《燃烧技术与分析》引入“翻转课堂”教学模式的探索

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　　摘 要：“翻转课堂”教学理念已在国外有较成熟的应用，近年来我国也开始相关研究。本文将“翻转课堂”教学理念应用于本专业的理论实践相结合的专业课——《燃烧技术与分析》中。提出了相应的翻转教学设计原则，以及教师在教学过程中应扮演的角色特点。为该课程制定了详细的翻转课堂教学方略并付诸实施，取得了较好的效果。研究发现，将翻转课堂与传统授课模式相结合的混合式授课方式能取得更好的教学效果。
　　关键词：翻转课堂 理论实践课 应用策略 教学原则
　　中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（c）-0199-03
　　1 绪论
　　《燃烧技术与分析》是南京航空航天大学能源与动力学院开设的一门针对航空发动机相关专业的本科大四课程。该课程与专业基础课《燃烧学》和行业专业课《航空发动机燃烧室》授课内容不同。《燃烧学》主要涉及基础的燃烧物理学和燃烧化学理论，强调数理背景和基本专业素养的培养。《航空发动机燃烧室》从航空发动机燃烧室的发展历程开始，偏重介绍燃烧室的构型设计以及相关性能评估等。而《燃烧技术与分析》则强调的是燃烧学与航空发动机燃烧室之间的相互关联，集中讨论航空发动机燃烧室设计中的相关问题，并介绍近年来航空发动机燃烧中的新知识和新技术，如民机低污染燃烧技术、燃烧数值仿真技术、一体化加力燃烧室等。它是一门典型的理论与实践相结合的综合性专业课。
　　翻转课堂最先是由美国提出的[1-2]，是指学生在课前利用各种资料，主要是教学短视频，来完成知识的学习，这样学生可以按照自己的计划和进度来学习新知识，而教师不再利用课堂时间来细致传授。在课堂上，老师主要的工作变成了答疑解惑、知识运用、理解加深和巩固提高，也会将一部分作业和习题搬到课堂上。课堂变成了老师学生之间和学生与学生之间互动的场所。而课堂和老师的角色则发生了变化，老师更多的责任是去理解学生的问题和引导学生去运用知识。翻转课堂的本质就是要求将学习的主动权交给学生，将老师的角色由带领者彻底转换为辅导者。这种教学模式特别适合于实践理论性较强的专业课程。
　　翻转课堂的广泛应用也离不开互联网在教育领域的普及和应用。在翻转课堂最初出现在美国的时候，虽然很多教师认可这种教学方式，也愿意参与这样的教学试验，但是并非所有老师能够制作满足要求的教学视频。而“可汗学院”借助互联网的传播，向大众免费提供了优质的教学视频，为克服“翻转课堂”的实施障碍提供了重要的途径。随后，在2011年，慕课（MOOCs）的兴起更加丰富了翻转课堂的实施形式 [3]。在视频授课中，穿插提问、随堂测验并开展专题讨论，同时鼓励学生利用社交工具互相研习讨论，大大增强了课程实施过程中的交流、互动与反馈。与此同时，MOOCs还积极鼓励、倡导学习者在参与慕课的过程中（尤其是在完成作业或专题讨论的过程中），形成各种“在线学习社区”——学习者根据不同的主题和个人的兴趣爱好，在不同的社交网站上构建起互助、协作、交流的亚群体，并随着亚群体人员的聚集、学习社区的不断扩大，又进一步衍生出与本课程相关的网站和资源库。通过以上两种方式——加强“互动与反馈”和倡导“在线学习社区”，就使学习者能在参与慕课的过程中产生一种“沉浸感”和“全程参与感”。
　　翻转课堂作为一种新兴的教学模式，也受到了国内的广泛关注。相关研究显示，自2013年我国对于翻转课堂的相关研究数量出现了急速增长，迅速成为我国教育技术领域的研究热点[4-7]。近两年许多高校逐渐在本科教学实践中加以推广和应用，并且取得了一定的成效，但总体来看，教学实践效果参差不齐。翻转课堂的根本不在于课堂教学运用了怎样的新兴技术，而在于教学模式的设计與创新。基于翻转课堂的教学模式设计，目前研究还处在初步阶段。本次教学实践中，在专业理论实践课程《燃烧技术与分析》中应用翻转课堂教学模式，探索其应用方法并总结经验。
