付 越*，吳明鉑，陳樹軍

（1.中國石油大學（華東）新能源學院，山東 青島 266580；2.中國石油大學（華東）儲運與建筑工程學院，山東 青島 266580）

中國石油大學（華東）能源與動力工程專業(yè)是國家級特色專業(yè)，已建成國家級實驗教學示范中心，形成了“熱科學在石油石化工程中應用”的專業(yè)特色和學科優(yōu)勢?！稛峁嶒灐肥且劳惺〖壘氛n《傳熱學》和《工程熱力學》并結(jié)合能源與動力工程專業(yè)的特點，開設(shè)的一門獨立實驗課程，共48學時。其前身是熱工實驗實訓，上課人數(shù)已達1200多人次?！稛峁嶒灐吩谕怀瞿茉磁c動力工程專業(yè)特色，培養(yǎng)學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力等方面具有舉足輕重的作用。

1 《熱工實驗》目前存在的問題

大學教育的水平不僅取決于大學的人才培養(yǎng)目標、教育教學條件、教師水平等，還有賴于學生的學習態(tài)度和行為、有著良好的師生互動和教與學行為等生機勃勃的教學過程[1]。大學生學習知識的過程應該是“發(fā)展性”的，而不是“接受性”的，應遵循學生的個體差異，突出學生主體性，培養(yǎng)學生自主學習能力和創(chuàng)新能力，制定新型實驗教學模式進而提高實驗教學質(zhì)量。然而，目前《熱工實驗》在實驗教學模式上還存在著一些問題。

（1）實驗課前學生缺少有效的課前預習。優(yōu)質(zhì)的實驗教學實施效果依賴于學生課前自學的情況，只有高效的課前預習才能為學生在課上留有更多的時間進行自主探究，提升實驗能力和創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的實驗課缺少教師和學生溝通的工具，更缺乏豐富和多元化的預習資料，學生無法在實驗前深入理解實驗背后的相關(guān)理論知識，降低了理論與實踐結(jié)合的效果，不利于培養(yǎng)學生獨立思考能力和解決問題的能力。

（2）實驗教學手段單一，缺乏靈活性和多樣性。計算機和網(wǎng)絡教學平臺等現(xiàn)代教學手段是先進教學理念的實施載體。《熱工實驗》目前采用常規(guī)的實驗教學手段，盡管實驗教師具備了先進的教學理念，但因教學手段的缺乏而無用武之地，更無法全面調(diào)動學生的積極性和主動性。

（3）以“教師為中心”的傳統(tǒng)實驗教學模式。在傳統(tǒng)的實驗教學中，學生對教師有極高的依賴性。實驗教學過程以教師為主，即教師講解和實操演示，學生重復實驗步驟。實驗內(nèi)容被鎖定，實驗操作機械化，學生被動接受知識，沒有主動權(quán)和掌控權(quán)，難以激發(fā)學生的探索欲和求知欲。

2 翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵和應用

翻轉(zhuǎn)課堂理念緣起于哈佛大學馬祖爾教授在1990年開展的同儕互助教學，美國邁阿密大學和洛基山“林地公園”高中進行了早期的成功實踐。翻轉(zhuǎn)課堂是指教育者借助計算機和網(wǎng)絡技術(shù)，利用教學視頻把知識傳授的過程放在教室外，給予學生更多的自由，允許學生選擇最適合自己的學習方式接受新知識，確保課前深入學習真正發(fā)生；而把知識內(nèi)化的過程放在教室內(nèi)，以便同學之間、同學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)課堂是一種以學生為中心的教學。翻轉(zhuǎn)課堂將教學過程四要素的內(nèi)涵和地位轉(zhuǎn)變主要體現(xiàn)在學生與教師的角色、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，教學活動進程轉(zhuǎn)變呈現(xiàn)出全時空、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)課堂成功應用于實驗教學中，并取得了較好的教學效果。翻轉(zhuǎn)課堂將實驗課和專業(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д?、監(jiān)督者和組織者，提高了實驗教學質(zhì)量。

