付 越*，吳明鉑，陳樹軍

（1.中國(guó)石油大學(xué)（華東）新能源學(xué)院，山東 青島 266580；2.中國(guó)石油大學(xué)（華東）儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東 青島 266580）

中國(guó)石油大學(xué)（華東）能源與動(dòng)力工程專業(yè)是國(guó)家級(jí)特色專業(yè)，已建成國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，形成了“熱科學(xué)在石油石化工程中應(yīng)用”的專業(yè)特色和學(xué)科優(yōu)勢(shì)?！稛峁?shí)驗(yàn)》是依托省級(jí)精品課《傳熱學(xué)》和《工程熱力學(xué)》并結(jié)合能源與動(dòng)力工程專業(yè)的特點(diǎn)，開設(shè)的一門獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程，共48學(xué)時(shí)。其前身是熱工實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，上課人數(shù)已達(dá)1200多人次?！稛峁?shí)驗(yàn)》在突出能源與動(dòng)力工程專業(yè)特色，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等方面具有舉足輕重的作用。

1 《熱工實(shí)驗(yàn)》目前存在的問題

大學(xué)教育的水平不僅取決于大學(xué)的人才培養(yǎng)目標(biāo)、教育教學(xué)條件、教師水平等，還有賴于學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和行為、有著良好的師生互動(dòng)和教與學(xué)行為等生機(jī)勃勃的教學(xué)過程[1]。大學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過程應(yīng)該是“發(fā)展性”的，而不是“接受性”的，應(yīng)遵循學(xué)生的個(gè)體差異，突出學(xué)生主體性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，制定新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。然而，目前《熱工實(shí)驗(yàn)》在實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式上還存在著一些問題。

（1）實(shí)驗(yàn)課前學(xué)生缺少有效的課前預(yù)習(xí)。優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施效果依賴于學(xué)生課前自學(xué)的情況，只有高效的課前預(yù)習(xí)才能為學(xué)生在課上留有更多的時(shí)間進(jìn)行自主探究，提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課缺少教師和學(xué)生溝通的工具，更缺乏豐富和多元化的預(yù)習(xí)資料，學(xué)生無法在實(shí)驗(yàn)前深入理解實(shí)驗(yàn)背后的相關(guān)理論知識(shí)，降低了理論與實(shí)踐結(jié)合的效果，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和解決問題的能力。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段單一，缺乏靈活性和多樣性。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)等現(xiàn)代教學(xué)手段是先進(jìn)教學(xué)理念的實(shí)施載體?！稛峁?shí)驗(yàn)》目前采用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，盡管實(shí)驗(yàn)教師具備了先進(jìn)的教學(xué)理念，但因教學(xué)手段的缺乏而無用武之地，更無法全面調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。

（3）以“教師為中心”的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生對(duì)教師有極高的依賴性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程以教師為主，即教師講解和實(shí)操演示，學(xué)生重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容被鎖定，實(shí)驗(yàn)操作機(jī)械化，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，沒有主動(dòng)權(quán)和掌控權(quán)，難以激發(fā)學(xué)生的探索欲和求知欲。

2 翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵和應(yīng)用

翻轉(zhuǎn)課堂理念緣起于哈佛大學(xué)馬祖爾教授在1990年開展的同儕互助教學(xué)，美國(guó)邁阿密大學(xué)和洛基山“林地公園”高中進(jìn)行了早期的成功實(shí)踐。翻轉(zhuǎn)課堂是指教育者借助計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用教學(xué)視頻把知識(shí)傳授的過程放在教室外，給予學(xué)生更多的自由，允許學(xué)生選擇最適合自己的學(xué)習(xí)方式接受新知識(shí)，確保課前深入學(xué)習(xí)真正發(fā)生；而把知識(shí)內(nèi)化的過程放在教室內(nèi)，以便同學(xué)之間、同學(xué)和老師之間有更多的溝通和交流，確保課堂上能夠真正引發(fā)觀點(diǎn)的相互碰撞，使問題引向更深層次。

在本質(zhì)上，翻轉(zhuǎn)課堂是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)。翻轉(zhuǎn)課堂將教學(xué)過程四要素的內(nèi)涵和地位轉(zhuǎn)變主要體現(xiàn)在學(xué)生與教師的角色、教材的內(nèi)容與生成方式、媒體影響范圍及所發(fā)揮作用等方面，教學(xué)活動(dòng)進(jìn)程轉(zhuǎn)變呈現(xiàn)出全時(shí)空、泛在性和開放性等特征。近年很多高校在理論課上開展了翻轉(zhuǎn)課堂，逐漸地也將翻轉(zhuǎn)課堂成功應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，并取得了較好的教學(xué)效果。翻轉(zhuǎn)課堂將實(shí)驗(yàn)課和專業(yè)課相互銜接、相互滲透與交融，也使教師由原來的講授者轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)者、監(jiān)督者和組織者，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

