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摘 要：本文进行了基于微课（SPOC）的翻转课堂教学模式在《建筑给水排水工程》教学中的应用研究。分析了高校《建筑给水排水工程》课程存在的教学问题，从教学目标、教学资源、教学组织、教学评价等方面，提出了翻转课堂教学模式的设计方法与研究实例，对于促进高校翻转课堂教学模式的构建研究具有借鉴价值。
关键词：微课；翻转课堂；建筑给水排水工程；教学模式；实践研究
本文引用格式：苏冰琴，岳秀萍，王孝维，等 . 基于微课的翻转课堂教学模式的探究与实践——以高校《建筑给水排水工程》课程为例 [J]. 教育现代化 ,2021,8(40):149-153.
Exploration and Practice of Flipping Classroom Teaching mode Based on micro- Class
——Taking Building water Supply and drainage Engineering for Instance
SU Bingqin, YUE Xiuping, WANG Xiaowei, MA Xiaoli, LI Yanan, WANG Guoying, KONG Xin
（School of Environmental Science and Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan Shanxi）
Abstract: Based on micro-class (SPOC), the application of flipping classroom teaching mode in Building Water Supply and Drainage Engineering was studied in this paper. The teaching problems in the course of Building Water Supply and Drainage Engineering was analyzed. From the aspects of teaching objectives, teaching resources, teaching organization, assessment and evaluation, design method and research example of flipping classroom teaching mode were put forward. It has reference value for promoting the construction of flipping classroom teaching mode in colleges and universities.
Keywords: micro-class; flipped classroom; building water supply and drainage engineering; teaching mode; practice research
一 引言
随着信息技术和知识数字化技术的快速发展， “互联网 + 教育”逐渐实现深度融合，以微视频为主要形式的“微课”教学为教学模式的变革提供了新的切入点 [1]。“ 微课 ”（SPOC，Small Private Online Course）是一种在线课程教学模式，具有灵活性、自 主性、可重复性、交互性强等优点，其核心内容是以阐述某一知识点为目标，在线呈现教学短视频，学生通过观看教学视频实现自主化和个性化学习 [2-3]。
“ 翻转课堂”（Flipped Classroom） 是采用“ 先学后教”的教学方法，将知识传授和知识内化颠倒， 改变传统教学中的师生角色，实现“以学生为中心” 的个性化教学 [4-6]。随着信息技术手段的不断丰富以及互联网教学环境的优化，翻转课堂将互联网与高等教育有机结合起来，逐渐演变成为一种混合式学习模式，为微课的广泛应用和发展提供了机会 [7-9]。
