图表法的地理教学论文

2022-04-16

【摘要】随着我国教育机制改革不断发展和深入，多元化、创新化的新型教学方式不断被应用到教学过程之中。在高中生物教学领域中，思维导图作为一种极为重要的教学方式，已经得到了教师团队的认可并被广泛应用。笔者在本文里就高中生物教学中思维导图教学策略的构建与应用提出了一些建议和策略。下面是小编整理的《图表法的地理教学论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

图表法的地理教学论文篇1：

从“三度”构建有效的课堂教学

【关键词】“三度”构建有效的课堂教学

课堂教学是一种目的性很强的活动，通过教学使学生掌握知识，习得技能，发展智力，形成态度和相应的品质。可以说，有效性是教学的生命!构建有效的数学课堂，提高课堂教学效率，用好用足课堂的40分钟，促进学生健康快乐地学习数学，一直是我们每一位数学教师所追求的目标。如何构建“数学课堂教学的有效性”?我认为应把握好以下“三度”。

一、挖掘教材要有深度

新教材从表面上看内容较少，降低了知识难度，但需要挖掘的内容较多，也就是给教师留有很大的课程开发空间，需要教师认真把握。

1.从现象中深挖本质。

首先，教师要专研课程标准，明确数学学科的教学目的，各部分教学内容安排的意图，以便对数学学科有一个总体的掌控。其次，要专研课本和教师用书，要深刻理解编者的编写意图。教材是教师教学和学生学习的蓝本，是一些专家和学者站在他们的角度编写的成果，起着方向性的作用。作为老师，应该站在研究者的角度进行深入探究，特别注意它的知识性、逻辑性、科学性、普遍性，学会从现象中深挖本质的东西。

北京特级教师刘德武老师在一次讲座中提到的关于“周长”(三年级)的教学给了我很大的启发。课本上给出“封闭图形一周的长度，是它的周长”，为了让学生真正从本质上认识周长，刘德武老师做了这样的处理：首先出示了一个正方形，如图1，让学生说说它的周长；在正方形中加一条对角线变为图2，再让学生说说它的周长；沿对角线剪开变成两个三角形如图3，让学生说说两个三角形的周长哪个长；出示图4，让学生说说两个图形的周长哪个长；最后由图4还原成图5。

经过这样的处理，我想学生对周长就会有更深刻的认识，加一条线或是面积不同时周长可以不变，排除干扰因素，把握概念本质。

教学“平行四边形和梯形”时，为了让学生从本质上掌握平行四边形和梯形的概念，我在一开始就让学生画一组平行线，再在平行线间添两条线段组成不同的四边形，初步感受长方形、正方形，平行四边形和梯形的特点。然后让学生通过观察进而分类，根据学生自己的感悟按一定的标准在不同中找相同，将相同特征的图形分为一类，在此基础上概括出平行四边形和梯形的概念，学生的体验比较深刻。但我觉得这样还不够，为了进一步突出学生对所学四边形在本质上的认识，我设计了“猜一猜”这一游戏环节：猜一猜被两扇门挡住的四边形会是什么图形?为什么?

由第一幅图得到：可能是正方形、长方形、平行四边形、梯形，由第二幅图得到可能是长方形、平行四边形、梯形，但一定不是正方形；由第三幅图得到可能是平行四边形、梯形，但一定不是长方形；由第四幅图得到一定是梯形。在猜的当中加深学生对各个图形本质的认识。

2.从显性中深挖隐性。

小学数学教材是数学教学的显性知识系统，许多重要的法则、公式，在教材中只能看到漂亮的结论，许多例题的解法，也都经过了巧妙的处理，看不到由特殊实例的观察、试验、分析、归纳，抽象概括或探索推理的心智活动过程，也就是数学教学的隐性知识系统，即数学思想方法。小学数学教学应包括显性和隐性两方面知识的教学。也只有这样，我们的教学对象——学生，所掌握的知识才是鲜活的、可迁移的，学生的数学素质才能得到质的飞跃。

例如，在教学商不变性质时，学生写出几个商是2的除法算式，通过观察可以感知到被除数、除数和商之间的某种关系，鼓励学生大胆猜想：可能是被除数和除数同时乘以或除以同一个数(零除外)，商不变；也可能是同时加上或减去同一个数，商也不变。到底猜想是否正确?学生带着问题运用例子验证自己的猜想，最终得到了“商不变性质”。学生获得“商不变性质”的这一过程，又是归纳、猜想、验证的体验过程。学生一旦感悟到这种思想，就会联想到加减法和乘法是否也存在类似的规律，从而把探究过程延伸到课外。

又如，一位老师在教学“角”的知识时，先让学生在多媒体上观察“巨大的激光器发送了两束激光线”，然后由学生确定一点引出两条射线画角，感知角的“静止性”定义以及角的大小与所画边的长短无关等概念。再让学生用“两个纸条和一个图钉”等工具“造角”，在不经意之间，学生发现了角可以旋转，并且随着两个纸条叉开的大小，角又可以随意地变化。这样“角”便定义为“一条射线绕着它的端点旋转而成的”，这就是角的“运动性”定义，体现着运动和变化的数学思想。学生在“画角、造角”活动中经历了“角”的产生、形成和发展的过程，对角的感知是相当充分与深刻的，岂止是书本上的“从一点引出两条射线所组成的图形”呢?

