朱桂萍 于歆杰

摘 要：本文介紹了三種形式的翻轉(zhuǎn)課堂特點(diǎn)及其教學(xué)目標(biāo)，從教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容三個(gè)方面討論了有效實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)所需的特別教學(xué)設(shè)計(jì)，并以清華大學(xué)“電路原理”課程為例，介紹了在該課程中通過實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的具體做法。在五年翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程中，學(xué)生的考試成績以及教學(xué)評估結(jié)果表明，這種線上與線下、理論與實(shí)踐相結(jié)合的“混合式學(xué)習(xí)”極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了其主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力，收到了很好的效果。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；主動(dòng)學(xué)習(xí)；混合式學(xué)習(xí)

清華大學(xué)電路原理課程教學(xué)組自2003年開始，從教學(xué)理念、教學(xué)手段（推廣使用多媒體課件）、教學(xué)內(nèi)容（全面引入MOSFET）、立體教材建設(shè)等多個(gè)方面對課程進(jìn)行了全面改革[1-3]，

取得了較好的效果，在國內(nèi)同行中產(chǎn)生了積極的影響。

然而，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和在線教學(xué)資源的爆發(fā)性增長，學(xué)生獲取知識(shí)的渠道越來越多元，相應(yīng)地也就越來越不滿足于那種知識(shí)單向流動(dòng)、大水漫灌式的傳統(tǒng)課堂教學(xué)。大學(xué)課堂教學(xué)如不進(jìn)行改革，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣勢必越來越小，主動(dòng)學(xué)習(xí)的愿望也勢必越來越低。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)其主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力成為擺在全體高校老師面前的一大挑戰(zhàn)。為此，清華大學(xué)電路原理教學(xué)組在持續(xù)幾年進(jìn)行的課程內(nèi)容和課程教學(xué)環(huán)境改革的基礎(chǔ)上，從2013年春季學(xué)期開始嘗試采用“翻轉(zhuǎn)課堂”（Flipped Classroom）教學(xué)模式，借助教學(xué)組制作的MOOC資源[4]，課前要求學(xué)生通過觀看MOOC視頻完成大部分理論內(nèi)容的自學(xué)，課堂時(shí)間則主要實(shí)現(xiàn)面對面的富有成效的討論。新的教學(xué)模式以“激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)主動(dòng)學(xué)習(xí)”為目的，從傳統(tǒng)的以教師為中心、以教材為中心、以教室為中心的教學(xué)模式，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的教學(xué)模式，時(shí)間尺度上從課堂擴(kuò)展到課前課后，空間尺度上從教室拓展到宿舍等任何可以學(xué)習(xí)的地方，學(xué)習(xí)資源從教材拓展到線上線下多種媒體。所有這些拓展都充分考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)能力，以提高其學(xué)習(xí)成效為中心。我們希望從這門專業(yè)基礎(chǔ)課開始激發(fā)起學(xué)生對電學(xué)專業(yè)的興趣，進(jìn)而能夠去主動(dòng)探索和學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。5年9個(gè)學(xué)期的實(shí)踐表明，采用這種線上與線下相結(jié)合、理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的混合式學(xué)習(xí)方式可以有效激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的欲望，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)的能力。我們還把實(shí)驗(yàn)與理論課程有機(jī)融合，以提高學(xué)生的工程意識(shí)和動(dòng)手能力。

一、翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施模式

“翻轉(zhuǎn)課堂”（flipped classroom）最初實(shí)施時(shí)，課堂時(shí)間仍然是以教師為中心的。2015年，Jonathan Bergmann 和Aaron Sams在他們出版的新著中進(jìn)一步發(fā)展了“翻轉(zhuǎn)課堂”的概念[5]，提出了“翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)”，指出翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)是“是一種教學(xué)方法，它把直接學(xué)習(xí)從集體學(xué)習(xí)空間轉(zhuǎn)移到個(gè)人學(xué)習(xí)空間，從而把集體空間變成一種動(dòng)態(tài)的、交互的學(xué)習(xí)環(huán)境，老師在學(xué)生運(yùn)用概念和創(chuàng)造性地參與科目學(xué)習(xí)過程中給予指導(dǎo)”。在這種教學(xué)模式下，老師的主要角色不再是內(nèi)容講授者，而是學(xué)習(xí)指導(dǎo)者和促進(jìn)者。真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心，展開富有成效的面對面互動(dòng)討論，這才是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式最重要的價(jià)值所在。

