“翻轉(zhuǎn)課堂”在數(shù)學實驗課教學中的應(yīng)用

“翻轉(zhuǎn)課堂”在數(shù)學實驗課教學中的應(yīng)用

引言隨著世界多極化和經(jīng)濟全球化的不斷發(fā)展，科技進步日新月異，社會對對人才選擇的標準日趨苛刻，不但要求理論知識精，而且要求實踐能力強的高素質(zhì)綜合應(yīng)用型人才。當然對數(shù)學人才的知識結(jié)構(gòu)和素質(zhì)能力的要求則更高，要求數(shù)學專業(yè)學生不但精通抽象的數(shù)學理論，更重要的是要將數(shù)學理論、精髓、思想、方法等靈活應(yīng)用于解決實際問題當中去，以適應(yīng)經(jīng)濟社會和信息社會對數(shù)學人才的需求。數(shù)學實驗則是聯(lián)系數(shù)學理論與實踐的橋梁和紐帶，所謂“數(shù)學實驗”是指為獲得某個數(shù)學理論、檢驗?zāi)硞€數(shù)學猜想，解決某類實際問題，實驗者借助計算機提供的平臺，在數(shù)學思維活動參與下，在特定環(huán)境下進行的研究、探索活動。但傳統(tǒng)的數(shù)學實驗教學理念、課程體系和教學方法手段都已很難適應(yīng)當今快速發(fā)展的社會趨勢，面對當前局勢，為了使培養(yǎng)出的數(shù)學人才具有更高的市場競爭力，必須實現(xiàn)數(shù)學實驗課教學轉(zhuǎn)型，由傳統(tǒng)的單純傳授知識型向培養(yǎng)學生應(yīng)用實踐能力、創(chuàng)新思維能力等綜合素質(zhì)能力型轉(zhuǎn)變。我校在多年前就引入CDIO工程教育模式，并結(jié)合我校的“大德育、大工程、大實踐”三大教育理念，重新定位應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標，盡管如此，在課堂教學上仍然存在一系列問題，特別是實驗教學，大部分教師仍采用“教師主動傳授、學生被動接受”知識的教學方式，導(dǎo)致學習積極性不高，學習效果事倍功半。近年來，“翻轉(zhuǎn)課堂”（FlippedClassroom）教學模式的出現(xiàn)引起了教育界和一線教師的積極關(guān)注，不僅顛覆了傳統(tǒng)教學模式，而且更重要地是能充分利用課堂時間，實現(xiàn)個性化的學習，推動自主學習能力和合作學習意識的發(fā)展。1

翻轉(zhuǎn)課堂教學研究現(xiàn)狀與優(yōu)勢分析1.1

翻轉(zhuǎn)課堂的研究現(xiàn)狀“翻轉(zhuǎn)課堂”源于2007年美國科羅拉多州落基山的“林地公園”高中，由兩位化學老師JonBergmann和AaronSam共同創(chuàng)立，他們最初錄課的目的是為了給缺席的學生補課，意外的是，除了那些缺課的學生通過網(wǎng)絡(luò)彌補自己所落下的課程外，其他沒有缺課的學生也會通過網(wǎng)上視頻復(fù)習和鞏固課堂所學內(nèi)容，于是兩位老師開始思考和探討如何充分利用課堂時間。2011年，SalmanKhan創(chuàng)立了可汗學院，翻轉(zhuǎn)課堂開始被眾人熟知，并引起全球教育界的廣泛關(guān)注。而云計算、平板電腦、電子書包、智能手機等技術(shù)進入教育領(lǐng)域也促進了翻轉(zhuǎn)課堂的快速發(fā)展。所謂“翻轉(zhuǎn)課堂”，就是將傳統(tǒng)課堂中師生面對面授課通過學生在家觀看教學視頻來實現(xiàn)，而課堂則變成師生解決問題和討論探索的場所。這樣的翻轉(zhuǎn)課堂并不是在線視頻、在線課堂的代名詞，而是要求學生在課前通過教學視頻對知識進行初步學習，將難以解決的問題記錄下來，在課堂上與老師交流討論進而解決問題。這種教學模式翻轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)的教學理念、教學流程以及教學參與者的角色，真正意義上體現(xiàn)了“學生為本”的思想。隨著翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)展和傳播，引發(fā)了國內(nèi)外教育工作者對教育理念和教育模式的改革。目前全球有數(shù)以萬計的學校在推廣和使用，國內(nèi)外有許多成功案例，為我國傳統(tǒng)的教育理念和教育方式注入了新的血液。無論是美國高地寸小學的“星巴克教室”、馬里蘭州波托馬克市布里斯學校的AP微積分課堂等國外翻轉(zhuǎn)課堂的十大精彩案例，還是國內(nèi)重慶聚奎中學的“三四五六”模式、深圳南山實驗學校的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式、以及部分高校結(jié)合自身實際情況所開展的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的研究和探討，一系列成功案例均反映出這一新的教育模式必將以其無可替代的優(yōu)越性而占據(jù)未來的教育領(lǐng)域。1.2

翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢分析研究和推廣翻轉(zhuǎn)課堂的“洪流”之所以來勢洶洶，其根本在于它自身的優(yōu)勢和價值。（1）“翻轉(zhuǎn)課堂”道出了當今信息爆炸時代的學習者的心聲。新時代的學習者被稱為數(shù)字化一代、指尖上一代，他們對智能化、數(shù)字化的信息設(shè)備有著與生俱來的敏感。當教學視頻或更高端教學手段進入課堂時，他們沒有感到欣喜若狂，反而覺得理所當然。（2）“翻轉(zhuǎn)課堂”重組了傳統(tǒng)課堂的教學結(jié)構(gòu)和流程。它將新知識的學習放在課堂以外，而課堂上則主要通過師生交流與作業(yè)輔導(dǎo)答疑解惑。這種教學模式中，信息技術(shù)不是單一展示教學內(nèi)容的媒介，更重要的是它能成為學生課下自主學習、交流反思以及協(xié)作討論的學習工具。而學生則由被動的接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W習，其學習效果不言而喻。（3）“翻轉(zhuǎn)課堂”真正體現(xiàn)了“因材施教”、“因人施教”的個體差異化教學。每位學生的知識結(jié)構(gòu)和學習水平都存在不同程度的差別，傳統(tǒng)教學模式在時間、空間條件的限制下很難實現(xiàn)差異化教學，而翻轉(zhuǎn)課堂由于課前已經(jīng)播放了教學視頻，不同學生學習時，會遇到各種各樣的疑難問題，在課堂時間，老師可以針對不同學生的問題作一對一的輔導(dǎo)答疑，這種教學模式充分利用了課余時間，彌補了課時不足的缺點，同時，使學生真正做到“不把問題留到明天”，提高了教學效果，更重要地是幫助學生養(yǎng)成自主學習的良好習慣。（4）“翻轉(zhuǎn)課堂”給“繁忙”學生帶來了福音。這一點也是兩位創(chuàng)立者的初衷?，F(xiàn)如今的大學生為了展現(xiàn)自身多方面的才華，往往參加各種社團、比賽等，有得必有失，于是，或多或少地會耽誤一些課程，而傳統(tǒng)課堂無法復(fù)制，自己看書又很難深入，故無法兩全其美，只能接受缺課帶來的后果。而“翻轉(zhuǎn)課堂”則成功地解決這一難題，有得也可以不失，缺課學生可以通過觀看視頻課堂，而且可以反復(fù)再現(xiàn)，來補習落下的課程，這種模式可以更加豐富學生的學習生活，真正實現(xiàn)素質(zhì)教育。2

高校數(shù)學實驗課教學現(xiàn)狀隨著信息社會的不斷發(fā)展，社會競爭力日益加劇，高校數(shù)學專業(yè)人才的就業(yè)形勢也越來越嚴峻，因為社會對人才的要求日益苛刻，不但要求數(shù)學理論精通，而且更重要的要求動手實踐能力強。雖然各高校從不同程度和不同角度引用了CDIO工程教育模式，嘗試采用“做中學、學中做”的方法來培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才，但是真正能實現(xiàn)并達到較好效果的甚少。對于數(shù)學人才的動手實踐能力的培養(yǎng)，主要途徑是靠數(shù)學實驗和數(shù)學建模來實現(xiàn)。而當前大部分高校的數(shù)學實驗課堂仍然存在各種各樣的問題。2.1

師生對數(shù)學實驗課的認知和重視不夠（1）許多教師對實驗課的教學目的不甚明確、教學認知不夠。由于實驗課學時較少，所以許多高校教師對其重視程度不夠，基本都是先上理論課后上實驗課，這樣導(dǎo)致前后理論實踐脫節(jié)現(xiàn)象嚴重。更有甚者，如果最后沒有足夠?qū)W時，就直接將其刪掉。（2）學生對實驗課的學習觀念淡薄。在應(yīng)試教育為主題的中學教育下解放出來的大學生，習慣于被動地學習，不愿主動動腦和動手，更不想嘗試新的方式方法，缺乏創(chuàng)新意識和探索精神，對于實驗課，有部分學生認為可有可無，“反正考試不考實驗”，這種學習觀念顯然是可怕的。2.2