二、了解学生要有广度

一堂数学课，教师考虑最多的是教什么?怎样教?而对我们的教学对象——学生，却缺乏必要的理解与关注。建构主义理论明确指出，学生的数学学习不是知识的简单接受过程，而是学习主体基于自身原有生活经验与知识基础的主动建构的过程。认识学生，把握学生原有的生活经验和知识基础是我們开展数学教学的重要前提。

1.了解学生的知识基础。

了解学生的知识基础，教师有必要弄清：学生是否已经具备了进行新的学习所必须掌握的知识和技能；是否已经掌握或部分掌握了教学目标中要求学会的知识和技能，没有掌握的是哪些部分，有多少人掌握了，掌握的程度怎样。只有准确地了解学生的学习现状，教学活动才能达到我们预期的效果。

如平行四边形面积是在学生学习了长方形面积及平行四边形特征的基础上进行教学的，它是学习三角形、梯形面积的基础，起到了承前启后的作用，探究并推导出平行四边形面积的计算公式是本节课的重点。如何上好这节课呢?我认为关键在于对长方形面积的掌握及对平行四边形的底和高的认识，尤其是高的画法。而这些内容是学生在一年前学习的，学生对这部分知识掌握得如何呢?通过课前和学生的交流得知，他们对这部分知识已经遗忘了一些，所以，我在“情境导入”这个环节重笔墨复习了这部分知识，并由“求花坛面积”渗透转化思想。“情境导入”中的这些铺垫为后面平行四边形面积的探究埋下了很好的伏笔，起到了至关重要的作用。

2.了解学生的思维能力。

许多数学教师在进行教学设计时，关注的往往是“怎样教”，而忽视学生“怎样学”。新数学课程标准明确指出：“要注重启迪和发展学生思维，使学生数学思维能力得到形成和发展。”因此，小学数学教师在进行教学设计时，要充分关注、分析学生已具有的思维能力和思维方式，预测学生自主学习的方式和解决问题的策略，使教学设计与学生的思维方式有效对接。

如“平行四边形与梯形”，教材以韦恩图形式呈现出四边形、平行四边形、长方形、正方形及梯形之间的包含与从属关系。从以往的教学来看，以学生的思维能力，让学生自主认识到这一关系，对于大部分学生来讲是有困难的。如何启迪学生的思维，让学生在学习中自然领悟出其中的关系，并发展和形成学生的数学思维能力呢?我做了这样的课前谈话：“告诉同学们一个好消息，厦门市又被确认为全国文明城市了，你们高兴吗?老师想起一句话‘厦门是我家，文明靠大家’，这是厦门创建文明城市时提出的口号。厦门这个大家庭包含着集美区，集美区包含着杏滨中心小学，杏滨中心小学包含着我们四年(3)班，四年(3)班又包含着在座的每位同学，如果我们每位同学都能做到讲文明、讲礼貌，那厦门将是一座多么优秀的文明城市啊!不知道同学们有没有注意到老师刚才这段话说到一个包含与从属的关系：厦门市包含集美区，集美区包含杏滨中心小学……，这是一种包含关系。反过来，你属于我们四年(3)班，我们四年(3)班属于杏滨中心小学……，这是一种从属关系。理解这种包含与从属关系对我们认识事物有着重要的作用。”有了这样的铺垫，学生轻松自如地理清了五者之间的关系，并能用韦恩图表示出来，这样的教学设计与学生的思维方式有效对接，取得了良好的教学效果。

三、教学过程要有效度

著名的心理学家皮亚杰主张：“教育的首要目标在于造就有所创新、有所发明和发现的人，而不是简单重复前人做过的事情。”积极有效的教学过程必然带来丰硕的果实。教学过程组织的有效性，需要教师针对数学学科的特点和学生的实际情况组织有效的教学活动。

1.“导人”要突出数学味。

良好的开端是成功的一半。如何导人到新知识的教学中，方法是多种多样的，最常用的有：直接导入法、悬念导入法、复习导人法、游戏导人法、故事导入法等，在具体运用时也常常相互结合。但实际教学中也经常碰到导入虽有情趣却缺乏数学味，或是半天切人不到主题的情况。这样的导入已经失去了成功的一半。无论如何设计“导入”，都要根据教学实际，紧扣教学目的，抓住数学的本质，突出数学味，这样才能达到事半功倍的教学效果。

如在教学“分数与除法”时，电脑出示一组题：25÷5 3÷100 6÷4 0.8÷2 19÷10，我问：“你能很快说出答案吗?”(学生很快说出了答案)接着再出示第二组题：1÷6 3÷7 4÷9 8÷11，学生的口算速度明显减慢，这时我问：“有什么感觉?”学生自然感觉难算，于是我适时指出：“学了今天的知识，你就能够很快说出答案了!”通过第一组的口算，激活学生原有的知识经验，即两个数相除的商有可能是整数，也有可能是小数。第二组口算让学生感受到当两数相除得不到整数商时，用小数表示有时是比较麻烦的，以此明确学习本课的必要性，激发学生主动探究的欲望。

