鐘 磊,吳富奇,周澤廣
(廣西民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,廣西多糖材料與改性重點實驗室,廣西 南寧 530006)
“十三五”期間,廣西將致力于構(gòu)建成為銜接“一帶一路”的重要樞紐、產(chǎn)業(yè)合作基地和開放合作平臺。石油化工產(chǎn)業(yè)是廣西重點發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。為了適應(yīng)廣西化工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,需要培養(yǎng)大量高素質(zhì)的化工人才。目前,廣西區(qū)內(nèi)設(shè)置化工專業(yè)的高等學(xué)校較少,教學(xué)水平較低。因此,引入先進的教學(xué)理念,大膽進行教學(xué)改革,提高化工專業(yè)畢業(yè)生的素質(zhì),成為廣西高?;I(yè)發(fā)展急需解決的問題。
翻轉(zhuǎn)課堂起源于美國,近年來,隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及,這種新穎的教學(xué)形式發(fā)展迅速[1-5]。與傳統(tǒng)以課堂講授為主的教學(xué)過程相比較,翻轉(zhuǎn)課堂顯示出明顯的優(yōu)勢。因此,本研究將翻轉(zhuǎn)課堂的理念貫徹到化工教學(xué)實踐中,探索新的化工專業(yè)課程教學(xué)模式,希望對于廣西各高校培養(yǎng)高素質(zhì)的化工人才,能夠起到一定的參考作用。
翻轉(zhuǎn)課堂的課程設(shè)計在國內(nèi)外已有不少成功的經(jīng)驗可供借鑒[6-10]。本設(shè)計考慮與原來的傳統(tǒng)教學(xué)計劃相對應(yīng),維持課程教學(xué)的延續(xù)性,保障教學(xué)質(zhì)量。因此,原教學(xué)計劃中的作業(yè)、測驗以及考試等部分基本保持不變。而課堂教學(xué)的組織以及所講授的內(nèi)容則做了一定調(diào)整。在班級內(nèi)建立4~5個學(xué)習(xí)小組,每個小組8~10人。要求學(xué)生在上課前通過在線學(xué)習(xí)平臺自主學(xué)習(xí)課程相關(guān)內(nèi)容,縮短課堂講解時間,每章講解完后,提供一定的小組討論時間,由教師根據(jù)章節(jié)所需掌握的重點內(nèi)容,設(shè)計1~2個問題給學(xué)習(xí)小組進行討論。
本設(shè)計中在線內(nèi)容的形式主要為與課程內(nèi)容相關(guān)的短視頻以及與之相對應(yīng)的若干測試問題。視頻中包括課堂所使用的PowerPoint課件,實際生產(chǎn)或?qū)嶒炑菔镜匿浵竦?。視頻利用屏幕錄像專家等軟件制作。在視頻中,教師講解課程所需掌握的重點概念,演示主要問題的分析和解決過程。在本設(shè)計的翻轉(zhuǎn)課堂視頻中,教師本人盡量避免頻繁出現(xiàn)在畫面中,從而減少學(xué)生在自學(xué)過程中受到的干擾。每段視頻時間控制在5~10分鐘。傳統(tǒng)課堂一節(jié)課40分鐘所講解的內(nèi)容可以制作成3~4段視頻,由于沒有課堂提問等環(huán)節(jié)打斷,總時間一般控制在25~30分鐘左右。每個視頻搭配5~10個相應(yīng)的測試問題,提供給學(xué)生進行自我測試,分值為10~15分。測試題的形式包括判斷題、選擇題和填空題,內(nèi)容主要是視頻中提到的核心概念以及簡單計算。在線測試的分?jǐn)?shù)占學(xué)生平時成績的一部分,每個學(xué)生有三次測試機會,選擇最高分計入分值。學(xué)生必須在規(guī)定期限內(nèi)完成測試,到期后該段測試將被鎖定停止作答,并公布問題答案。在線測試問題與答案以及視頻在隨后課程教學(xué)過程中都保留在教學(xué)平臺上,學(xué)生可以根據(jù)需要隨時利用這些資源進行課程復(fù)習(xí)。
除了視頻和測試之外,還將設(shè)置與課程相關(guān)的咨詢論壇。根據(jù)課程的教學(xué)進度,教師定期在咨詢論壇的在線討論區(qū)解答學(xué)生的各種問題。有價值的討論被整理成討論串永久保留在論壇的精華區(qū)內(nèi)作為后續(xù)教學(xué)參考。
2016-2017學(xué)年度第一學(xué)期,在廣西民族大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)2014級的化工設(shè)備機械基礎(chǔ)和化工專業(yè)英語課程中初步嘗試采用翻轉(zhuǎn)課堂進行部分教學(xué),參與學(xué)生人數(shù)86人。為了評估翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的效果,將兩門課程的期末考試成績與2015-2016年度采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)的2013級期末考試成績進行對比。
首先,對兩個年級兩門課程的期末考試卷面成績平均分、成績標(biāo)準(zhǔn)差以及總評成績通過率進行比較,結(jié)果如表1和圖1所示。可以發(fā)現(xiàn),采用翻轉(zhuǎn)課堂進行教學(xué)后,2014級學(xué)生兩門課程期末考試的成績都有所提高,專業(yè)英語的卷面平均分由65.7分提高至69.0分,而化工設(shè)備機械基礎(chǔ)則由54.9分提高至61.1分。從總評成績的通過率來看,專業(yè)英語由76.4%提高至86.0%,化工設(shè)備機械基礎(chǔ)由72.2%提高至91.9%,提升效果十分明顯。不僅如此,兩門課程成績的標(biāo)準(zhǔn)差也有所縮小,專業(yè)英語由11.6分縮小為10.0分,化工設(shè)備機械基礎(chǔ)則由13.2分縮小至12.4分,說明引入翻轉(zhuǎn)課堂后,學(xué)生之間的成績差距在逐漸縮小。