1.翻轉(zhuǎn)課堂的多種形式

根據(jù)課堂規(guī)模和實(shí)施手段，翻轉(zhuǎn)課堂可以分為以下幾種形式：小規(guī)模的完全翻轉(zhuǎn)；大規(guī)模的輕量級(jí)翻轉(zhuǎn)；小規(guī)模的混合式學(xué)習(xí)[6]。

小規(guī)模的完全翻轉(zhuǎn)是指課上課下角色的完全翻轉(zhuǎn)。在這種教學(xué)模式下，絕大部分內(nèi)容都要求學(xué)生課前借助MOOC平臺(tái)等形式完成自學(xué)，課堂時(shí)間以討論學(xué)生提出的問題為主，可以輔之適當(dāng)練習(xí)。為了保證討論效果，課堂規(guī)模一般不宜超過30人。這種教學(xué)模式的目標(biāo)是訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新性思維，提高學(xué)生研究性學(xué)習(xí)能力。

大規(guī)模的輕量級(jí)翻轉(zhuǎn)是指借助雨課堂等新教學(xué)技術(shù)，在人數(shù)規(guī)模較大的課堂（通常超過100人）通過彈幕、限時(shí)答題等形式及時(shí)掌握學(xué)生對所講內(nèi)容的理解情況，并對教學(xué)過程及時(shí)做出調(diào)整。這種教學(xué)模式的目標(biāo)是提高學(xué)生的課堂參與度，增強(qiáng)大班授課時(shí)的師生互動(dòng)。

小規(guī)模的混合式學(xué)習(xí)是指以線上學(xué)習(xí)為主、線下討論很少的一種翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。這種模式對學(xué)生的自律性和自學(xué)能力要求較高，因此也不宜太大規(guī)模。這種教學(xué)模式的目標(biāo)是為學(xué)生提供多樣化選擇，提高教學(xué)靈活性。

不同學(xué)校、不同課程的老師在采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)之前，應(yīng)首先厘清自己目前教學(xué)過程中存在的問題、教學(xué)對象的特點(diǎn)和改革想要達(dá)到的目標(biāo)，然后再采取合適的教學(xué)模式。對于這三種翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，對同一門課程的不同內(nèi)容可以穿插使用，也可以只對部分內(nèi)容進(jìn)行翻轉(zhuǎn)教學(xué)，這取決于授課教師對教學(xué)內(nèi)容的理解和安排。

2.完全翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)

相對于大規(guī)模的輕量級(jí)翻轉(zhuǎn)和小規(guī)模的混合式學(xué)習(xí)，小規(guī)模的完全翻轉(zhuǎn)對傳統(tǒng)教學(xué)模式的改動(dòng)最大，需要從教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行特別設(shè)計(jì)[7]，才能保證良好的教學(xué)效果。

完全翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)，一要采用便于進(jìn)行小組討論的桌椅擺放方式；二要配備足夠多的板書空間，黑板或白板均可，便于多組學(xué)生同時(shí)進(jìn)行習(xí)題演算和討論；三要保證可靠的無線網(wǎng)絡(luò)鏈接，便于利用雨課堂等教學(xué)工具獲得實(shí)時(shí)的教學(xué)反饋。

很多老師在傳統(tǒng)教學(xué)模式中采用的教學(xué)方法也可以在翻轉(zhuǎn)課堂中使用，比如基于問題的學(xué)習(xí)（Problem based Learning， PBL）、基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（Project based Learning， PBL）、基于產(chǎn)出的教育（Outcome based Education， OBE）、提問式教學(xué)等。但在采用這些教學(xué)方法時(shí)，需要針對翻轉(zhuǎn)課堂的特點(diǎn)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)建議遵循以下三個(gè)原則：