再如“平行四边形与梯形”的教学，一开始复习旧知，让学生画一组平行线，再在平行线间添两条线段组成四边形，无论学生怎么添，组成的四边形都是我们今天要认识的平行四边形和梯形，紧扣教学目的，突出数学味。

2.让学生亲历知识的形成过程。

波利亚说：“学习任何知识的最佳途径都是自己去发现，因为这种发现理解最深，也最容易掌握其中的规律、性质、联系。”让学生亲历知识的形成过程已成为我们的共识，但在教学中是否真正让学生亲历了知识的形成过程呢?这是我们需要反思的问题。有探究、有发现、有合作、有交流这些环节就是亲历了吗?”教学中我们能否给学生营造一个发挥自主性、能动性的氛围，使学生真正成为学习的主人，经历数学学习过程是非常重要的。

在“分数与除法”中探索多个物体平均分，体会分数与除法的关系时，我这样进行教学：3张饼平均分给4个人，每人分得多少张饼?先请同学们猜一猜，每人分到的是：A.半张B.半张多C.一张，(在探究之前，通过猜数，培养学生的数感，让学生先做到“心中有数”。渗透数学研究的思想方法。)具体是多少张呢?你的想法正确吗?利用你手中的学具，分一分。反馈时充分交流、展示学生的想法与做法。先给学生营造一个发挥自主性、能动性的氛围，开放地让学生用自己喜欢的方式来验证自己的想法，并提供给学生充分交流与展示的空间与时间，尊重学生的个性发展。再利用课件直观、形象的特点突出分数与除法本质上的联系，3张的四分之就是1张的四分之三。我想，这样获得的数学知识才是深刻的!

如在《分数的初步认识》一课中让学生认识二分之一时，我提出“什么是一半?能用你喜欢的学具表示‘一半’吗?”(课前让学生事先准备一些长方形、正方形、圆形的纸片。)交流时收集不同的表示方法展示在黑板上。在丰富感性认识的基础上，提出“这些图形的大小或形状各不相同，但它们有着共同的地方，你们发现了吗?”引导发现共性“平均分”、“分2份”、“取1份”。“那么同学们，你能试着发明一个表示‘一半’的数吗?”展示学生的不同思维，鼓励学生的创新发明。然后在黑板上规范二分之一的读写法，并结合导入环节分月饼的过程说明二分之一的具体含义。整个环节学生通过动手操作、创造发明、辨析讨论等活动，深切体会了二分之一的意义，经历了从图形符号到数学符号的建立模型的过程，最后再把二分之一的意义落实到生活当中。让学生了解在探究的过程中理解知识、掌握方法，亲历知识的形成过程。

3.让学生在经历应用数学的过程中拓展知识。

有效的教学是一种能及时地把数学知识与数学应用有机结合的教学，它能把教学的触角恰当地深入到具体的问题和周围的生活中去，让掌握知识的学生面临问题，经历一个主动尝试从数学角度，运用数学思想方法寻找解决问题的策略的过程，在解决问题的过程中收获问题以外的知识，从而获得可持续发展的数学知识及思想方法。

在教学“分数与除法”时，我让学生解决完“誰吃的甘蔗多?”以及“估计各板块占黑板报版面的几分之一?”后，进行折绳的游戏：把一条绳子对折后，说出每份是它的几分之一，再对折……(1)比比看谁说的又对又快；(2)全班交流折绳子的感受。多层次的练习，让学生在经历应用数学的过程中提升思维的深度和广度。折绳子游戏中学生由二分之一大于四分之一大于八分之一大于十六分之一……感受到：分数的个数是无限的；平均分的份数越多，得到的每一份就越少。体会到分数带来的简洁美以及分数的神奇……

又如在“平行四边形面积的计算”中，待学生应用数学知识解决实际问题后，逐步深化认识。在“拓展延伸”这一环节中通过“等底等高面积相等”到“面积相等就一定等底等高吗?”再到“想象两个等底不等高的平行四边形面积怎样?等高不等底的平行四边形面积又怎样?”最后通过课件帮助学生再现“一个平行四边形的底不变，高扩大到它的一倍，面积也扩大到它的一倍；高扩大到它的两倍，面积也扩大到它的两倍……”通过这样的练习，培养学生的空间想象能力，并使学生对平行四边形面积、底、高这三者之间的关系有一个更深刻的认识，而不单单停留在简单的利用公式进行计算上。让学生在学以致用中理解数学，体会数学。

总之，有效教学，除了教师教得有效，更重要的是学生学得有效，也只有学生学得有效，课堂教学才能真正高效。

(责编　罗永模)

作者：武素云

图表法的地理教学论文篇2：

关于高中生物教学中思维导图教学策略构建与应用的研究

【摘要】随着我国教育机制改革不断发展和深入，多元化、创新化的新型教学方式不断被应用到教学过程之中。在高中生物教学领域中，思维导图作为一种极为重要的教学方式，已经得到了教师团队的认可并被广泛应用。笔者在本文里就高中生物教学中思维导图教学策略的构建与应用提出了一些建议和策略。

【关键词】高中生物思维导图教学策略构建与应用

引言

随着我国教育的不断改革，新课改政策得到了落实，其中有很多先进的教学方法在教学中也得到了广泛的应用，比如思维导图，通过对思维导图教学法进行应用，高中生物教学的质量和效率也会得到很大的提高。基于此，本文围绕高中生物教学中思维导图教学策略构建与应用进行了分析和探讨，以期可以促进高中生物教学的可持续发展。

