翻转课堂模式与虚拟实验教学平台相结合的实践教学改革研究

    王篮仪+罗通

    摘 要：传统的教学模式都是教师口授、板书，学生耳听、笔记，教师能根据学生及时反馈的信息，了解学生对所学知识的理解程度，并据此调整教学策略以达到预期的教学目的，而传统的实验教学亦是如此。这种被动接受知识的方式，致使大多数学生逐渐养成一种不爱问、不想问“为什么”，也不知道要问“为什么”的麻木习惯，从而形成一种盲目崇拜书本和老师的思想。“翻转课堂”模式逐渐走进大学课堂，也将是未来教学模式的趋势。

    关键词：教学模式；实验教学；翻转课堂

    传统的教学模式不仅束缚了学生的思维发展，也使学生学习的主动性渐渐丧失，甚至被迫学习，根本体会不到学习的快乐。且由于社会的进步，科技的发展，使得知识更新换代的周期大大缩短，对人才的培养也提出了更高的要求。

    翻转课堂作为一种新型的教学模式，对于学生而言，是学习的一种转变；对于教师而言，则是教学的一种转变，故对于学生、教师来说都存在巨大的意义。但翻转课堂同样存在很多不足的地方。翻转课堂更多地能够调动学生的积极性，使学生从教学活动中 “客体”身份转化为“主体”，学生能够自己掌控学习。但问题也来了，学生是否真的能主动学习？学习进度，学习成果该怎么检验，并不是所有学生在课堂上都能勇于提出自己的问题，怎样让这类的学生也能将学习疑惑告知老师，这是学习的关键，也是当下“翻转课堂”模式要解决的问题。

    虚拟仿真实验教学依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学目的。

    虚拟仿真实验教学能充分体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。高风险和恶劣环境下，不能完成的不可逆操作，由高成本、高消耗或大型和全面的培训，提供可靠、安全和经济的实验项目。结合翻转课堂模式与虚拟实验教学平台，让实验教学更深入、更多元化。

    1 课题的研究意义

    通过该教改课题的研究，针对实践教学，将虚拟实验教学平台应用到教学管理中，与“翻转课堂”模式相结合，更好地培养出适应社会发展需求的专业技能强的应用型人才。通过两种模式的结合培养，避免学生课前不预习，上课无法进入状态，从而跟不上课程进度；两种模式的结合，能更好地避免学生学习成绩两极分化的情况；通过虚拟实验教学平台的管理，能够对学生的学习进行跟进，对学生的学习有一定的强制性监督，能够监督学生是否按时完成阶段性的作业、成果等要求，并且教师通过虚拟实验教学管理平台对学生的问题进行回应，对学生每一个阶段对学习的掌握程度有一定的了解，从而达到教学目的，让学生更好地受益于课程学习。学生在上课前先预习且答完问题方可上实验课，有效地缩短上课时间，让学生接触更多的实践项目；加入了学生自主实践课程的时间，补充因实验设备不齐全而无法完成的实验；通过虚拟实验教学管理平台，学生能够实现更多实验内容的学习，能够自主设计电路，理论结合实际，使理论知识更扎实，达到更好的教学效果。

    在翻转课堂模式下，学生可以在课上完成基础实验，且自主进行课下实验设计，并根据教师在平台上发的专业学科在社会中应用的视频了解社会的发展动态，以及完成教师设计的相关题目，促进学生与社会的联系，并结合虚拟实验教学平台，教师进行管理、监督，使学生动手能力得到本质性的提高。为本地培养出更多适合当地以及整个社会发展的应用型人才。

    2 研究内容、目标和关键问题

    2.1 研究内容

    （1）利用翻转课堂模式的优势，结合虚拟实验教学平台，将实验教学课时以1∶1的比例分为课上基础课和课下实践两个部分。

    （2）针对学校本身的实验设备，将基础实验的操作过程进行视频录制，课前传到虚拟实验教学平台上，设置相关问题，学生进行预习通过后再进入实验室操作；并将一些简单有趣的设计视频传到平台中，在学校提供相关元器件的基础上，学生可动手学习，提高学生对专业的认识和学习的兴趣。