（1）突出以學(xué)生為中心。因?yàn)閷W(xué)生進(jìn)入課堂之前已經(jīng)通過課前的線上學(xué)習(xí)，對大部分理論知識(shí)點(diǎn)有所了解甚至已經(jīng)基本掌握，所以課堂討論必須以學(xué)生為中心，重點(diǎn)討論解決其疑難問題。教師不必也不能再追求教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在邏輯性和知識(shí)體系的完整性，而是要通過討論，幫助學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，并能建立正確而完整的知識(shí)體系。這個(gè)過程體現(xiàn)的是一種“建構(gòu)主義”的學(xué)習(xí)方法[8，9]。

（2）強(qiáng)調(diào)小組合作。為避免課堂討論陷入“冷場”，教師在課堂內(nèi)可鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行小組合作，對于別的同學(xué)提出的問題或老師給出的習(xí)題先在小組內(nèi)進(jìn)行討論，然后推選出一個(gè)代表來回答。這樣學(xué)生即使回答錯(cuò)了也不會(huì)覺得太尷尬，保護(hù)了其發(fā)言積極性。

（3）給予充分時(shí)間討論，鼓勵(lì)挑戰(zhàn)權(quán)威，鼓勵(lì)創(chuàng)新。在傳統(tǒng)授課模式下，學(xué)生的創(chuàng)新性思維和研究性學(xué)習(xí)能力不能得到充分的培養(yǎng)，一個(gè)重要的原因就是學(xué)時(shí)不夠。老師要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，只能在課堂時(shí)間內(nèi)趕進(jìn)度、滿堂灌，學(xué)生根本沒有時(shí)間沒有機(jī)會(huì)表達(dá)自己的想法。而在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下課堂上有充分的時(shí)間可以展開討論，對于一些定理定律，鼓勵(lì)學(xué)生追根溯源，了解其提出背景，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新性地將這些經(jīng)典理論應(yīng)用到學(xué)科或產(chǎn)業(yè)的前沿領(lǐng)域，解決新的技術(shù)問題。

教學(xué)內(nèi)容的分割和設(shè)計(jì)是成功實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的關(guān)鍵。教師要確定哪些內(nèi)容是要求學(xué)生在課前進(jìn)行自學(xué)的，哪些是要在課堂上進(jìn)行討論的，哪些是要在課后通過練習(xí)進(jìn)一步提高的。內(nèi)容分割既要夯實(shí)基礎(chǔ)，又要有難度進(jìn)階，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中既要感受到挑戰(zhàn)，又要經(jīng)常有成就感，才能使其在一學(xué)期的學(xué)習(xí)過程中始終保持飽滿的學(xué)習(xí)熱情，并真正有所收獲。

二、清華大學(xué)電路原理課程翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐

清華大學(xué)電路原理課程自2013年春季學(xué)期開始進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐，除2014年秋季學(xué)期外，迄今已經(jīng)完成了9個(gè)學(xué)期的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，得到了同學(xué)們的普遍認(rèn)可，并且將這種教學(xué)模式向國內(nèi)30多所高校進(jìn)行了推廣，產(chǎn)生了廣泛而積極的影響[10]。

清華大學(xué)電路原理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的線上學(xué)習(xí)依托教學(xué)組老師于2013年自己錄制的“電路原理”MOOC課程，其中包含了99講、240個(gè)總計(jì)時(shí)長約22.5小時(shí)的視頻，198道講間練習(xí)題和109道綜合練習(xí)題，內(nèi)容包括電阻電路、動(dòng)態(tài)電路的暫態(tài)分析和正弦穩(wěn)態(tài)分析三大部分，基本可滿足不同層次高校學(xué)生課前學(xué)習(xí)的需要[11]。