一、思维导图教学概念

就概念而言，思维导图是一种记忆性思维工具，近年来经过快速发展和不断升级，其在多个行业和领域中都被广泛运用。在高中生物教学过程中，思维导图教学概念主要指：鼓励并引导学生按照大脑规律来进行学习和思考，并且最大程度地调动学生的左脑逻辑思维与条例等功能，进而达到有效地刺激学生右脑对于色彩、图像记忆的目的，让学生左、右脑达到良好配合与分工，提高记忆能力和思维能力，提高高中生物的整体教学质量。

二、关于思维导图教学策略构建的两个建议

目前我国高中生物教学整体状况堪忧，传统教学模式和方法仍旧占据主导地位。在教学过程中，教师处于主体地位，学生处于客体地位，教师按照传统教学教案和备课方式为学生传授知识，学生则在一种相对被动的教学环境体系下学习、接受知识。显然这种相对因循守旧的教学模式已经不能适应当前高中生物教学发展的趋势。在教学过程中，教师转变身份，由生物知识的“灌输者”转变成为“引导者”，通过思维导图所提供的教学理念和教学方式进行多元化、多角度的高中生物教学。举例说明：在实验课上，生物教师可以根据“洋葱”不同部位的特点，引导学生构建思维导图，并且积极动手实验，学生通过观察植物细胞有丝分裂、叶绿体中色素、观察植物细胞质壁分离等多个实验后进行思维有效整合，这种教学方式既拓展了学生思路，又激发了学生学习生物的兴趣[1]。

此外，思维导图教学模式对于高中生物教学来说是一种全新的教学模式和教学体验。这种教学方式涉及生理学、心理学、发散思考等多方面理论知识，而教师在教学过程中也会遇到一些难题。教师想要充分发挥这种教学模式的最大效果，就必须要全面、透彻、精准地理解思维导图的主要功能、在教学过程中快速构建好思维导图教学策略，让学生更加透彻地理解教师教学意图，提高生物学习能力。最后针对生物教学，教师要想对思维导图教学策略进行合理构建，他们还需对教学理念及思维导图进行重视。

（一）对教学理念进行全面改革

对于任何一个学科的教学而言，教学理念都是极为重要的，可以说理念是教学的导向。然而对于传统的教学而言，因为受到传统理念的影响，教师只是一味地对知识进行讲解，而学生只能被动地对知识进行记忆和记录，这种教学模式不但单一，而且也无法将新课改的要求进行满足，对于思维导图更无法进行有效应用。所以教师在应用思维导图进行教学工作前，他们需要将自身的教学理念进行改变，通过将教师为主的教学模式转变为学生为主的教学模式，学生也可积极、主动地参与到课堂教学活动中，再加上教师对思维导图的应用，其也可以帮助学生对生物知识进行有效地掌握。将思维导图融入到教学之中，教师也可对教学模式进行有效创新，这对于学生对知识的学习和理解也是极为重要的。举例说明，在进行“细胞分裂”教学的过程中，教师可以引导学生对细胞分裂的思维导图进行绘制，之后再带领学生进行相关实验，并以此将思维导图进行优化，通过这种方式，学生可以将细胞分裂的相关知识整合到一起，这样细胞分裂的知识体系也会得以构建。

（二）对思维导图进行深入认识

在教学的过程中，教师要想引导学生更好地应用思维导图，就需要先让学生认识和了解思维导图。思维导图实际上和很多知识都有着密切的联系，所以教师也要引导学生通过多角度进行理解，这样对于思维导图，学生也能进行真正认识进而对其灵活应用。以“基因的本质”教学为例，在对该内容进行讲解的过程中教师可让学生先对基因本质相关的思维导图进行绘制，之后再通过思维导图对DNA的遗传物质进行划分，然后再分支DNA分子以及DNA复制等内容，进而找到其中存在的联系。不仅如此，教师也可围绕这些分支内容进行合理拓展，这样对于基因本质相关的知识学生也能进行更全面、系统的理解。

三、思维导图教学策略未来应用方向

（一）在生物概念教学中的广泛应用

对于高中生来说，理解生物概念无疑是掌握生物知识学习要点的首要前提。據笔者了解，人教版高中生物教材附录中列出了超过200条的生物概念，这些概念给学生带来的记忆压力可想而知。而且客观来讲，这些生物概念不但生涩难懂，而且许多概念中的相似之处会让学生混淆，无法理解。思维导图教学策略的出现及时、有效地解决了这一问题。教师合理运用恰当的思维导图为学生传授、解释生物概念，学生则在学习过程中观看思维导图认真思考，一目了然地理解并且记住教师所传授的生物学概念。思维导图教学策略在生物概念教学中的合理应用将充分激发学生的学习兴趣，同时也将增强学生汲取知识的主动性和积极性。不仅如此，这些生物概念的存在很大程度上也增加了学生学习的难度。然而学生要想将生物知识进行全面掌握，他们就必须要对生物的概念进行理解。所以在教学的过程中，教师需要借助高效、先进的手段辅助学生进行知识的学习，至于生物教学的质量和效率也会得到显著提高。在这一过程中，教师需围绕生物概念绘制思维导图引导学生进行学习。如在教学蛋白质概念的过程中，教师可以带领学生对蛋白质基本概念的思维导图进行绘制，之后便可通过主体对蛋白质概念相关的知识点进行分支，接着在分支阶段对重点及难点内容进行明确标注，蛋白质概念相关的思维导图便可绘制完成。除此之外，教师还可以引导学生对思维导图的形成过程进行观察，这样他们对于蛋白质相关概念的产生也能进行更清晰的理解，而高中生物教学的质量和效率也会得到最大限度的提高。