基于“强化个性、鼓励创新”“以学生为中心”的人才培养理念 [10]，笔者在高校《建筑给水排水工程》课程教学中开展了基于 SPOC 的翻转课堂教学模式的探索研究与实践应用。
二 高校建筑给水排水工程的课程特点及存在问题分析
《建筑给水排水工程》是高校给排水科学与工程专业的专业核心课程。本课程的专业性、综合性和实践性强，课程学习具有一定的实践意义和工程价值，对于培养学生分析解决复杂给水排水工程问题的能力有着重要的支撑作用 [11]。
目前《建筑给水排水工程》传统教学中所存在的主要问题有：
（一） 教学资源单一，教学内容深度不够，难以满足素质培养的要求
《建筑给水排水工程》教学内容繁多，各类规范、标准更新较快。在传统的课堂教学中，教师提供的教学资源大多只局限于教材和多媒体课件，视觉效果较弱，对学生的吸引力不足；而且受到学时少的限制， 教师难以完整传授相关知识，更无法引导学生进行深度学习，无法满足专业核心素质培养的要求。
（二） 教学模式单调，教学方法陈旧，未体现“以学生为中心”的教育理念
传统教学采用以教师课堂讲授为主的“填鸭式” 教学模式，这种“教师讲、学生听”的单向信息传递交流过程中更多关注的是“教师教授了什么”，而不是“学生学到了什么”，教师位于教学活动的中心地位，学生处于被动接收知识的状态 [12]，教学参与度不高，课堂师生互动交流效果不佳。
（三） 教学评价和考核方式未体现学生的综合能力
传统教学中，本课程的教学评价只局限于考核成绩，而传统的考核方式多为“平时成绩 + 闭卷考试” 的形式，其中平时成绩占比很少，主要体现在考勤、课后作业和课堂提问等环节；闭卷考试集中在期末进行，考试题型一般都是理论性、概念性的内容， 需要学生背诵记忆，未能激发出学生的创造性思维， 无法体现出学生通过分析问题、实现解决问题的综合能力。
三 基于 SPOC 的《建筑给水排水工程》翻转课堂教学模式的设计
针对高校《建筑给水排水工程》教学过程所存在的弊端，借助“互联网 +”时代下教育信息化发展趋势，开展 SPOC 教学模式改革，构建翻转课堂教学体系。本课程的具体教改设计思路如下：
（一） 翻转课堂教学模式的设计方案
基于给排水科学与工程专业培养计划的达成度要求，将 SPOC 与信息化教学资源平台相融合，充分利用校园课程资源，合理安排线上与线下教学过程，以达到翻转课堂的教学效果。具体来讲，翻转课堂教学模式可分为“线上教与学”和“线下教与学” 两个方面，其设计方案如表 1 所示。
（二） 翻转课堂教学模式的主要研究内容
为实现“线上教与学”和“线下教与学”的有机融合，基于 SPOC 的《建筑给水排水工程》翻转课堂教学模式的研究内容主要从课程的教学目标、教学资源、教学组织和教学评价这四个方面进行：
（1）清晰的教学目标
在 SPOC 教学模式中，选择《建筑给水排水工程》课程中的教学重点、难点和疑点内容，以及反映某个教学环节、具有鲜明教学主题的内容作为知识点， 将每个知识点制作成一个微视频，每个微视频做到内容完整、主题突出、短小精炼、兼具专业性和趣味性（例如：建筑内部设水泵和水箱的给水方式、闭式自动喷水灭火系统的工作原理、建筑内部排水系统的通气管布置形式等微视频），适合于线上学习。
为保证学习知识的系统性与完整性，教师根据教学目标设立出清晰的教学主线，将分散的、碎片化的知识点串联起来，以有效地指引教学活动的开展，使学生对课程体系有完整的认识和把握。例如： 在制作“建筑内部给水系统”这一章节的微视频时， 按照“建筑内部给水系统的分类—组成—功能—工作原理—适用条件—应用评价—设计原则—设计方法”等顺序将每个教学知识点依次导入，由浅入深、循序渐进地进行分段讲解，遵循学习规律，使学生能够层层递进地了解、接受和掌握新知。
（2）完善的教学资源
