翻转课堂的《电路分析实验》课程改革的探索

一、引言
翻转课堂（Flipped Classroom）是指通过利用现代信息技术手段预先录制简短的教学视频来取代传统的课堂知识讲授，并在网络上进行共享，要求学生课前根据任务自主观看教学视频，课堂的时间交给老师和学生共同解决在学习过程中的困惑和疑问，从而获得更深层次的理解，实现知识内化的一种教学方式。
“翻转课堂”把原来“先教后学”转变成了“先学后教”，颠覆了传统的教学模式。近年来引起了越来越多的教育工作者的关注，并付诸实践，有了许多将翻转课堂的教学模式应用到课程改革的成功范例，取得了良好的效果。在高校许多的课程改革教学实践中，主要是将翻转课堂模式与理论课程教学相结合，但在实验课程中的应用并不多。然而，实验课程对于培养学生实际动手能力、加深对课堂知识的理解有着*的作用，它可以使理论知识与实际相结合，而不是只是“纸上谈兵”。随着时间的不断推进，成长于网络快速发展时期的“90后”学生成为了大学教育的主要对象。
他们思维活跃，独立性强，能快速接受新生事物，而面对信息技术和互联网技术快速发展，对学生的学习能力以及创造性的培养已经不再满足于传统的教育模式。如何在有限的学时内，让学生完成实验，充分调动学生的学习主动性，培养学生在实验的过程中发现问题、解决问题，并敢于提出问题的能力，提升学生的实际应用和实践创新能力，和传统课堂相比，把“翻转课堂”应用到实验课程中是一种行之有效的尝试。
二、《电路分析实验》课程的现状
《电路分析实验》课程主要存在以下几个问题：（1）课程的课堂教学模式是以教师为主体。教师实验前进行讲解，学生再按照实验指导书的步骤按部就班地做实验。这样的传授型教学模式，使得学生没有学习的主动性，是被动学习。（2）实验项目的内容形式比较单一，主要依赖于实验箱来完成，课外无法重复。学生的学习兴趣调动不起来。（3）实验考核方法比较单一，主要是以实验报告和实验考试的方式进行评价，特别是课内实验，并没有单独考试。由于实验箱套数的限制，分组不可能一人一组，这样就存在有同学浑水摸鱼的现象，无法体现学生的动手能力和实验的中间过程。（4）实验学时数被大量地压缩，部分课程内的实验只能让学生利用课外时间完成；与工程应用实际紧密结合的综合性训练更无法在课内完成，必须将课堂延伸到课堂之外继续完成，才能达到实效；升学考试不考实验，课外实验缺少监督机制，使得学生课外的学习积极性和主动性不高。
三、“翻转课堂”教学模式在《电路分析实验》课程中的实践
我校《电路分析实验》学时为12学时为验证性实验项目，是属于少学时的课程。在课程改革中针对不同性质实验，利用翻转课堂采用不同的教学方法。
1.课内的验证性实验。这部分的实验内容主要以自学为主的教学模式，培养学生自主学习能力，训练学生基本的电学的操作技能和实验操作能力。主要分以下过程：首先由教师针对每个实验课前提前设计任务单，发布在网络教学平台之上。（1）布置实验前预习。要求学生利用网络教学平台提前观看该实验教学视频。教学视频利用微课的软件制作而成，视频必须短小精悍，要控制在学生注意力能比较集中的时间范围内。每一个视频都针对一个特定的问题，大多数的视频只有几分钟的时间。视频支持中间停止和快进，以适合不同程度的学生的要求。（2）增加每次实验课前的小测试。学生进入实验室时，每个学生必须独立在网络教学平台上完成该实验的课前测试，检验学生是否提前预习，了解整个实验的操作过程。不合格者不得参加实验。（3）实验开始以前，教师就实验的一些注意点做主要的强调和说明，在实验的过程中不再讲解实验步骤和内容，鼓励学生在实验过程中发现问题、提出问题，并引导学生自己解决问题，自行独立完成实验，培养学生动脑思考的能力。（4）课后的测试与总结。课后针对实验中出现的一些现象和误操作带来明显偏离真况的实验结果，针对性地利用网络平台进行测试，分析其原因，以达到加深印象的目的，后以电子版的实验报告的形式提交实验结果。教师需要对学生的课前预习、课堂操作、课后实验报告进行多方面的综合分析评级，终给出一个比较客观的成绩。这样的教学模式，使得每个学生都必须主动学习，了解实验的内容，动手操作，而不是仅仅记录数据。在整个教学过程中，所有的测试的结果都通过系统后台程序的计算，传送给教师。教师可以看到学生课前课后测试的准确率、错误率。了解学生的实验情况，发现学生在预习或实验操作中出现的问题，从中了解学生的知识的薄弱点和容易出错的地方。能够及时修改实验方案，根据学生出现的问题进行差异性地教学。对于广大学生都已经了解的知识点，在制作视频的时候也可以给以删减，把更多点时间留给难点和重点的讲授。
2.课外的验证性的实验。本专业的《电路分析实验》是属于少学时的课程，验证性的实验无法在课程规定的时间内全部完成。因此部分的验证性实验要求学生在课外完成。利用“翻转课堂”进行这一部分实验方法和课内的实验很相近，观看视频—课前测试—仿真—课后测试—评价。其中减少了实验室的具体操作，增加了利用仿真软件进行模拟实验的模块。
3.对于给定方案的设计性实验项目。针对设计实验项目任务，给出的一种设计实现方案，但在实际实验时，实验数据会出现与理论值不相符的情况，有时候学生在实验中也会有一些创造性的构想。我们利用翻转课堂将教学由“以老师为主体”模式变为“以学生为主体”的模式。学生在上课前完成对学习资源观看和学习，教师可以在课前在视频提出让学生探究的问题，并在任务单中提前布置要讨论的内容，让学生是带着问题进入实验室。师生在课堂上一起完成实验答疑、讨论、提出修改的方案等活动。老师在课堂上起到的是一种启发、提示、建议的作用，例如：在“串联谐振电路”实验其实验结果与电路理论不一致，在受控源的实验中，输出电压和输入电压的比值和理论值不一致等问题。为此针对这些问题，学生课前通过查找资料，分小组讨论的方法，结合课堂学到的知识分析原因找到解决办法。进而同学还可以利用软件对修正方法进行仿真，把仿真的结果与后续实验室得到的数据进行比对，得出方法是否可行的结论。这样的学习模式让学生经过课堂上讨论，加上老师适当地引导，提升了解决实际问题的能力，掌握了解决问题的方法，这在将来的课程学习中是受益匪浅的。
四、结语
我校的《电路分析实验》课程利用翻转课堂进行教学的改革，取得了显著的成绩，逐渐构建出了学生自主学习实验的教育的新模式。借助于翻转课堂的教学模式，以及网络技术的快速发展，使得学生完成实验的过程不再受到时间和空间的限制，更主要的是契合了“以学生为中心”的教学理念，针对不同性质的实验，结合翻转课堂采用了不同的教学方式，培养了学生发现问题、解决问题和分析问题的能力。这种模式使得被动式的学习变成了现在主动式的学习，使实验真正成为一种辅助理论知识学习的工具。