習模式讓學生經過課堂上討論，加上老師適當地引導，提升了解決實際問題的能力，掌握了解決問題的方法，這在將來的課程學習中是受益匪淺的。
四、結語
我校的《電路分析實驗》課程利用翻轉課堂進行教學的改革，取得了顯著的成績，逐漸構建出了學生自主學習實驗的教育的新模式。借助于翻轉課堂的教學模式，以及網絡技術的快速發展，使得學生完成實驗的過程不再受到時間和空間的限制，更主要的是契合了“以學生為中心”的教學理念，針對不同性質的實驗，結合翻轉課堂采用了不同的教學方式，培養了學生發現問題、解決問題和分析問題的能力。這種模式使得被動式的學習變成了現在主動式的學習，使實驗真正成為一種輔助理論知識學習的工具。