（二）在生物预复习教学中的广泛应用

就目前高中生物课的教学整体模式而言，学生们的预习、复习经常“浮皮潦草”，不愿意提早准备以及在学习后认真巩固复习。这种状况下，教师在高中生物教学的过程中便会面临诸多困难，授课效果也会大打折扣。思维导图教学模式的引入很大程度上改善了传统教学模式给学生带来了桎梏，教师运用这种教学方式可以帮助学生巩固先前所学知识，发现不足，并为后续知识的学习打下基础。学生可以通过思维导图教学中的“图表学习法”模式简化预习、复习环节，无形中提高了生物学习的总体效率[2]。

（三）在生物课堂笔记中的广泛应用

教师在开展教学的过程中还可借助思维导图引导学生进行自主学习。思维导图可谓是多功能的，它不仅可以辅助教师进行教学，同时还能帮助学生进行自主学习和提高。针对生物教学，学生在学习的过程中需要记笔记，然而因为课堂时间较为有限，为了能节省大量的记笔记时间并让学生可以跟上教师的节奏，学生可以通过思维导图对笔记内容进行简化，这样在课后的时间他们也可以根据思维导图对笔记进行完善。俗话说“好记性不如烂笔头”，高中生物课堂教学过程中，教师如何指导好学生记录课堂笔记，将直接对学生深刻理解课堂内容产生重大影响。思维导图教学模式的最大优点是直观性、立体化，与传统老师在黑板上写，学生在课桌上记所不同的是，这种学习方式能够让学生在笔记记录过程中快速直观地找到知识要点和重点。学生可以借助思维导图模式制作学习笔记，在笔记中合理运用简单明了的文字、符号和图画展现、记录各种生物知识，并且最终将各个重要知识点有效连接，最终形成“生物知识网”。学生在生物课堂上有效运用高效率的思维导图笔记法，不但节约时间、提升效率，还能在某种程度上增强个人学习生物的自信心，为将来的生物课程学习提前打下坚实基础。

（四）在问题教学中的广泛应用

对于生物教学的开展而言，学生和教师的互动也是极为重要的。在学习期间学生会存在一定的疑惑，而这些疑惑大部分也是生物教学的难点，教师只有将学生存在的疑惑解开，教学的有效性才能得到大幅度增强。对于学生而言，他们所具备的反思能力及问题意识是极为关键的，同时也是他们综合素质的一种体现，通过将思维导图合理应用到高中生物教学中，教師可以对学生的反思能力进行有效培养，这样学生也能提出更有效的问题。以“生物生长具有向光性”问题为例，在教学期间如果教师没有引导学生进行思考而直接将问题提出，学生也无法对问题进行有效的解决。然而教师通过应用思维导图将学生的思维模式用图画进行体现，学生也可围绕思维导图进行深思和考虑，这样不但他们的思维能力可以得到培养，同时也能使他们的思维更具发散性以及开放性。

结束语

思维导图教学策略对于目前高中生物教学来说至关重要，只要教师掌握正确方法，在教学过程中进行合理的构建和应用，相信高中生物教学的整体质量大幅度提升指日可待。然而在这一过程中，教师也要结合教学的实际情况以及学生的能力进行，不仅如此，教师还要将自身的教学理念进行转变，并加强学生对思维导图的认识，这样对于思维导图，学生也可进行更好的理解，在应用的过程中也会更为顺利。

参考文献：

[1]孙志妍. 高中生物教学中思维导图教学策略构建与应用的研究[J]. 亚太教育，2016（10）：53.

[2]房孔英，鲁春蕾. 高中生物学教学中思维导图教学的构建策略及应用分析[J]. 中学生物教学，2018（04）：32-33.

作者简介：

裴云花（1992.09.26-），女，汉族，江苏常州人，中小学二级教师，本科学历。

作者：裴云花

图表法的地理教学论文篇3：

基于软件仿真的实验课线上“翻转课堂”教学实践及评价

摘要：以全日制本科“机械设计制造及其自动化”专业选修课“机械动力学”的实验教学为例，开展了线上“软件仿真实验+翻转课堂”的教学实践活动。以将学生学习压力降至较低或中等唤起水平为原则，设计了实验教学内容;以“腾讯会议”为直播教学平台，设计了由教学准备、线上翻转课堂、课后工作三部分构成的教学模式;采用单一整体评估法就学生对授课的满意度进行了调查。结果表明：与传统的实验教学相比，该教学模式能大大缩短学生的实验时间，基本达到了预期教学效果。