3 自主性與信息化深度融合的熱工實驗翻轉(zhuǎn)課堂的教學設(shè)計

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”的學習方式為主線，在教學過程中強調(diào)把主動權(quán)交給學生，給學生充分的思考空間，重點培養(yǎng)學生實驗意識和創(chuàng)新精神。

（1）分解和重構(gòu)實驗內(nèi)容，建立微視頻實驗教學資料。將實驗內(nèi)容架構(gòu)進行分解，創(chuàng)建和開發(fā)基礎(chǔ)知識點，每個知識點涵蓋預備知識、實驗儀器、實驗原理、實驗操作及拓展分析等知識模塊。凝煉重點和難點，并提煉出思考題?；谒槠闹R點和課程內(nèi)容，制作課件，建立微視頻，形成課前預習資料。

（2）建成實驗小組，實施合作學習。學生自由組建學習小組，開展合作學習。合作學習模式下學生通過小組合作形式解決問題、完成任務、實現(xiàn)共同目標。小組學習可使學生互相幫助、啟發(fā)和促進，既能培養(yǎng)學生團隊精神，也有利于均等化提升全體學生的學習效果。在實驗方案的制訂、實驗臺的搭建、實驗完成效果等方面也以實驗小組為單位進行考核和評定。

（3）借助智慧樹和雨課堂課程平臺，指導學生做好實驗前的預習。通過智慧樹將實驗指導書、視頻庫中相關(guān)視頻和錄制的實驗視頻推送給學生，學生在課前可通過文字和視頻等多種資料，掌握基本知識點、實驗相關(guān)內(nèi)容和儀器操作方法。教師以實驗目的為導向，精心設(shè)計指向明確的問題作為探究的起點，提出綜合任務和創(chuàng)新任務并在智慧樹上發(fā)布，引導學生自主設(shè)計實驗方案。學生以小組為單位將實驗方案反饋給教師，教師在線與學生討論實驗方案設(shè)計情況，對實驗方案進行針對性調(diào)整，實現(xiàn)學生自主學習和小組學習。課后教師可以通過學生在智慧樹上的預習時長、預習次數(shù)和互動次數(shù)考查學生的預習情況。由于學生課前進行了深入的自主學習，他們在課上便有更多時間進行實驗操作、誤差分析和實驗改進，進而更好地提升實驗效果。

（4）以學生為中心，促進學生自主探究。學生通過前期的知識儲備、預習和實驗方案設(shè)計，學習將由線上學習變?yōu)榻淌覂?nèi)的學習，進入實驗方案的實施階段。將實驗中的重點和難點合理設(shè)計成題目，學生通過雨課堂答題，引導學生在實驗中不斷地思考，加深對重點難點的理解。實施“自主設(shè)計、自主搭建、自主調(diào)試、自主探索”的實驗教學過程，學生不斷地發(fā)現(xiàn)新問題，修正實驗方案，直到得到預期的實驗結(jié)果。學生展示實驗數(shù)據(jù)，討論結(jié)果的準確性并分析可能存在的誤差，根據(jù)討論結(jié)果繼續(xù)完善和改進實驗方案，最終獲得滿意的實驗數(shù)據(jù)。教師根據(jù)學生在雨課堂的答題情況，考查學生對實驗中重點和難點的掌握情況。以實驗小組為單位，重點考查學生實驗方案的實施和實驗操作情況。

4 總結(jié)

以自主式、啟發(fā)式和探究式的實驗教學理念為指導，深度融合信息技術(shù)，實施小組式、討論式和參與式的翻轉(zhuǎn)課堂，可顯著提升實驗教學效果。借助智慧樹和雨課堂課程平臺，加強了教師和學生的溝通和互動，強化了學生的課前預習。實施以學生為主體的合作式學習，通過“自主設(shè)計、自主搭建、自主調(diào)試和自主探索”，改善了學生被動學習的局面，提高了學生的參與度，調(diào)動了學生自主學習的積極性，提高了學生的深度思考能力、主動學習能力和動手實踐能力，也更好地體現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂的實質(zhì)和特征。