表1 2013級與2014級化工專業(yè)期末考試成績對比
圖1 2013級與2014級化工專業(yè)期末考試平均分對比
為了驗證翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是否使學(xué)生成績出現(xiàn)了顯著的提高,采用單側(cè)獨立樣本t檢驗對兩門課程的成績進行統(tǒng)計分析。假設(shè)2014級的考試成績與2013級相比,并沒有顯著提高,計算顯著性水平p。利用Excel中的t檢驗函數(shù)進行計算,結(jié)果如表1所示。根據(jù)計算,專業(yè)英語的顯著性水平p=0.03,在0.01~0.05之間,說明2014級的專業(yè)英語成績有了顯著提高,而化工設(shè)備機械基礎(chǔ)的p=0.001,遠小于0.01,說明化工設(shè)備機械基礎(chǔ)的成績有了極其顯著的提高。
進一步對化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程男女學(xué)生的期末考試成績進行統(tǒng)計分析。如表2和圖2所示,男女學(xué)生的平均成績都有所提高,平均分分別由52.5和58.6提高至57.0和66.6,標(biāo)準(zhǔn)差也都有所降低,分別由12.7和13.0降低至11.9和10.9。然而,對t檢驗顯著性水平進行計算后發(fā)現(xiàn),男學(xué)生成績的顯著性水平p=0.07,大于0.05,說明男生的成績并沒有顯著提高,而女學(xué)生成績的p=0.011,說明成績有明顯提升。
表2 化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程男女學(xué)生得分比較
圖2 化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程期末考試男女學(xué)生平均分比較
最后,將化工設(shè)備機械基礎(chǔ)的期末考核內(nèi)容分為概念性考題和計算題兩大類,分析翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對于不同類型考核內(nèi)容成績的影響,結(jié)果如表3和圖3所示。由結(jié)果可知,在兩次考試中,學(xué)生計算題的得分并沒有明顯提高,平均分分別為7.4和7.5,顯著性水平p=0.4,遠高于0.05。得到明顯提高的是概念性考題的部分,平均分由47.4提高至53.6,顯著性水平p=0.00008,遠小于0.01。這可能是因為在化機課程設(shè)計中,著重通過圖表以及視頻范例解說等多種形式強化了每個章節(jié)的重點概念,使學(xué)生對于各章節(jié)概念的理解得到了很好的強化,但由于目前翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)平臺還存在一定限制,只能給學(xué)生提供一些簡單的算例進行分析,導(dǎo)致他們對于復(fù)雜計算題的解題能力并沒有得到很好的鍛煉。
表3 化工設(shè)備機械基礎(chǔ)概念性考題和計算題得分比較
圖3 化工設(shè)備機械基礎(chǔ)期末考試概念性考題和計算題平均得分比較
綜上所述,本研究嘗試將翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式引入本科化工專業(yè)課程的教學(xué)中,在廣西民族大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的化工設(shè)備機械基礎(chǔ)和專業(yè)英語教學(xué)中進行了初步實踐,取得了良好的教學(xué)效果。進行教學(xué)實驗的兩門課程的期末考試成績較之前一學(xué)年都有明顯提高,學(xué)生之間成績差距縮小,學(xué)生對于課程重要概念的掌握也有很大進步,得分顯著增加。
由于目前本研究還處在初步應(yīng)用階段,不可避免地存在一些問題。在未來的教學(xué)實踐中,針對這些問題,將對現(xiàn)有翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容設(shè)計進行改進和完善。加大計算內(nèi)容所占比例,探索搭建新的計算分析在線演示平臺,提高學(xué)生的計算分析能力;豐富與廣西區(qū)內(nèi)化工生產(chǎn)實踐密切相關(guān)的課程內(nèi)容,增強在線內(nèi)容的趣味性,提高學(xué)生參與度;將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到化工原理、化工制圖和化工反應(yīng)工程等更多的專業(yè)基礎(chǔ)課程中,并把成績統(tǒng)計與問卷調(diào)查等手段相結(jié)合,對教學(xué)效果進行全面檢驗。希望在3至4年內(nèi),通過進一步的教學(xué)實踐,積累化工專業(yè)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)經(jīng)驗,建立起較為完善的化工專業(yè)課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)平臺和教學(xué)評價體系,為廣西區(qū)內(nèi)各高校化工專業(yè)開展課堂教學(xué)改革,提供可資借鑒的參考范本。