关键词：软件仿真;线上教学;翻转课堂;实验教学

“翻转课堂”是将传统课堂师生之间面对面授课，改为课前学生在家或宿舍观看教学视频，课堂上师生探索、讨论、解决问题的教学形式。它将教学活动的中心由教师转变为学生，真正体现和实践了“以学生为本”的教育思想。有研究认为，翻转课堂将在如下方面改变学生的学习行为：“颠倒”的学习流程和独有的“碎片化”学习方式，将有助于学生深度学习;个人学习与集体学习相结合，学生之间相互帮助，学生被赋予强烈的责任感，能促进其学习进步;学生自主选择学习策略与进度，推进了学生个性化学习的实践[1]。

近年来，随着翻转课堂在国内的广泛实践，关于这方面的研究也逐渐丰富。吴仁英[1]、容梅[2]等从宏观角度对教师实施翻转课堂所面临的教学理念、知能结构、角色定位，以及工作负荷进行了阐述;郝兴伟[3]、邓笛[4]、吴硕[5]等则基于翻转课堂从课程实施者的视角对所授课程的教学平台、教学方法，以及对学生的引导和督促等方面进行了研究;于文浩[6]从学生角度以双因素理论为框架，对翻转课堂的满意因素和不满意因素进行了调研，并以此作为课程持续改进和优化的依据;黄琰等[7]将翻转课堂教学模式引入“多媒体教学平台的使用与维护”课程的实验教学中，发现翻转课堂能有效提高学生的学习积极性及学习效率;石端银等[8]针对目前高校数学实验课教学过程中存在的问题，提出在CDIO背景下开展翻转课堂的教学尝试，并进行了相关教学改革，实现了以学生为本的深度教学目标。

从已有文献看，针对高校工科专业实验课程的“线上翻转课堂”教学实践与研究较少。笔者以全日制本科“机械设计制造及其自动化”专业（以下简称“机制”专业）的选修课“机械动力学”的实验教学为例，以将学生学习压力降至较低或中等唤起水平为原则，设计了实验内容;以腾讯会议为直播教学平台，设计了由教学准备、线上翻转课堂、课后工作三部分构成的课程教学模式，开展了线上“软件仿真实验+翻转课堂”的教学实践活动。在此基础上，采用整体评估法对课程实施过程中学生的满意度进行了调查与分析。

1 课程简介

“机械动力学”是江苏理工学院机制专业的一门专业选修课，是2018年起开设的一门新课;课程为12周，每周2节，共24个课时;其中，实验课程为2周，共4课时。参加本次课程学习的是大二下学期两个班级的学生，共85人;其中，男生82人、女生3人。课程涉及的基础理论知识非常广，大量理论来源于力学、数学等基础课，所包含的知识点与多门专业课存在交集。庞大复杂的知识体系，使得该课程的理论教学内容抽象、深奥晦涩。因此，设计合理的实验课程方案，使学生对课程有一个整体、系统的认知，对于正确理解和掌握课程的知识要点，并把知识转化为解决实际问题的能力至关重要。

机械结构的模态分析是动力学分析的基础，是机械动力学课程的经典实验项目。常用的分析方法有两种：有限元软件计算法和实验测量法。实验法是通过实验测量得到结构的频响函数矩阵，并运用参数预估法，从实验数据中拟合得出机械结构的模态参数。以往实验教学的效果一直不太理想，原因是：一方面，学校实验设备少（只有1台），学生人数多;另一方面，实验对操作技能要求较高，学生如果不经过训练，很难在规定的时间内获得有效实验数据。因此，实验课程一直停留在演示性实验阶段。有限元软件计算法是利用软件（如ANSYS）通过结构的质量和刚度矩阵来计算结构的模态。该方法的优点是可以通过修改结构参数重复计算系统模态，通过分析模态结果的变化规律，更加科学、深入地理解结构系统的模态特性。

基于此，结合疫情期间无法开展线下实验教学的情况，笔者以该校机械工程类本科专业课程“机械动力学”的实验教学为例，进行了线上翻转课堂的教学探索。

2 教学设计

2.1 内容设计

实验内容的设计至关重要，它是提高学生学习兴趣、激发学生学习热情的基础。考虑课程的性质，并参考已有的研究[9]，确定了实验内容的总体设计原则：将学生学习压力降至较低唤起水平，使其大脑能够顺利被激活，能够整合较大范围的材料，理解更广泛的关系和理论，并进行认知思考，最终获得良好的学习效果。依据此原则，结合学生所在专业，设计了“各种结构参数对圆盘-轴承系统模态性能的影响及原因”的分析实验。

问题的描述：如图1所示，有一圆盘-轴承系统，支撑轴的直径为[d]，长度为[L]，其中部有一圆盘，圆盘的直径为[D]，宽度为[H]，两端采用滚动轴承支承，设轴承的支承刚度为[k]。

将班级学生分成5组，分别计算指定结构参数值的改变对该系统前5阶模态特性的影响;对数据处理后，再对现象进行解释。为了保证教学效果，给每个小组设计了一定深度的问题，对学生的自学过程加以引导和督促。比如，请解释当轴直径较小时，随着d的增大，轴系固有频率会随之增大;但当[d]大到某一临界值后，随着[d]的增大，轴系固有频率会随之减小。一般来讲，增大支承轴承刚度，系统的固有频率会随之增加，请解释为什么随着刚度值变大到某一临界值时，轴系的固有频率将不再发生变化。