數(shù)學實驗課學時少任務(wù)重不同課程的數(shù)學實驗課面臨的最大問題就是學時較少，但信息量較大，在有限的課堂時間內(nèi)，仍然是以講授為主，學生自己動手做的時間相對較少，師生交流2.3

數(shù)學實驗課教學模式“一成不變”大部分高校數(shù)學實驗課教學仍采用多年前為學習自主性較高的學生而設(shè)計的教學模式———“課前預(yù)習+實驗講解+書寫報告”，這種“填鴨式”長期教育導(dǎo)致學生的學習積極性嚴重下降，對當今的大學生來講，“學習”已經(jīng)變成“苦差事”，導(dǎo)致今天的局面，不是學生的錯，而是一成不變的教育模式惹的禍。教育不能與時俱進，教學質(zhì)量嚴重下降，其后果相當可怕。2.4

數(shù)學實驗課的考核和評定方式不完善目前，各高校關(guān)于數(shù)學類實驗課的考核和評定方式不太一樣，但大部分都是以實驗報告的形式完成，占總成績的5%～10%，在批改實驗報告時，會發(fā)現(xiàn)許多雷同的現(xiàn)象，因為很多學生想投機取巧、應(yīng)付差事，根本不用心去獨自完成。因此，為了提高數(shù)學類實驗課的教學效果，必須重新制定考核方案和評定方式。3

“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式優(yōu)化數(shù)學實驗課教學CDIO工程教育背景下，將“翻轉(zhuǎn)課堂”的教育模式引入數(shù)學實驗課教學過程中，可重燃學生的學習熱情，能真正做到由“教師講”轉(zhuǎn)為“學生做”，激發(fā)學生的創(chuàng)新潛能和自主學習意識，培養(yǎng)其動腦和動手能力。3.1

“翻轉(zhuǎn)課堂”轉(zhuǎn)換師生角色、更新教學理念傳統(tǒng)的數(shù)學實驗課堂教學古板、無趣，扼殺了學生的學習興趣和積極性。而在“翻轉(zhuǎn)課堂”中，將課堂上“以教師為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W生為主”，課堂大部分時間由學生支配。教師則在上課前一周將每次課的實驗內(nèi)容、原理、過程、所用軟件以及要解決的問題以視頻的形式放于網(wǎng)上，學生可以根據(jù)自己的時間安排提前學習，不同層次的學生可以根據(jù)自身所掌握的知識適當調(diào)整學習計劃，將此過程中所遇到的問題記錄下來，等到課堂上與教師交流、討論，并最終解決問題。“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式更新了教師的教學理念，改變了學生的學習觀念，完全體現(xiàn)了個性化的教學和學習。3.2

“翻轉(zhuǎn)課堂”顛覆教學結(jié)構(gòu)、彌補課堂學時不足數(shù)學實驗一般都存在課時不足的問題，而翻轉(zhuǎn)課堂可以彌補此缺陷，它顛覆了傳統(tǒng)的教學結(jié)構(gòu)和流程，將原本課堂講授的知識轉(zhuǎn)到課余時間完成，而課堂則變成了“討論、交流”的時間，課堂大部分時間由學生支配，由學生親自動手實驗，從程序設(shè)計、編寫、運行到應(yīng)用程序解決實際問題全過程讓學生自己操作，而教師可隨時解答輔導(dǎo)學生遇到的問題，這種教學方式即節(jié)省了時間，又增加了師生之間的交流與互動，這種具有真實學習情境的課堂能夠讓所有的學生參與進來，使學生在輕松愉快的氛圍中完成學習任務(wù)，有利于激發(fā)學生的學習積極性，同時也有利于學生更深入地學習以及對知識的深度理解，真正實現(xiàn)深度教學。3.3

“翻轉(zhuǎn)課堂”革新考核方式、達到實驗?zāi)康膶嶒炚n程考核是教學改革的一個重要環(huán)節(jié)，其考核辦法和評價體系不容忽視，傳統(tǒng)的實驗課評定辦法一般是滯后的，往往存在不準確性和有失公平性。而“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式的評價則貫穿于整個課堂的始終，由于其本身所具有的特殊性，不但增強了師生之間的交互性，同時也幫助教師在課堂上更好地掌握每一位學生真正的學習狀態(tài)和學習效果，依據(jù)此進行考核評價，更具有即時性和可靠性。另外，教師在課堂上的形成性評價，在某種程度上提升了課堂中交互的有效性。這種課堂評價也有利于幫助學生更加客觀地認識自己學習情況。所以，在實驗成績評定時，可以將課堂學習表現(xiàn)、動手操作能力以及獨立解決問題的能力等分占70%的比例，實驗報告及其他占30%。這種考核方式重在考查學生的動手操作能力和綜合分析問題