朱桂萍 于歆杰

摘 要：本文介紹了三種形式的翻轉(zhuǎn)課堂特點及其教學目標，從教學環(huán)境、教學方法和教學內(nèi)容三個方面討論了有效實施翻轉(zhuǎn)課堂教學所需的特別教學設計，并以清華大學“電路原理”課程為例，介紹了在該課程中通過實施翻轉(zhuǎn)課堂教學促進學生主動學習的具體做法。在五年翻轉(zhuǎn)課堂教學過程中，學生的考試成績以及教學評估結(jié)果表明，這種線上與線下、理論與實踐相結(jié)合的“混合式學習”極大地激發(fā)了學生的學習熱情，提高了其主動學習的意識和能力，收到了很好的效果。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；主動學習；混合式學習

清華大學電路原理課程教學組自2003年開始，從教學理念、教學手段（推廣使用多媒體課件）、教學內(nèi)容（全面引入MOSFET）、立體教材建設等多個方面對課程進行了全面改革[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)絡技術(shù)的飛速發(fā)展和在線教學資源的爆發(fā)性增長，學生獲取知識的渠道越來越多元，相應地也就越來越不滿足于那種知識單向流動、大水漫灌式的傳統(tǒng)課堂教學。大學課堂教學如不進行改革，學生學習的興趣勢必越來越小，主動學習的愿望也勢必越來越低。如何激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)其主動學習的意識和能力成為擺在全體高校老師面前的一大挑戰(zhàn)。為此，清華大學電路原理教學組在持續(xù)幾年進行的課程內(nèi)容和課程教學環(huán)境改革的基礎上，從2013年春季學期開始嘗試采用“翻轉(zhuǎn)課堂”（Flipped Classroom）教學模式，借助教學組制作的MOOC資源[4]，課前要求學生通過觀看MOOC視頻完成大部分理論內(nèi)容的自學，課堂時間則主要實現(xiàn)面對面的富有成效的討論。新的教學模式以“激發(fā)學習興趣，促進主動學習”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模式，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為中心的教學模式，時間尺度上從課堂擴展到課前課后，空間尺度上從教室拓展到宿舍等任何可以學習的地方，學習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生的學習習慣和學習能力，以提高其學習成效為中心。我們希望從這門專業(yè)基礎課開始激發(fā)起學生對電學專業(yè)的興趣，進而能夠去主動探索和學習相關(guān)知識。5年9個學期的實踐表明，采用這種線上與線下相結(jié)合、理論與實驗相結(jié)合的混合式學習方式可以有效激發(fā)學生主動學習的欲望，培養(yǎng)其自主學習的能力。我們還把實驗與理論課程有機融合，以提高學生的工程意識和動手能力。

一、翻轉(zhuǎn)課堂實施模式

“翻轉(zhuǎn)課堂”（flipped classroom）最初實施時，課堂時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一步發(fā)展了“翻轉(zhuǎn)課堂”的概念[5]，提出了“翻轉(zhuǎn)學習”，指出翻轉(zhuǎn)學習是“是一種教學方法，它把直接學習從集體學習空間轉(zhuǎn)移到個人學習空間，從而把集體空間變成一種動態(tài)的、交互的學習環(huán)境，老師在學生運用概念和創(chuàng)造性地參與科目學習過程中給予指導”。在這種教學模式下，老師的主要角色不再是內(nèi)容講授者，而是學習指導者和促進者。真正實現(xiàn)以學生為中心，展開富有成效的面對面互動討論，這才是翻轉(zhuǎn)課堂教學模式最重要的價值所在。

1.翻轉(zhuǎn)課堂的多種形式

根據(jù)課堂規(guī)模和實施手段，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)模的輕量級翻轉(zhuǎn)；小規(guī)模的混合式學習[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)。在這種教學模式下，絕大部分內(nèi)容都要求學生課前借助MOOC平臺等形式完成自學，課堂時間以討論學生提出的問題為主，可以輔之適當練習。為了保證討論效果，課堂規(guī)模一般不宜超過30人。這種教學模式的目標是訓練學生創(chuàng)新性思維，提高學生研究性學習能力。

