翻转课堂教学模式在《激光技术》课程中的应用实践

刘楠楠，翟凤潇，郝蕴琦，刘素娟，王东琳

一 引言

教学模式的改革一直是我国教学改革的重点和难点。传统教学模式主要特点是以教师为中心的知识单向传输，有利于教师主导作用的发挥，便于组织教学，且对教学环境要求较低[1]。然而，社会发展对人才综合素质要求越来越高，各行业需要善于沟通，具有合作精神、创新能力、竞争意识的人才。为适应社会对新型人才需求，新工科对人才素质培养的要求发生了变化，而这些素质通过传统的教学模式往往较难获得。通过教学模式及方法的改革是实现人才素质提高的一种途径。信息技术的发展为知识的快速便捷共享提供了技术及物质基础，因此基于信息技术的新型教学模式必然成为教学模式改革的方向。翻转课堂的教学模式以学生为中心，利 用信息化教学手段，加强知识的有效互动，提高学生的学习积极性和主动性，增强学生自主学习能力[2,3]。

《激光技术》在各大高校中是一门光电相关专业的专业必修课，有些高校与《激光原理》合并为一门课《激光原理与技术》[4,5]。此课程多在大学三年级开设，对于将来从事光电方向相关工作，特别是计划考取光电相关方向研究生的同学来说，及其重要。此课程在激光原理的基础上，介绍用于改善激光质量的多种技术，不仅要求学生掌握基本的概念和理论知识，还需要学生们能够应用相关知识，设计出不同种类激光器的结构。传统老师讲、学生听的教学模式，造成学生公式、概念死记硬背，不能灵活运用，无法完成复杂设计问题。课程后两章内容为非线性激光技术和激光传输技术，与科技前沿和实际应用关系密切，但由于课时原因，传统课堂多一 带而过，不利于激发学生相关方向的科研和工作热情。本次对《激光技术》课程翻转课堂教学模式的探索，旨在提高学生的学习主动性、课程参与度、分析解决复杂设计问题的能力。本文将从整体设计思路、具体实施方法和过程、改革效果分析三大块对此次翻转课堂教学模式实践进行介绍。

二 整体设计思路

翻转课堂，又名颠倒课堂，直观上可理解为：将传统课堂内和课堂外的内容颠倒过来。翻转课堂改变传统课堂上老师讲解基本概念，学生课后消化理解的教授与学习的流程，主张学生课前自学基础知识，课堂上老师帮助学生解决困惑、加深理解、学会应用。根据翻转课堂教学思想，针对本校2016级电子科学与技术专业，设计了《激光技术》课程的授课模式。

图1 课程设计思路图

图1 为此次教学模式改革总体设计思路图。课前，教师完成网上课程建设，包括学习资料（视频、PPT等）和测试题目；学生完成课前知识自学，并完成测验题；教师根据测验结果了解学生知识掌握情况。课中，教师根据学生知识掌握情况重点内容讲解并加以延伸；教师通过选人提问或抢答等方式进一步了解学生知识掌握和运用情况；教师根据具体情况，下发小组任务，学生课堂上进行小组讨论并进行成果汇报。课后，学生完成教师布置的综合作业，巩固所学知识；教师和学生在线上针对具体问题进行讨论；教师对每位学生的学习情况进行评价。

三 具体实施方法和过程

根据以上思路，对课前、课中和课后具体内容进行设计。本节将所设计内容分为网上课程建设、课堂活动设计和课程评价及统计三个部分进行详细介绍。

（一）网上课程建设

翻转课堂精髓为先学后教，以学定教。因此，需要在课程开始前给学生下发便于学习的课程资料，使学生能够充分自主学习，且需要在上课前了解学生自学情况以确定课堂上授课内容，有侧重的讲解和讨论。鉴于上述原因，针对2016级电子科学与技术专业第六学期开设的“激光技术”课程，在2018-2019学年寒假期间，进行了网上课程的基础建设，并在教学过程中进行了完善。

登陆网址http：//i.mooc.chaoxing.com，通过创建新课按钮添加新课，并对课程进行描述。添加新课后便可对课程进行建设，添加章节内容、测验、作业等。本次所建设的《激光技术》课程目录，包含绪论和八个章节的课程内容，每小节后有对应的课前测验，每章后有对应的章节作业。任务单的数量会显示在各小节后面，系统会根据学生完成任务点的情况给出相应得分，为课程最终考核提供依据。课程建设后需要设置课程内容的开放时间，便于学生在规定时间内进行课程学习。

课程目录建设完成后需对小节内容进行编辑。本次“激光技术”对所设计课程的具体内容，按照如下思路进行：（1）课程内容为以知识点为基本单元的小视频。（2）每个小节的课前测验侧重基础知识点的考察，多为客观题。（3）章节作业一般布置成综合性试题，包括计算题、设计题、资料题等，锻炼学生的综合问题解决能力。