SPOC 教学资源的全面性和科学性是保证翻转课堂教学模式下教学质量和教学效果的关键。SPOC 教学资源包括基础教学资料和拓展教学信息两部分。
基础教学资料有微视频、培养计划、教学大纲、PPT 课件、参考文献、工程案例、习题库、教学素材等。教师可采用丰富多彩、声色兼有的图形图像、Flash 动画、DV 视频等多元化要素，动静结合地呈现教学内容。
拓展教学信息包括：教师科研素材、相关学习网站（例如：爱课程、超星、学堂在线以及“中国水网”“中国水星”“中国水工业网”等）、相关讲座（例如：建筑给排水公益大讲堂、给排水视界）等。通过拓展教学信息的分享，可使学生了解学科发展动态，拓展专业视野。
（3）有效的教学组织
如何将传统的多媒体课堂教学与 SPOC 教学有机结合，发挥视频化课程的优势，使知识点的呈现更加鲜活、灵动，实现线上学习与线下课程的无缝对接？这些都需要教师的精心设计和有效组织。
SPOC 教学模式下的翻转课堂是围绕学生自主学习遇到的问题而展开的，为确保有限课堂时间的学习效果，教师应运用各种教学策略积极主动地做好课堂的点拨和教学环节的过渡。教师可采用提问式、讨论式、探究式、互动式、启发式教学方法， 加强知识难点和重点的讲授，并组织学生积极参与教学环节，强化对所学知识的掌握。教师可设计开放型题型，注重演示推导过程，引导和鼓励学生提出多种可行的建筑给水排水工程设计方案，给出多种解决工程技术问题的思路。
（4）多元化的教学评价
传统《建筑给水排水工程》教学考核评价采用单一化的期末考试方式，且较多注重结果，已不能满足工程教育认证中强调学生要具备解决复杂工程问题的毕业要求。在翻转课堂教学模式中，教师可以利用 SPOC 平台构建本课程的多元化评价体系。通过自我评价、师生评价、生生互评等立体化、多维化地反映学习者的学习过程，注重对学习过程和学习结果的双重评价，加强定量评价和定性评价。
（三） 基于 SPOC 教学过程，构建翻转课堂教学模式
《建筑给水排水工程》SPOC 教学过程可以分为课前自主学习、课中知识内化和课后巩固深化这 3 个阶段：
（1）课前自主学习阶段：以知识点为主线，引导个性化学习
教师根据《建筑给水排水工程》教学大纲，把本单元的教学目标、课程安排、学习任务、重点难点以及考核方式等要求发给学生，为学生提供自主学习的教学课件和视频，并结合预习内容设置难易程度适中的随堂测验题或思考题。
学生根据教师的任务要求，结合自身的实际学习情况，在规定的时间内完成规定内容的学习，主要包括：接收任务、自我学习、整理笔记、自我测验、互动讨论、疑问记录等。
（2）课中知识内化阶段：以问题为牵引，构建翻转课堂教学模式
师生在课堂上面对面的知识内化阶段，是实现翻转课堂的关键。
学生作为课程教学活动的中心，通过交流、分享、提问、讨论，充分阐述在课前自学阶段的收获及困惑，并积极参与教师组织的课堂活动，明确课程学习的重点和难点。
教师作为课程教学活动的引导者和组织者，需要合理分配时间、有效安排任务，采取多样化教学形式，针对知识点和知识体系予以及时的补充拓展和引导启发，指导学生完成课堂练习，进行集中辅导与订正。
（3）课后巩固深化阶段：以巩固为目的，加强知识的吸收与内化
教师利用网络 SPOC 平台布置章节小测验或课后作业，检测学生的学习成效，了解学生对课堂知识的内化程度。课前预习阶段的在线测试以填空题、选择题或判断题等客观题型为主，而课后巩固深化阶段的作业或测验可增加计算题、综合题或设计题等，提高难度，考察掌握程度。
综上所述，翻转课堂教学模式结构图如图 1 所示。
四 以SPOC 为依托的《建筑给水排水工程》翻转课堂教学实践分析
本研究以教育部高等学校给排水科学与工程专业教学指导分委员会教育教改项目——“建筑给水排水工程慕课教学的设计与构建”为基础，研究对象为某高校 2016 级给排水科学与工程专业学生，教
学时间为 12 周，具体教学实践过程如下：
（一） 教学组织
