基于翻转课堂的轮机自动化混合式教学模式设计

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(大连海事大学 轮机工程学院，辽宁 大连 116026)

基于翻转课堂的轮机自动化混合式教学模式设计

甘辉兵，张均东，曾鸿，林叶锦，贾宝柱

(大连海事大学 轮机工程学院，辽宁 大连 116026)

结合轮机自动化在线开放课程的建设，从课程资源制作、网络教学平台的选择、基于翻转课堂的混合式教学活动设计以及课程评价体系重新设计等方面，提出了基于Blackboard平台的轮机自动化翻转课堂设计方案与实现方法，并开展了教学应用实践，实践结果表明，此种教学模式既体现了以学生为中心的自主学习的教学理念，又充分发挥了教师引导、启发和监控教学过程的主导作用，对提高教学质量和教学效果有着较为明显的优势。

翻转课堂；混合式；轮机自动化；Blackboard

一、引言

随着互联网技术、信息技术与高等教育教学的深度融合，慕课(MOOC)、微课及翻转课堂等在航海教育领域中得到广泛关注并被积极引入教育实践中，打破了传统以教为主的教学模式，体现以学生为中心，有利于提高课堂效率和教学效果。为了进一步推动教学模式的改革，提高人才培养质量，大连海事大学在2015年正式启动了首批10门在线开放课程的立项建设，“轮机自动化”是重点建设的在线开放课程。

业内对于航海类专业课程引入网络化、信息化手段进行教学模式改革已取得一定成果[1-3]，但在实践应用方面尚有待深入。本文以“轮机自动化”在线开放课程项目建设为基础，探讨基于翻转课堂的轮机自动化混合式教学模式的研究方法与实践过程。

二、基于翻转课堂混合式教学模式的建立

翻转课堂的实质是将传统课堂教学活动安排次序进行颠倒，即将课前预习、课堂学习及课后作业的次序调整为课前学习、课堂作业及课后矫正的过程。这就要求学生课前预先观看教师录制好的相关知识点的微视频进行自主学习，并完成课前测验，而课堂上则侧重知识的内化、讨论交流、互动和解决问题等，课后还可对所学知识进一步矫正和补充。由此可见，翻转课堂使教师和学生的角色进行调整，教师由传统的知识传授者转变为学生学习的推进者和指导者，而学生由传统被动的知识接受者转变为学习的主体，真正体现了以学生为中心的教育理念。混合式教学模式则把传统面对面的教学优势和网络化在线教学的优势结合起来，既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又充分激发学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性，从而能获得最佳的学习效果。很显然，要实现基于翻转课堂混合式的新型教学模式，必须要做到以下四点：一是制作完整的课程资源；二是有完善的网络教学平台为支撑；三是精心设计的基于翻转课堂的教学活动内容；四是设计新的课程评价体系。

1.课程资源制作

精心设计的教学资源是开展混合式教学的基础。教学资源主要包括课程公告、课程简介(课程内容、教学团队、教学成果、参考教材等)、教学进度安排、考核标准、学生手册(学期课表、学期学生名单等)、碎片化教学视频、电子教案、重难点指导、在线研讨主题及在线测验考核等内容，其中碎片化的教学视频是重点设计和制作的内容之一，其主要步骤和要求如下：

(1)对照轮机自动化课程传统教学内容和大纲，对原有课程的结构和知识点进行拆解。

(2)进行核心知识点的择取和凝练，重新设计课程，尽量确保知识点的碎片化教学视频在5～15分钟，以便于学生自主学习。

(3)对重新设计好的课程，按照拍摄计划表进行教学视频的拍摄、编辑和校对等工作。

在教学视频拍摄中还要根据知识点内容特点，选择不同方式和模式。例如有些理论知识点可以采用录屏或基地式的拍摄方式，而有些实践环节知识点可采用实际实验场景的拍摄模式。每个教学视频尽量以导入式切入教学内容，做到生动有趣，增加学生的学习兴趣。为了督促学生进行视频学习，还可以在每个教学视频中间插入1～2个测验题，只有回答正确后才能继续观看学习。

其二，让学生进行自主学习。在这一教学环节中其教学意义通常是让学生较好地对函数动点问题中的信息进行科学处理，并在图形上对具有较强价值的已知条件进行标注，明确问题中具有的变量与不变量，变量可导致哪些量的改变，可使用未知量对线段的长进行科学地表示。