在具體教學(xué)過程中，課前給學(xué)生分發(fā)一份 “課前安排”，內(nèi)容包括觀看MOOC平臺(tái)的視頻，完成相關(guān)練習(xí)以及閱讀教材的相關(guān)章節(jié)、難度相對低一點(diǎn)的2～3道練習(xí)題以及基于便攜式實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等。如果需要還會(huì)分發(fā)一些補(bǔ)充閱讀材料。大約有70%左右的學(xué)時(shí)會(huì)有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生兩人一組完成實(shí)驗(yàn)，需要自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇元器件參數(shù)，并搭建具體電路進(jìn)行測試。

課堂討論的內(nèi)容主要包括三部分：課前學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，難度較高的練習(xí)或基本理論的工程應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)方案討論或?qū)嶒?yàn)結(jié)果檢查。課堂討論以學(xué)生為中心展開。清華大學(xué)電路原理課程在實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)時(shí)以上三方面的時(shí)間分配大概是5：3.5：1.5。

課后學(xué)生要完成的考核性內(nèi)容包括：筆頭作業(yè)和研究型實(shí)驗(yàn)。研究型實(shí)驗(yàn)是清華大學(xué)電路原理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的難點(diǎn)和亮點(diǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)模式下電路原理實(shí)驗(yàn)是獨(dú)立于理論課的一門課程，跨春秋兩個(gè)學(xué)期，實(shí)驗(yàn)數(shù)量分別為5個(gè)（大一春）+ 4個(gè)（大二秋）。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及完成過程有明確的實(shí)驗(yàn)指示書，基于分立器件完成。這種模式下的實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，挑戰(zhàn)性低，也不易開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)，對理論學(xué)習(xí)的幫助不大。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下實(shí)驗(yàn)與理論學(xué)習(xí)有機(jī)融合，基于便攜式實(shí)驗(yàn)設(shè)備和虛擬儀器技術(shù)，教師可以根據(jù)理論教學(xué)的進(jìn)展同步布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，既有驗(yàn)證型的也有研究型的，不僅實(shí)驗(yàn)數(shù)量大大增加（春季學(xué)期15個(gè)+秋季學(xué)期8個(gè)），研究型實(shí)驗(yàn)也占到了40%以上。這種安排給了學(xué)生極大的挑戰(zhàn)，通過課堂討論、小組合作等形式完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，學(xué)生會(huì)有非常大的成就感，學(xué)習(xí)興趣也油然而生。而且，利用便攜式實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生還可以隨時(shí)將自己腦海中靈光一現(xiàn)的想法及時(shí)加以驗(yàn)證，為鍛煉創(chuàng)新性思維提供了良好的物質(zhì)保障。

清華大學(xué)電路原理翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施5年來取得了較好的教學(xué)效果，獲得了學(xué)生的普遍認(rèn)可。主講教師在2013、2015、2017年春季學(xué)期的教學(xué)評估中都進(jìn)入了全校前5%。學(xué)生反映：相比傳統(tǒng)教學(xué)，這種線上與線下、理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的混合式學(xué)習(xí)方式獲得的知識(shí)“印象更深刻”“自己思考得更多”“對知識(shí)點(diǎn)的理解更到位”，“對解決實(shí)際工程問題更有幫助，思路更開闊”“通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對知識(shí)點(diǎn)的理解更透徹”。

需要說明的是，參加電路原理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的學(xué)生全部是自由報(bào)名，幾年實(shí)踐過程中報(bào)名人數(shù)基本都在課程容量的1.5倍以上。教學(xué)組會(huì)組織一個(gè)簡單的面試，重點(diǎn)考查語言表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，對學(xué)習(xí)成績沒有任何要求。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的學(xué)生在期中期末都需要與年級(jí)其他同學(xué)同時(shí)同卷考試。2013—2016年的數(shù)據(jù)表明，參加翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的同學(xué)其卷面平均成績比采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的平行班大約高出8～15分。