（二）课堂活动设计

为了增加学生的课堂参与度，依托超星学习通客户端设计了多种课堂活动。每次课前，通过网上学习系统了解学生的任务点完成情况，重点根据小节测验结果，判断学生基础知识点的掌握情况，并在此基础上对课程形式进行设计。课前在超星学习通客户端的活动库，选择合适的活动，并以课时名称对其分组，便于课堂上选择执行。

本次“激光技术”课程所选用的主要课堂活动如下。

1. 签到：此活动为每次课前所进行的活动，每次活动时间设置为2分钟，常用的签到形式为二维码、 手势。

2. 选人：课堂中使用频率很高，用于提问，知识点总结，黑板解题等。

3. 抢答：多用于问题提问，促进学生的竞争意识。

4. 主题讨论：此活动在课堂上发起，活动时间延长至课下，一方面为了不耽误课堂时间，另一方面可以使更多学生参与进来。

5. 分组任务：在学生基础知识掌握情况较好，课程内容适合讨论学习的情况下使用分组任务，课前老师将分组讨论通知下发。课堂上老师将各组课题内容和要求下发。课堂上学生以小组就坐，在小组长组织下进行课题讨论、总结、展示。老师进行点评打分、小组之间进行互评打分，经小组内讨论小组长根据各成员所做工作给出各成员贡献比例。老师综合各项打分给定本轮分组任务过程中每个学生的得分。此项活动能够培养学生的团队合作能力、分析总结问题能力、主动学习、竞争意识等。

6. 评分：用于学生互评，增强学生教学过程的主体感。

7. 投票：对于一些公共活动，上课形式、考试形式等进行学生投票。

8. 问卷：教师用于了解学生的整体情况时所使用，例如全班意向考研情况、意向工作岗位、区域情况等。

（三）课程评价及统计

此课程中学生成绩的评定根据课前测试、课堂活动、课后作业和期末测试四大项内容进行。课前成绩在每节课前学生完成课前检测时得出；课堂活动成绩为课堂中根据学生签到、回答问题、小组任务等教师或其他学生的评分；课后作业成绩为课后教师布置的综合作业成绩，学生每节课后线上提交，教师线上批改评分；期末测试分为期末报告和试卷测试两项内容，期末报告为学生互评和老师评分后的综合得分，试卷测试学生网上提交，教师网上批改评分。四大项内容都依托超星学习平台进行成绩评定和统计。

通过超星学习空间能够对任务点、访问量、章节测验、课堂活动、考试成绩等进行统计。图2和图3分别为5月份课程访问量和分组任务统计。从图2中可以看出学生在每次课前会对系统进行访问，对课程资料进行学习并进行课前测验，在五月底期末测试前访问量达到最大值。从图中还可以看出当月79.55%的学生采用移动客户端进行课程访问，说明大多学生进行线上学习时依赖移动设备。从图3上标题栏可以看到，课程活动的其他项目（如签到、投票、选人等）也都有相应统计分值，便于最终进行成绩统计。

图2 五月课程访问量

图3 分组任务统计

对各环节权重进行设置后，系统将自动计算出每位学生的最终成绩，如图4所示。将成绩导出可利用软件对学生的综合成绩进一步分析。

四 总结

图4 成绩统计

通过超星学习平台和超星学习通客户端完成了网上课程建设、课堂教学活动设计，基本实现翻转课堂教 学模式在2018-2019学年第二学期开设的《激光技术》课程中的应用。通过信息技术教学手段，能够全面精确掌握学生对知识点的学习情况，可以针对性教学，提高了学生的参与度和学习积极性。相较于上一学年，本学年《激光技术》课程学生综合成绩优秀、中等比例增高，良好、及格比例下降，学生的课堂参与度大幅提高。此次教学模式的改变锻炼了学生自主学习能力、团队协作能力、沟通能力等。

在教学实践中也存在许多不足之处和亟待改进的地方：（1）课程高质量进行需要学生课前做大量预习工作，但是课时安排未改变，导致占用学生课下时间过多，造成学生课程前期积极性较高而后期倦怠。（2）网上课程建设内容多为短视频和PPT，不够丰富。（3）一部分学生自主学习意识薄弱，导致最终效果不够理想。针对以上问题，提出以下建议进行改进：①在相同学时情况下，增加学生自学学时，适量减少教师授课学时。②学校要尽早开通网上平台，为教师预留充足的课程建设时间，准备相应教学素材，使课程内容更丰富，便于学生知识点的掌握和知识面的拓展。③为加强学生自主学习意识，建议在低年级使用翻转课堂的教学模式，使学生养成自主学习的习惯。