　　2 翻转课堂教学原则
　　2.1 课堂教学活动设计原则
　　根据教学活动的两个关键“内化知识”与“拓展能力”，确定“翻转课堂”教学活动遵循四个步骤：
　　（1）检验。通过安排一些与课前自主学习任务难度相当的小问题、随堂练习题等环节，让学生体验到再学习的成就感。
　　（2）作业。根据“最近发展区”理论，设置有难度梯度的练习作业，帮助学生深化知识学习，发挥其潜能，并帮助学生掌握相关的知识。
　　（3）协作。解决“检验”和“作业”中遇到的各种困惑。让学生在“协作”中得到同伴的帮助，借助他人的意见与建议解决问题；其次，教师在整个活动中纠正、引导，不断挖掘培养学生的自主学习能力
　　（4）展示。上述环节中到底“学到什么”、“解决什么”、“遗漏什么”等，在“展示”阶段中通过小组汇报的形式加以呈现，这一过程不是简单答题、研究成果的罗列，而是“展示、质疑、阐释”一体化的过程。
　　2.2 教师教学原则
　　传统教学过程中，教师的工作主要是教书，需要在课前课后做示范、讲知识等。但“翻转课堂”模式下，教师需要做的远不止教书，讲授知识、示范教学是基本的教学任务，更重要的是促进学生学习。因此，教师可从以下几个角度加以转变与创新。
　　第一，辅助学习技巧，帮助开展教学。在“翻转课堂”教学模式下，最重要的环节在于如何组织活动，促进学生参与学习。“如何组织活动”很大程度上决定了课堂能否翻转成功。主要的方法有：（1）问题讨论，开展活动。比如《燃烧技术与分析》课程中有关低污染燃烧技术中涡扇发动机涵道比概念，涵道比越大，燃油消耗率越低，则可以引导同学们考虑，涵道比如果继续增大，极限是多少？最后是什么发动机？另外涵道比增大，会导致什么问题？最终引出GTF发动机概念。（2）重视倾听，给予回应。针对学生的回答，不论他的答案是否正确，都应给与鼓励。同时也要细致地深入分析，帮助学生全面把握相关概念。（3）设置与教学内容相符的研究主题。比如《燃烧技术与分析》课程中主燃烧室和加力燃烧室都需要产生回流区来稳定火焰，课堂上老师可以提出问题：主燃烧室的旋流器和加力燃烧室的V型稳定器能否互换来稳定火焰？让学生发散思考，从而把主燃烧室和加力燃烧室的内容联系起来进行学习。（4）细致观察，适当干预。如在《燃烧技术与分析》课程中针对上述讨论，看到活跃学生要予以鼓励，对低头不语学生，老师要积极引导参与课堂讨论中来。 　　第二，教师在“翻转课堂”中找到多讲与少讲的平衡点。如果在课堂上讲授太多，则又回到了传统的授课模式，学生的课前视频学习也就流于形式，收效不大。如果课堂上一味强调自由讨论，又因为学生毕竟对于新知识不够熟练，难以把握其中的关键问题和基础概念而无法开展深入交流，导致不能牢固掌握知识。
　　3 翻转课堂教学实践过程
　　3.1 设计“学习任务单”
　　学习任务单，即教师设计的帮助学生在课前明确自主学习的内容、目标和方法，并提供相应的学习资源，以表单呈现方式的学习路径文件包。
　　学习任务单的设计，应包含学习指南、学习任务、问题设计、建构性学习资源、学习测试、学习档案和学习反思等内容。其中学习指南指的是《燃烧技术与分析》这门课程的学习主题（即燃烧的基本理论，包括化学反应动力学、层流与湍流燃烧、燃油雾化等；主要燃烧设备，包括主燃烧室、加力燃烧室、脉冲爆震发动机等；燃烧数值分析，包括湍流数学模型、数值计算方法等）、达成目标（主要包括燃烧基本理论的掌握、燃烧主要设备的基本结构和工作原理了解、具备采用数值计算模拟实际燃烧过程的基本能力等）、学习方法建议（理论学习方法、工程问题分析方法、数值模拟上机练习等）、课堂学习形式公布（提前告诉学生哪些课时是课堂讨论、哪些课时是实物展示等）等。其中，问题设计是“学习任务单”设计的核心，是把传统知识点灌输转化为任务驱动、问题导向的自主学习的关键，也是实现“翻转课堂”的根本所在，因此要把《燃烧技术与分析》课程中的教学难点、重点或其他知识点转化为问题提出来，使学生在解决问题的同时把握教学重难点或其它知识点，从而培养学生解决问题和举一反三的能力。