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

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

不同學校、不同課程的老師在采用翻轉(zhuǎn)課堂教學之前，應首先厘清自己目前教學過程中存在的問題、教學對象的特點和改革想要達到的目標，然后再采取合適的教學模式。對于這三種翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，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)容進行翻轉(zhuǎn)教學，這取決于授課教師對教學內(nèi)容的理解和安排。

2.完全翻轉(zhuǎn)課堂的教學設計

相對于大規(guī)模的輕量級翻轉(zhuǎn)和小規(guī)模的混合式學習，小規(guī)模的完全翻轉(zhuǎn)對傳統(tǒng)教學模式的改動最大，需要從教學環(huán)境、教學方法和教學內(nèi)容上進行特別設計[7]，才能保證良好的教學效果。

完全翻轉(zhuǎn)課堂的教學環(huán)境設計，一要采用便于進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，便于多組學生同時進行習題演算和討論；三要保證可靠的無線網(wǎng)絡鏈接，便于利用雨課堂等教學工具獲得實時的教學反饋。

很多老師在傳統(tǒng)教學模式中采用的教學方法也可以在翻轉(zhuǎn)課堂中使用，比如基于問題的學習（Problem based Learning， PBL）、基于項目的學習（Project based Learning， PBL）、基于產(chǎn)出的教育（Outcome based Education， OBE）、提問式教學等。但在采用這些教學方法時，需要針對翻轉(zhuǎn)課堂的特點進行精心設計，設計時建議遵循以下三個原則：

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

（2）強調(diào)小組合作。為避免課堂討論陷入“冷場”，教師在課堂內(nèi)可鼓勵學生進行小組合作，對于別的同學提出的問題或老師給出的習題先在小組內(nèi)進行討論，然后推選出一個代表來回答。這樣學生即使回答錯了也不會覺得太尷尬，保護了其發(fā)言積極性。

（3）給予充分時間討論，鼓勵挑戰(zhàn)權(quán)威，鼓勵創(chuàng)新。在傳統(tǒng)授課模式下，學生的創(chuàng)新性思維和研究性學習能力不能得到充分的培養(yǎng)，一個重要的原因就是學時不夠。老師要在有限的學時內(nèi)完成教學任務，只能在課堂時間內(nèi)趕進度、滿堂灌，學生根本沒有時間沒有機會表達自己的想法。而在翻轉(zhuǎn)課堂教學模式下課堂上有充分的時間可以展開討論，對于一些定理定律，鼓勵學生追根溯源，了解其提出背景，鼓勵和引導學生創(chuàng)新性地將這些經(jīng)典理論應用到學科或產(chǎn)業(yè)的前沿領域，解決新的技術(shù)問題。

教學內(nèi)容的分割和設計是成功實施翻轉(zhuǎn)課堂教學的關(guān)鍵。教師要確定哪些內(nèi)容是要求學生在課前進行自學的，哪些是要在課堂上進行討論的，哪些是要在課后通過練習進一步提高的。內(nèi)容分割既要夯實基礎，又要有難度進階，讓學生在學習過程中既要感受到挑戰(zhàn)，又要經(jīng)常有成就感，才能使其在一學期的學習過程中始終保持飽滿的學習熱情，并真正有所收獲。

二、清華大學電路原理課程翻轉(zhuǎn)課堂實踐

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

清華大學電路原理翻轉(zhuǎn)課堂教學的線上學習依托教學組老師于2013年自己錄制的“電路原理”MOOC課程，其中包含了99講、240個總計時長約22.5小時的視頻，198道講間練習題和109道綜合練習題，內(nèi)容包括電阻電路、動態(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生課前學習的需要[11]。

在具體教學過程中，課前給學生分發(fā)一份 “課前安排”，內(nèi)容包括觀看MOOC平臺的視頻，完成相關(guān)練習以及閱讀教材的相關(guān)章節(jié)、難度相對低一點的2～3道練習題以及基于便攜式實驗設備完成的驗證型實驗內(nèi)容等。如果需要還會分發(fā)一些補充閱讀材料。大約有70%左右的學時會有相應的實驗任務，學生兩人一組完成實驗，需要自己設計實驗方案、選擇元器件參數(shù)，并搭建具體電路進行測試。