以轮盘直径[D]的变化对系统模态特性的影响为例进行说明。课程理论教学告诉学生任何系统的固有频率计算公式为：[ω=k/m0.5]。从该公式看，随着轮盘质量的增大，系统的固有频率值会降低;而实际计算却发现，只有奇数固有频率值降低，偶数固有频率值基本不变。这其中的原因可以通过实验得到的振型图（图2）来解释。如图2所示，1阶振型中圆盘参与了振动，而2阶振型中圆盘并未参与振动;所以，改变圆盘直径所引起的质量增加只会影响系统奇数固有频率，而对偶数固有频率的影响可以忽略不计。可见，这些引导问题能够对学生的学习起到提纲挈领的作用，有助于其掌握核心知识点。此外，带着问题学习，有利于学生独立思考能力的培养，以及对理论知识的深度理解[5]。

2.2 教学模式

实验课程教学以“腾讯会议”作为直播平台，翻转课堂教学模式如图3所示：由教学准备、线上翻转课堂、课后工作三个部分构成。

2.2.1 教学准备

大二学生尚未学习ANSYS软件，因此教师要事先利用软件参数化建模分析，制作出精简的命令流（一个文本文件）;借助线上教学平台“腾讯会议”中的屏幕共享，对打开命令流文件、更改分析对象的结构参数、运行命令流、通过ANSYS软件读取计算结果等一一演示。另外，为了达到良好的教学效果，教师可以再次串讲实验涉及的知识点，辅以在线答疑，鼓励学生自主开展学习活动。演示教学过程大约需要30 min。

由于命令流是由教师提供，学生可通过记事本打开该文件，修改具体结构参数后，拷贝到ANSYS软件中运行就可以，从而保证了计算数据的正确性。相较于传统实验室做实验，学生所需的时间大大减少，仅需原来的1/4甚至更少。此时，学生的重点任务是将结构数据的变化对系统动力学特性的影响记录下来，并做成图表，再根据课本所学知识对现象进行分析与解释。

2.2.2 线上翻转课堂

课下导学。通过网络平台“腾讯会议”或QQ群，学生以小组为单位进行ANSYS软件计算与数据共享。其间，学生遇到问题可以通过独立思考、相互交流、查阅文献、共同研讨等方式解决，也可以与教师一对一或一对多交流。教师的参与不仅可以及时了解学生课前学习情况，还可以对学生提出的疑难问题归类、整理，并针对学生遇到的问题进行点拨或精讲。

翻转课堂。翻转课堂的实施分为三个步骤：（1）学生讲解。通过“腾讯会议”平台，学生以小组为单位，选出一名学生作为主要发言人，讲述小组所分析的结构参数变化对系统模态特性的影响及其原因。（2）提问与回答。讲述结束后，接受老师和全班其他同学的提问，小组成员独立或集体讨论后做出回答。（3）教师总结。所有小组讲述结束后，教师针对各种结构参数对系统模态特性的影响进行归纳与总结，对学生讲解错误的地方或提出的疑难问题进行归类、分析、讲解。

以“圆盘-轴承结构参数值的变化对系统模态特性的影响”的教学为例。教师在学生讲述完毕后，可提出有一定深度的问题让学生回答。比如：如果轴承支承刚度为0，会出现什么现象？系统自由振动时，会以哪种振型振动？请问此时还是不是简谐振动？如果圆盘不是位于轴的中部，会出现什么现象？这些问题需要学生融会贯通“机械动力学”课程的多个知识点来解答。这种方式可以极大地调动学生学习的兴趣，并有效锻炼学生解决实际问题的能力;教师的点评又可以加深学生对知识点的认知，达到较好的教学效果。

2.2.3 课后工作

班级各小组之间共享实验数据，每位学生都要撰写分析报告。通过这种自主又合作训练，使学生感受、领悟并重构知识，将知识转化为技能，实现对知识的深度理解与内化[1]。

学生的成绩评定主要由翻转课堂上的表现以及实验报告决定，所占比例分别为30%与70%。课堂表现包括学生对实验结果的陈述、解释，以及对老师、同学提问的回答情况。教师根据课程实验大纲确定的评分标准对每位学生上交的实验报告进行批改，比如：分析数据是否详实、全面;图表是否清晰明了;对实验得到的数据解释与描述是否正确;提出的机构改进方案是否正确可行、是否有理有据。

3 評价与反思

及时了解与掌握学生对课程的意见，有助于教师对教学设计的评价与反思[6]。本研究采用单一整体评估法对线上实验“翻转课堂”的学生满意度进行了调查。调查在课程结束后进行，通过学生匿名填写调查问卷的形式，收集他们对课程实施的意见与建议。调查共发放问卷85份，回收有效问卷84份，问卷有效率为98.8%，调查结果统计见表1。