清華大學(xué)電路原理教學(xué)組在進(jìn)行教學(xué)改革的同時(shí)，也注意及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極與國內(nèi)高校同行進(jìn)行交流和推廣。目前這種翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式已經(jīng)在近30所高校實(shí)行，這其中既有“985工程”“211工程”等重點(diǎn)院校，也有二本甚至高職類院校。不同層次學(xué)校的老師在實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程中都針對本校學(xué)生特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)對課程進(jìn)行了特別設(shè)計(jì)，取得了較好的教學(xué)效果[10]。

三、結(jié)語

回顧五年來的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐，收獲經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，也深感未來還有許多可以改進(jìn)的地方，主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）相比傳統(tǒng)教學(xué)模式通常只能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的“功能性需求”，翻轉(zhuǎn)課堂提供了一種全新的體驗(yàn)，可以滿足一部分學(xué)生的“體驗(yàn)性需求”，這是一種進(jìn)步。但在這個(gè)過程中，無論是MOOC平臺(tái)和雨課堂中積累的大量教學(xué)數(shù)據(jù)，還是一線教師在實(shí)際教學(xué)過程中積累的直觀經(jīng)驗(yàn)和感受，都還沒有得到充分的分析、挖掘和利用。通過對這些定量數(shù)據(jù)和定性經(jīng)驗(yàn)的分析，并基于這些數(shù)據(jù)對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)習(xí)慣進(jìn)行較為準(zhǔn)確的刻畫，從而在未來的教學(xué)中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的因材施教，真正滿足學(xué)生的“個(gè)性化需求”。

（2）翻轉(zhuǎn)課堂為掛在“云”端的MOOC資源提供了一種在大學(xué)課堂落“地”的有效途徑，各個(gè)學(xué)?？筛鶕?jù)本校學(xué)生特點(diǎn)、目前教學(xué)中存在的痛點(diǎn)和想要達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)對落地方法進(jìn)行特別設(shè)計(jì)。MOOC資源不是唯一選擇，但混合式學(xué)習(xí)一定是大勢所趨。

（3）參與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的老師和學(xué)生都付出了比傳統(tǒng)教學(xué)模式下更多的時(shí)間和精力，最終的產(chǎn)出有些是可以量化的（如教學(xué)評估結(jié)果、考試成績等），但更多的是長期的、無法量化的一些收獲（如知識(shí)面的拓展、團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、動(dòng)手能力、表達(dá)能力等）。如何建立一套針對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)有效性的科學(xué)評價(jià)體系以及相應(yīng)的管理機(jī)制，對于促進(jìn)更多的老師和學(xué)生采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，提升教學(xué)效果是必不可少的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于歆杰，朱桂萍，陸文娟，等. “電路原理”課程教學(xué)改革的理念與實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34（1）：1-8.

[2] 朱桂萍，于歆杰，陸文娟. 將MOSFET引入“電路原理”課程教學(xué)的若干思考[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2008：30（3）：95-99.

[3] 朱桂萍，于歆杰，陸文娟.“電路原理”課程深度改革的理念探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2013，35（5）：1-5.

[4] 清華大學(xué)電路原理MOOC課程（學(xué)堂在線平臺(tái)）

[EB/OL]. http：//www.xuetangx.com/courses/course-v1：TsinghuaX+20220214X+2017_T2/info.

[5] Jonathan Bergmann， Aaron Sams.翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)：如何更好地實(shí)踐翻轉(zhuǎn)課堂與慕課學(xué)習(xí)[M]. 王允麗，譯.北京：中國青年出版社，2015.

[6][7] 朱桂萍，于歆杰.“電路原理”MOOC資源的多種應(yīng)用形式實(shí)踐[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2017，39（3）：6-9.

[8] Constructivism[EB/OL].https：//en.wikipedia.org/wiki/Constructivism_（philosophy_of_education）.

[9] 蔡寅亮.建構(gòu)主義教學(xué)理論的中國化研究[D].天津師范大學(xué)，2013：5-11.

[10] 于歆杰.以學(xué)生為中心的教與學(xué)（第2版）[M]. 北京：高等教育出版社，2017：133-160.

[11] 周楊.一次融合與創(chuàng)新的MOOC實(shí)踐[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2014（3）：41-45.

[責(zé)任編輯：周 楊]