本课程的教学安排为 40 学时，由课程团队的 7 位教师将教学内容梳理、整合、细化，划分出与教学大纲相应的知识点，作为线上学习内容。SPOC 课程依托中国大学 MOOC 平台开放。线上自学与线下课堂有机结合，体现“先教后学”的理念，实现翻转课堂教学。
（二） 教学资源
（1）录制与上传线上自学的视频
将课程中 5 章教学内容（建筑内部给水系统、建筑消防系统、建筑内部排水系统、建筑内部热水供应系统和建筑中水系统）对应的重点、难点及疑点， 划分知识点，精心设计录制微视频，以供学生利用碎片化时间进行线上学习。
（2）设计在线单元测验和在线作业
单元测验和在线作业不仅可以帮助学生巩固所学、自我评价，还可使教师及时掌握学情。
单元测验题型为客观题，包括判断题、单项选择题、多项选择题等，题目内容侧重于概念性、理论性较强的基础知识（如：自动喷水灭火系统的类型与特点、建筑内部热水供应系统的类型与特点等），难易程度适中，主要考核学生对基本理论、基础概念的掌握程度。
在线作业题型为主观题，包括计算题、简答题和论述分析题。作业题目相对灵活，内容更具有实践性（如：根据某建筑条件图，设计该建筑内部给水系统，并进行给水管网的水力计算；或者分析论述某建筑发生水质污染的现象及原因，并分析相应的水质防护措施等），既锻炼了学生分析问题、解决问题的能力， 又较好地为工程实践和国家注册考试实行了衔接。
（3）建立在线教学论坛
教师成立在线论坛，在“讨论区”教师发布综合性或拓展性的主题（如：针对某宾馆采用的消防给水系统进行评价，并提出改进方案），鼓励学生积极参与，提高其学习主动性，并根据活跃度给与一定成绩；在“答疑区”，针对学生的质疑，教师及时指导、答疑解惑，提高师生互动。通过在线论坛的提问、讨论与答疑，实现学情全透明，教师全面了解和充分感受到学生的学习体验（包括学习收获和困惑）。
（三） 翻转课堂教学活动
翻转课堂教学活动是体现教学组织的关键。在课中知识内化阶段，教师设计多样化的教学活动，具体表现为：
（1）学生质疑和教师答疑。线上学习产生的问题是课堂学习的主要目标，学生将自主学习阶段所记录的疑问和收获进行汇总，教师针对学生所反馈的问题进行解答或针对学生的薄弱点进行补充讲解。
（2）难点解析和案例分析。教师针对课程教学中的难点和重点内容进行精讲，借助板书进行公式推导和流程演示，强化学生对知识的理解与内化； 进行工程案例的讲解和练习，引导学生利用所学理论知识分析和解决工程实践问题。
（3）预习成果检验。采用提问与回答、简单小测验、展示学习笔记等形式对学生进行考察，及时掌握学生的学习情况；并鼓励学生上台进行成果交流、分享学习收获。
（4）问题驱动与分组讨论。教师创设情境，以问题探讨、小型比赛、辩论会、报告会等形式，引导和组织学生积极地参与交流讨论，以解决学习疑难点，促进知识内化。
（四） 评价与考核
《建筑给水排水工程》课程的线上线下多元化的评价与考核贯穿于教学全过程，考核评价体系如表2 所示。
（五） 教学效果
高校《建筑给水排水工程》课程以 SPOC 为依托， 开展翻转课堂教学，取得了显著的教学效果。
（1）学习效果明显改善
学生以学习兴趣为导向，实现了个性化、自主化的主动学习过程，充分发挥了学生的主观能动性。
（2）课堂互动积极主动
课程视频提前在公共平台上呈现，采用“先学后教”的课堂翻转教学模式，学生自主学习位于教学的主导地位，提高了学生的学习兴趣和积极性。
（3）各项能力全面提升
学生通过视频学习的过程中独立学习能力、思考问题能力和解决问题能力都得到提高。
五 结语
基于 SPOC 翻转课堂教学模式，使得信息技术与高等教育深度融合。《建筑给水排水工程》课程采用线上线下混合式教学，加强师生信息的互动交流， 促进学生个性化学习和深度学习，实现了“以学生为中心”的教学模式改革。
在信息化技术不断推进高校教学发展的过程中，《建筑给水排水工程》翻转课堂的理论研究和实践研究，对于提高本科教学质量、推进高校教育教学改革、满足人才培养需求具有一定的意义。
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