3 自主性與信息化深度融合的熱工實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)

開展自主性和信息化深度融合的翻轉(zhuǎn)課堂，以“自主、探究、合作”的學(xué)習(xí)方式為主線，在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)把主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，給學(xué)生充分的思考空間，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)意識(shí)和創(chuàng)新精神。

（1）分解和重構(gòu)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，建立微視頻實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料。將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容架構(gòu)進(jìn)行分解，創(chuàng)建和開發(fā)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)涵蓋預(yù)備知識(shí)、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作及拓展分析等知識(shí)模塊。凝煉重點(diǎn)和難點(diǎn)，并提煉出思考題?；谒槠闹R(shí)點(diǎn)和課程內(nèi)容，制作課件，建立微視頻，形成課前預(yù)習(xí)資料。

（2）建成實(shí)驗(yàn)小組，實(shí)施合作學(xué)習(xí)。學(xué)生自由組建學(xué)習(xí)小組，開展合作學(xué)習(xí)。合作學(xué)習(xí)模式下學(xué)生通過小組合作形式解決問題、完成任務(wù)、實(shí)現(xiàn)共同目標(biāo)。小組學(xué)習(xí)可使學(xué)生互相幫助、啟發(fā)和促進(jìn)，既能培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神，也有利于均等化提升全體學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。在實(shí)驗(yàn)方案的制訂、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建、實(shí)驗(yàn)完成效果等方面也以實(shí)驗(yàn)小組為單位進(jìn)行考核和評(píng)定。

（3）借助智慧樹和雨課堂課程平臺(tái)，指導(dǎo)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)。通過智慧樹將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、視頻庫(kù)中相關(guān)視頻和錄制的實(shí)驗(yàn)視頻推送給學(xué)生，學(xué)生在課前可通過文字和視頻等多種資料，掌握基本知識(shí)點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容和儀器操作方法。教師以實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑閷?dǎo)向，精心設(shè)計(jì)指向明確的問題作為探究的起點(diǎn)，提出綜合任務(wù)和創(chuàng)新任務(wù)并在智慧樹上發(fā)布，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生以小組為單位將實(shí)驗(yàn)方案反饋給教師，教師在線與學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和小組學(xué)習(xí)。課后教師可以通過學(xué)生在智慧樹上的預(yù)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、預(yù)習(xí)次數(shù)和互動(dòng)次數(shù)考查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。由于學(xué)生課前進(jìn)行了深入的自主學(xué)習(xí)，他們?cè)谡n上便有更多時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、誤差分析和實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，進(jìn)而更好地提升實(shí)驗(yàn)效果。

（4）以學(xué)生為中心，促進(jìn)學(xué)生自主探究。學(xué)生通過前期的知識(shí)儲(chǔ)備、預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)將由線上學(xué)習(xí)變?yōu)榻淌覂?nèi)的學(xué)習(xí)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施階段。將實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)合理設(shè)計(jì)成題目，學(xué)生通過雨課堂答題，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不斷地思考，加深對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)的理解。實(shí)施“自主設(shè)計(jì)、自主搭建、自主調(diào)試、自主探索”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，學(xué)生不斷地發(fā)現(xiàn)新問題，修正實(shí)驗(yàn)方案，直到得到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，討論結(jié)果的準(zhǔn)確性并分析可能存在的誤差，根據(jù)討論結(jié)果繼續(xù)完善和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，最終獲得滿意的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。教師根據(jù)學(xué)生在雨課堂的答題情況，考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)和難點(diǎn)的掌握情況。以實(shí)驗(yàn)小組為單位，重點(diǎn)考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施和實(shí)驗(yàn)操作情況。

4 總結(jié)

以自主式、啟發(fā)式和探究式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念為指導(dǎo)，深度融合信息技術(shù)，實(shí)施小組式、討論式和參與式的翻轉(zhuǎn)課堂，可顯著提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。借助智慧樹和雨課堂課程平臺(tái)，加強(qiáng)了教師和學(xué)生的溝通和互動(dòng)，強(qiáng)化了學(xué)生的課前預(yù)習(xí)。實(shí)施以學(xué)生為主體的合作式學(xué)習(xí)，通過“自主設(shè)計(jì)、自主搭建、自主調(diào)試和自主探索”，改善了學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面，提高了學(xué)生的參與度，調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生的深度思考能力、主動(dòng)學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，也更好地體現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)質(zhì)和特征。