    （3）教师在平台上出设计类型的题目，学生在此之前已经进行过相关的基础类型的题目，有一定的基础，但知识较零散，不能有效地结合，且不能进行更好的实际应用。通过设计类的题目，学生能对某个知识体系或某个阶段的学习有一个整体的锻炼和认知，且教师可在设计题目过程中融入实际生产应用中的简单的设计，让学生试着完成，以此让学生对当下专业的发展情况有一个认知。

    2.2 研究目标

    （1）利用翻转课堂模式的优势，结合虚拟实验教学平台，将实验教学课时分为两个部分，课上基础实验课时以及课下安排的自主实践，鼓励学生发散思维，自主设计实践课程。

    （2）结合虚拟实验教学平台，根据学校自身的实验设备，将基础实验的操作过程进行视频录制，将视频传到管理平台，并设置相关问题，学生在上课前先预习且答完问题方可上实验课，有效地缩短上课时间，在此基础上增强学生的动手能力。

    （3）通过虚拟实验教学平台，让学生进行更多硬件实验上达不到的难度和深度的实践，学生可以通过虚拟仿真平台，自行设计跟自己学习程度相符合的实验，且可以由浅入深地进行仿真学习，避免了传统式教学的弊端。学生可自行进行阶段性学习和巩固，在设计过程中还可对老师进行提问，根据老师的解答和提示，学生对自己的设计不断修改，加深对知识点的了解，学习效果明显。

    （4）基于虚拟实验教学平台，学生能够在课堂上针对教师所讲授的内容进行提问，课后也能够在平台上给老师留言，促進学生与教师之间的交流和了解。

    2.3 拟解决关键问题

    上述4个改革目标的关键问题都是翻转课堂与虚拟实验教学平台相互配合及其两者的相关性。

    该难点通过本课程组教师间及与经验丰富的教师间的探讨、本课程组教师对翻转课堂的掌控以及对学生的监督力度进行解决。

    3 实施方案及可行性分析

    3.1 实施方案

    （1）课上基础课则将整个实验的原理及操作简单概括，随机让学生动手做实验，遇到问题再个别指导；自主实践则在网上出更深一层的设计实验，将实验要求呈现在管理平台上，让学生自行设计，学校提供相关元器件，并要求学生将自己操作的过程及实现结果录制视频，视频中要体现出要求的要点，作为成果提交到平台上以便老师检验。

    （2）结合虚拟实验教学平台，可以结合线上仿真，线下进行实验仪器的操作双管齐下的教学方式进行教学改革，让更多的学生参与到真正的学习中，而不是观望的状态。

    （3）在平台上针对每个学习阶段出相关的设计题目，分层次由浅入深出题，基础不夠扎实的学生也能根据教师的引导进行实验设计，基础好的学生则可以进而做更高难度的题，且结合当下科技实际应用，设计相关题目或作为理论思考探究或作为实践操作作为课外题目。

    （4）在虚拟实验教学平台上，学生根据自己遇到的问题向老师发出提问，教师给予解答；教师同样可以将知识重点难点详解提供到平台上，学生自主学习。

    3.2 可行性分析

    以三亚学院为例。三亚学院理工学院已购入风标电子技术有限公司的虚拟实验教学平台一套。该产品的优点有：提升教学效果、完成不可能的实验、增强课堂趣味性、丰富课堂教学形式、方便高效的教学辅助工具。同时三亚学院有自己的慕课平台，平台上有丰富的教学资源，教师可以在平台上学习，并且可以将视频共享到我们的管理平台上，学生可自行观看视频，加深对专业的理解和专业的发展情况的了解。并且教学视频录制已在进行中，预计本学期可以完成一部分的教学视频的资源共享，让学生能够在课前自主观看视频，课中教师可不用再进行细致的讲解，学生可自行操作实验，教师进行答疑，以达到事半功倍的效果。

    4 本课题的特色与创新之处

    （1）实验技术创新：采用翻转课堂模式，结合虚拟实验教学平台，融入实验教学，弥补传统仪器的不足，发挥翻转课堂以及虚拟实验教学平台的优势，降低实验设备的成本，提高实验设备的利用率。

    （2）教学理念创新：通过实验技术改革，对传统实验教学进行质的改革，使理论知识的学习与实验验证相配合，改变学校教育与社会发展脱节的现象，提高学生对专业知识的学习兴趣和动手能力。

    （3）能力培养创新：通过先进的实验技术培养学生动手能力、创新能力和解决实际问题的能力。