另外一个重点制作的教学资源是在线测验考核题库。测验题库以多种形式出现，其中以单项选择题、多项选择题和判断题等组成的客观题库为主，对于部分知识点内容还设置简答和论述等主观题库。设计题库的原则是既要覆盖知识点，又要掌握合适的难易程度。对于课前测验部分试题要做到简单并覆盖相关知识点，重点考核对基本知识点的掌握熟练程度；而对于翻转课堂中的随堂测验试题要有适当的灵活性，难易适中，重点考核对核心知识点的内化和吸收程度；对于单元测验或章节测验，则应着重考虑整个单元或章节的知识点之间的联系，覆盖面要广，难易适中。课前测验、随堂测验及单元测验的试题全部从试题库中按照相关要求随机抽取，所以在线测验题库要保证一定的数量，从一定程度上可以遏制学生抄袭等现象。

其他课程资源按照相关要求制作，重点要落实到电子化，能够完整地呈现在网络教学平台中，笔者在此不做过多论述。

2.网络教学平台

网络教学平台是实现翻转课堂混合式教学的必要载体。大连海事大学于2013年引进了由美国Blackboard公司开发的网络教学平台(简称Bb平台)。该平台以课程为中心，主要通过四个方面的功能管理模块[4]为每门课程创建高效的课程管理系统。

(1)资源管理模块。该模块是Bb平台的核心组成部分，只针对教师或教务管理人员开放权限。教师可以通过控制面板所提供的整套教学工具来上传、发布和管理教学资源，编排课程内容，组织教学活动等。

(2)在线交流模块。该模块可以支持教师与学生、学生与学生之间进行同步交流(虚拟课堂)、异步交流(讨论版)、教师引导下的学生自主学习等多样化的学习工具，虚拟教室、讨论版、学习社区等工具能够激发学生的自主学习和创造性学习，帮助师生实现随时随地沟通交流。

(3)考核管理模块。该模块主要由作业、测试、调查、课程统计、成绩簿等工具组成，用于布置课后作业、开展平时测验、管理题库以及成绩统计等。

(4)系统管理模块。该模块主要进行课程、用户及平台的管理和统计。

Bb平台对教师和学生分配各自的权限，其中教师在线端主要结合以上4个功能模块对整个课程进行系统查看和管理；而学生在线端主要进行资源浏览、查看、学习、交流和讨论等，不具备课程资源修改的权限。

目前，Bb平台已在大连海事大学的网络在线开放课程的建设与教学实践中得到一定的应用。轮机自动化课程也已在Bb平台中部署完成并成功应用于翻转课堂的教学。

3.基于翻转课堂的混合式教学活动设计

基于翻转课堂的混合式教学活动设计是教师在完整的教学资源和网络教学平台基础上实施最终的教学应用实践活动的主体设计。图1是轮机自动化课程在Bb平台中实施的基于翻转课堂的混合式教学活动设计框图。从图1可见，整个教学活动从时间上划分为课前、课内和课后三个部分。课前和课后主要依托Bb平台进行在线学习、测验和交流等，属于线上教学部分；而课内主要在教室实现面授，侧重知识的迁移和内化，属于线下教学部分。

图1 轮机自动化翻转课堂设计方案

由于轮机自动化课程是一门主干的核心专业课程，不宜全部采用线上教学，某些重点难点知识内容通过面授会达到更好的效果。因此本课程采用线上与线下结合教学时采取的主要措施是：课程中基本的知识点相关内容可在Bb平台中供学习和测验，而重点难点的部分则通过线下翻转课堂进行组织，主要通过课前发布教学活动预告，使学生带着问题去在线学习和测验，然后在课堂上进行知识迁移和内化；在课堂上主要通过学生的课前测验情况、课堂分组研讨式学习情况，进行综合总结；课后，学生还可进一步学习教学视频，并再次进行相关测验，达到复习和拔高的目的。

4.课程评价体系的设计

在翻转课堂的混合式教学模式下，学生课前、课内和课后需要花更多的时间和精力用于线上学习与交流、线下资料查找和准备等，因此在新的教学模式下，应着重强调学习过程，鼓励、尊重和重视学生学习过程的付出[5]。为此，本课程采用过程性评价与终结性评价相结合的多元化考核评价模式，促进学生自主性学习和过程性学习。我们构建的适应翻转课堂混合式教学模式的轮机自动化课程评价体系主要包含：过程性评价成绩占50%，期末卷面考试成绩占50%，其中过程性评价主要由课前测验(观看讲课视频、完成在线测验)、翻转课堂(参与翻转课堂教学与讨论)和课后在线讨论三部分组成，三个部分比例为4∶5∶1。三个部分详细考核方案如下。

(1)课前测验：在讲课视频后附有在线测验题，每个课前测验从试题库中随机抽取，由Bb系统自动评分，最终将所有课前测验成绩取平均值作为本部分组成，占过程性评价成绩的40%。