　　3.2 创建教学资源库
　　在对目前国内外网上教学资源进行收集与分析的基础上，根据《燃烧技术与分析》课程教学内容，建立相应的教学资源库，主要包括短小精悍的教学视频，每一个视频都针对一个特定的问题，有较强的针对性，通过设置合适的问题情境，激起学生学习兴趣；视频的长度控制在在学生注意力能比较集中的时间范围内，符合学生身心发展特征；另外针对目前手机与微信的普及，制作一定的适用手机微信播放的微视频，使学生随时随地都能进行相应的学习。
　　3.3 学生课前自主学习
　　学生课前自主学习效果的好坏直接影响后续翻转课堂上教学环节效果的优劣。学生根据自身学习特点、学习需求以及学习方式，课前在寝室或家里，利用网上教学资源库和电脑或手机进行自主学习，学习时间自由，学习方式也自由，从而实现学生的“差异化教学”。在学习过程中遇到的疑问或难题，通过利用网上交流平台进行互动。
　　3.4 学生课上探究学习
　　由于学生已经把相应的教学内容在课前进行了学习与交流，因此课堂变成了老师与学生之间和学生与学生之间互动的场所，主要包括答疑解惑、知识的运用（运用燃烧理论知识来解决实际工程问题）、利用实际燃烧室实物进行实物展示等。教师利用网上交流平台，能够提前了解学生的学习困难，在课堂上给予有效的辅导，同时同学之间的相互交流更有助于促进学生对该知识的吸收内化过程，最终形成以学生为主的探究式学习。
　　3.5 学习效果评价
　　对《燃烧技术与分析》评价体系，主要实施以学生能力考核为主，主要包括以下几个方面：
　　（1）课前评价体系：包括学生在网上交流平台提出的问题情况、课前自测习题的回答情况以及学生与学生之间以及学生与老师之间的互動情况，从而掌握学生对教学内容的理解水平；
　　（2）课堂上的评价体系：课堂上，主要考核学生的主观学习态度、学生与学生之间的交流与协作能力、学生对实际工程问题的理解水平等；
　　（3）课后评价体系：主要包括作业的提交情况、实践作品的质量好坏以及最终的考试成绩共三部分进行评价。
　　利用上述三个阶段的评价体系，并根据一定的比例，最终获得学生的最终成绩。
　　4 教学反思
　　（1）在翻转教学实施初期，学生普遍表现出对这一新的学习方式的好奇和兴趣，学习兴致较高，愿意积极配合。但是随着课程的进行，一部分学生表现出懈怠消极的情绪。究其原因，主要是本课程仍设计较多的理论知识，自主学习难度较大，需要学生花费大量精力。但总的来说，相比以往传统授课方式，采用翻转教学模式调动了学生的积极性。
　　（2）翻转教学对教师的要求更高。教师不仅要认真备课，还需要针对每个重要知识点寻找或录制教学视频，大大增加了工作量，也要求老师对所授课程有非常深入的认识。才能在课堂中穿针引线，做好学生的引导者。
　　（3）翻转课题教学模式不能把传统授课的所有内容均进行翻转，只能对特定的部分内容进行翻转。
　　（4）总体来讲，翻转课堂是有限的教学手段。不过，现阶段看来，更合适的方案是将翻转课堂融入到传统课堂教学中。共同作用，发挥两者的优势。
　　参考文献
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　　[2] 王薇，李芳.翻转课堂的共性问题、内涵及教师个性化施教探讨[J].黑龙江兽牧医，2018（12）：240-242.
　　[3] 魏林.基于MOOC的翻转课堂在信息技术教学的应用研究[J].电脑知识，2018（14）：121-122.
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　　[5] 张驷宇.基于翻转课堂的混合式教学模式探索与实践[J].青岛职业技术学院学报，2018（31）：48-51.
　　[6] 张丹丹，杨黎明，刘立新.翻转课堂在病理学教学中的应用研究[J].卫生职业教育，2018（24）：87-88.
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