課堂討論的內(nèi)容主要包括三部分：課前學習過程中遇到的問題，難度較高的練習或基本理論的工程應用，實驗方案討論或?qū)嶒灲Y(jié)果檢查。課堂討論以學生為中心展開。清華大學電路原理課程在實施翻轉(zhuǎn)課堂教學時以上三方面的時間分配大概是5：3.5：1.5。

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

清華大學電路原理翻轉(zhuǎn)課堂實施5年來取得了較好的教學效果，獲得了學生的普遍認可。主講教師在2013、2015、2017年春季學期的教學評估中都進入了全校前5%。學生反映：相比傳統(tǒng)教學，這種線上與線下、理論與實驗相結(jié)合的混合式學習方式獲得的知識“印象更深刻”“自己思考得更多”“對知識點的理解更到位”，“對解決實際工程問題更有幫助，思路更開闊”“通過實驗驗證，對知識點的理解更透徹”。

需要說明的是，參加電路原理翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的學生全部是自由報名，幾年實踐過程中報名人數(shù)基本都在課程容量的1.5倍以上。教學組會組織一個簡單的面試，重點考查語言表達能力和團隊協(xié)作意識，對學習成績沒有任何要求。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的學生在期中期末都需要與年級其他同學同時同卷考試。2013—2016年的數(shù)據(jù)表明，參加翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的同學其卷面平均成績比采用傳統(tǒng)教學模式的平行班大約高出8～15分。

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

三、結(jié)語

回顧五年來的翻轉(zhuǎn)課堂教學實踐，收獲經(jīng)驗的同時，也深感未來還有許多可以改進的地方，主要包括以下幾點：

（1）相比傳統(tǒng)教學模式通常只能滿足學生學習的“功能性需求”，翻轉(zhuǎn)課堂提供了一種全新的體驗，可以滿足一部分學生的“體驗性需求”，這是一種進步。但在這個過程中，無論是MOOC平臺和雨課堂中積累的大量教學數(shù)據(jù)，還是一線教師在實際教學過程中積累的直觀經(jīng)驗和感受，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)驗的分析，并基于這些數(shù)據(jù)對學生的學習行為和學習習慣進行較為準確的刻畫，從而在未來的教學中實現(xiàn)精準的因材施教，真正滿足學生的“個性化需求”。

（2）翻轉(zhuǎn)課堂為掛在“云”端的MOOC資源提供了一種在大學課堂落“地”的有效途徑，各個學?？筛鶕?jù)本校學生特點、目前教學中存在的痛點和想要達到的教學目標對落地方法進行特別設計。MOOC資源不是唯一選擇，但混合式學習一定是大勢所趨。

（3）參與翻轉(zhuǎn)課堂教學的老師和學生都付出了比傳統(tǒng)教學模式下更多的時間和精力，最終的產(chǎn)出有些是可以量化的（如教學評估結(jié)果、考試成績等），但更多的是長期的、無法量化的一些收獲（如知識面的拓展、團隊協(xié)作意識、動手能力、表達能力等）。如何建立一套針對翻轉(zhuǎn)課堂教學有效性的科學評價體系以及相應的管理機制，對于促進更多的老師和學生采用翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，提升教學效果是必不可少的。

參考文獻：

[1] 于歆杰，朱桂萍，陸文娟，等. “電路原理”課程教學改革的理念與實踐[J].電氣電子教學學報，2012，34（1）：1-8.

[2] 朱桂萍，于歆杰，陸文娟. 將MOSFET引入“電路原理”課程教學的若干思考[J].電氣電子教學學報，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].電氣電子教學學報，2013，35（5）：1-5.

[4] 清華大學電路原理MOOC課程（學堂在線平臺）

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

[5] Jonathan Bergmann， Aaron Sams.翻轉(zhuǎn)學習：如何更好地實踐翻轉(zhuǎn)課堂與慕課學習[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資源的多種應用形式實踐[J]. 電氣電子教學學報，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)主義教學理論的中國化研究[D].天津師范大學，2013：5-11.

[10] 于歆杰.以學生為中心的教與學（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實踐[J]. 中國大學教學，2014（3）：41-45.

[責任編輯：周 楊]