问卷统计调查共分9个类别。从表1看，学生最满意的是“实验任务量”，满意度高达90.5%（非常满意+满意）;原因是教师提供了正确的参数化命令流，学生只需更改具体的系统结构参数，并反复使用ANSYS软件进行计算就可以，学生花费在实验上的平均时间仅20 min左右，这样学生可以把更多的时间与精力用在后期数据处理与分析上。相比传统的实验教学，软件仿真实验教学在相同的时间内，每位同学都能够参与分析、计算;通过班级或小组内共享数据，以类比的方式观察实验现象的变化得以实现;加深了学生对理论知识的理解，更好地实现了课程的预期目标。

学生满意度最低的是“提高自学及分析问题能力”，虽然有66.7%学生表示满意，但仍然有高达33.3%的同学认为效果一般。通过与学生座谈，发现原因主要有：其一，实验是分组完成的，部分同学有偷懒、依赖其他同学的思想，并未真正付出时间和精力参与实验任务;其二，线上“翻转课堂”是在“腾讯会议”上完成的，学生再以小组为单位进行实验数据的解释与分析，或回答老师与同学提出的问题时，性格内向的同学很少发言或根本没有发言，老师却未能观察到这种现象。类似的情况也出现在“软件仿真实验”与“师生互动”的调查项中：有4.8%的同学认为“软件仿真实验”效果差，19.0%的认为效果一般;有26.2%的同学认为“师生互动”效果一般。翻转课堂，尤其是线上翻转课堂确实在互动方面有一定的局限[10]。对自主学习能力、自我约束能力及学习主动性强的学生来说，对自己的学习更加负责，学习效果也更好;相反，对于意志力薄弱、自我约束能力差，或是性格内向的同学而言，学习效果可能会比较差。

调查结果还显示，学生对“实验所选案例”与“实验难度”这两个项目的满意度较高，分别为88.1%与83.3%。究其原因，是因为实验方案难度的选择不仅考虑了将学生学习压力降至较低唤起水平，还与学生所学专业知识直接相关。同时，精心设计结构参数及引导问题，使学生在实验过程中经历从实践到理论再用理论来指导实践的一个认知过程，加深了对书本知识的理解，培养了学生解决工程问题的能力。

任何教学改革，教师始终是改革成败的核心与关键[11]。在传统的课堂教学中，理解力水平高或低的学生都易发生“游离”情况。翻转课堂由学生掌握学习节奏，教师则通过引导学生参与知识分享、深入思考、个案研究等活动，促成学生高层次的思考与有意义的学习[12]。如此，便对教师的专业能力提出更高的要求。从调查结果看，学生对“教师专业能力”的满意度为83.3%，不是很高，教师还需要不断学习，提高自身能力。

高校设置专业课程实验的目的在于，学生在教师的指导下，通过一定的条件和手段将知识以可见、可感、可测的形式呈现出来，从而加深对理论知识的理解与掌握。从“加深对理论知识理解”的调查项来看，有81.0%的同学认为线上翻转实验教学这种形式对消化、吸收、巩固理论教学知识效果较好。就本次教学实验来看，其原因是：一方面，实际生活中遇到的机械装置振动通常是微幅振动，传统实验很难观察到它们的振型，而软件则可以放大物体的振动，方便学生观察其振型;另一方面，学生可以有意识地改变结构参数，通过类比的方法观察实验现象，并通过对现象的解释，加深对理论知识的理解。

学生对课程“评价方式”的满意度不是太高，仅为76.2%。通过与学生座谈发现，这种评价方式忽略了部分性格内向的同学。他们在ANSYS分析计算、数据处理、现象分析方面表现的很好，却因在翻转课堂上的发言不甚积极，导致最后得分不理想。今后，教师应该把更多的精力与时间放在课前线上对学生的辅导与答疑上，因为师生互动是最有效的教学手段，而且教师可以基于学生课前学习情况，丰富课程评价方式，最大限度做到评价的公平与公正。

4 结论

基于软件仿真的高校实验课在线翻转课堂教学，相比传统的实验教学，学生实验时间大大缩短;通过小组或班级讨论，更有助于对专业理论知识的理解与掌握。但是，对于意志力薄弱、学习主动性差，或是性格内向、不善言辞的同学而言，学习效果不甚理想。结合调查，笔者认为“软件仿真实验+线下翻转课堂”的教学效果可能会更好一些。

参考文献：

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[2] 容梅，彭雪红.翻转课堂的历史、现状及实践策略探析[J].中国电化教育，2015（7）：108-115.

[3] 郝兴伟，张强.翻转课堂教学：经验与趋势[J].中国大学教学，2015（10）：65-67，48.

[4] 邓笛.翻转课堂模式在大学英语教学中的应用研究述评[J].外语界，2016（4）：89-96.

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[7] 黄琰，蒋玲，黄磊.翻转课堂在“现代教育技术”实验教学中的应用研究[J].中国电化教育，2014（4）：110-115.

[8] 石端银，张晓鹏，李文宇.“翻转课堂”在数学实验课教学中的应用[J].实验室研究与探索，2016，35（1）：176-178，233.

[9] 崔佳，宋耀武.“金课”的教学设计原则探究[J].中國高等教育，2019（5）：46-48.

[10] 曾明星，李桂平，周清平，等.从MOOC到SPOC：一种深度学习模式建构[J].中国电化教育，2015（11）：28-34，53.

[11] 田爱丽，吴志宏.翻转课堂的特征及其有效实施：以理科教学为例[J].中国教育学刊，2014（8）：29-33.