(2)翻转课堂：每次翻转课堂前都有教学活动预告，学生线上完成视频学习后，在实际课堂中按照预先分好的讨论组进行研讨式教学，成绩根据学生参与情况、讨论的深度来确定，最终取10次翻转课堂成绩的平均值为本部分组成，占过程性评价成绩的50%。

(3)课后在线讨论：该部分主要借助Bb系统中的在线讨论(课程论坛)模块，参考学生参与学习讨论发帖的个数与发帖有效长度等指标来进行评价，占过程性评价成绩的10%。

三、混合式教学模式的实践效果

2015—2016学年第二学期在轮机工程专业2013级18班实施了“轮机自动化”在线开放课程Bb课堂教学模式，运行过程和效果如下：

轮机工程(专业)2013级18班，共23人，分成4个小组，每组一个负责人，负责本组同学的线上学习督促及线下课堂组织；每个同学首先通过浏览教师开课前发布的开课公告及课程考核标准，熟悉混合式教学模式下轮机自动化课程的学习方法和要点；在整个学习中，还要及时浏览教学公告和教学活动预告，积极完成Bb平台线上资源自主学习和测验。需要进行翻转教学时，学生根据教师发布的预告进行相关知识内容的资料收集和整理，为进入翻转课堂进行充分的知识储备。

教师在整个教学活动中则侧重于通过Bb平台后台及时了解学生的学习情况，例如视频点击率、学习时长、课前测验完成等，还可通过Bb平台测验反馈功能针对每个学生的测验完成的准确率情况进行线上正确答案及详细解答的反馈，使学生及时掌握自己的学习情况。教师在翻转课堂中积极组织课堂教学环节，注重知识的内化和迁移。

经过一个学期的课程运行，整体教学效果良好，全班23人，期末总成绩平均分83.91分，15人以上优良，8人中等。与传统授课效果对比见表1。从表1可见，试验组整体平均成绩较对照组(传统授课)高出2分左右，优秀率高出约11%，由此可见，此种教学模式具有一定优势。

表1 授课效果对比表

四、结语

采用基于翻转课堂的混合式教学模式的主要创新之处在于转变了传统的以教师讲授为主的教学模式，充分体现了以“学生为中心”教学理念，通过线上与线下教学有机结合，充分发挥了各自的优势，极大地调动了学生学习热情，实现了对学生过程化学习的监控，一定程度上提高了学习效率和教学质量。尤其在轮机工程专业课程体系改革的大背景下，此种教学模式在弥补教学学时减少、提高课堂教学效果等方面有着积极的推动作用，对轮机工程专业其他核心专业课程教学模式的改革具有一定的借鉴意义。但是，在初次应用此种教学模式过程中也存在以下不足：

(1)对于采用线上与线下相结合的翻转课堂教学，学生反映需要在此门课上花很多精力，负担过重，因此在教学时间节点和翻转知识点上有待进一步优化；

(2)在线开放课程所依托的平台使用便捷性也对课程的开展及教学效果有一定影响，如Bb系统有些功能对iOS系统不支持(题库单选测验无法选择等问题)，导致无法在翻转课堂上实现便捷的随堂测验；

(3)课前测验的题库的数量和难易程度对学生的学习积极性和学习效果有一定影响，有待进一步优化。

在今后的教学中将重点围绕上述问题进行优化，为课程团队进一步开展线上大规模、统一进度授课、统一课程考核标准，线下小规模翻转式教学模式实践奠定基础。

[1] 邢辉.基于Blackboard的航海类专业网络教学平台的构建[J].航海教育研究, 2015(2): 73-76.

[2] 曾鸿, 甘辉兵.轮机模拟器课程实施翻转课堂的教学设计[J].航海教育研究, 2016(1): 62-64.

[3] 梁恩胜,刘文科,惠节.基于混合式教学的船舶分油机信息化教学设计[J].中国教育信息化, 2016(24): 30-32.

[4] 王向荣．基于Blackboard平台的高校金融专业课程教学探索——以“商业银行经营管理”课程为例[J].哈尔滨金融学院学报,2012(3) : 70-74．

[5] 卢飒.基于翻转课堂的混合式教学在电路课程中的应用研究[J].兰州教育学院学报, 2016, 32(12) :117-119.

U676.2

A

1006-8724(2017)04-0061-04

2017-06-13

2015年教育部产学合作专业综合改革项目(GX2015ZG07)；大连海事大学2015年度数字化教学资源之在线课程重点建设项目(J20150101)；大连海事大学2017年在线开放课程建设项目(J20150101二期资助)

甘辉兵(1981-)，男，副教授，博士，主要从事轮机自动化与轮机模拟器教学与研究。