基金项目：黑龙江大学学位与研究生教育教学改革研究项目“利用翻转课堂教学提升研究生的科研创新能力的探索与实践”，项目号：JGXM_YJS_2021020

摘要：以教师讲授为主的传统研究生教学模式中，学生处于被动的接受状态，学生学习的能动性不够，缺乏主动思考和解决问题的能力，导致研究生创新能力不足。翻转课堂颠覆了传统教学模式的教学方式，采用了“课外传授知识，课中内化知识”的策略开展教学，弥补了传统教学学时有限的问题。翻转课堂模式能够更大程度上促使教师在教学中更加注重学生的创新观念的培养，更好地提高学生的自主学习能力，激发学生的发散思维，提升学生的科研创新能力。

关键词：翻转课堂，创新能力，自主学习

研究生教育是国民教育的重要组成部分，它担负着培养高端创新人才的重要使命，是国家人才竞争和科技竞争的重要支柱，是实施创新驱动发展战略和建设创新型国家的核心要素，是科技第一生产力、人才第一资源、创新第一动力的重要结合点。没有强大的研究生教育，就没有强大的国家创新体系。研究生教育由课堂教学、社会实践以及学位论文等多个部分构成，其中研究生课堂教学是研究生教育的关键环节，课堂教学不仅可以为研究生提供以后研究所需的基础知识，还可以在教学过程中培养学生的自主探究的学习能力、科研创新能力。但传统的研究生课堂教学常常存在本科化教学的倾向，教学过程中以教师单向讲解为主，教师占主导地位，学生往往处于被动倾听和接受知识的地位，忽视了课堂教学对学生独立思考的引导以及对研究生自主学习和创新能力的培养。在这种传统的教学模式下，学生缺乏自主学习意识，对所学知识不求甚解，实践和锻炼的机会较少，欠缺分析问题和解决问题的能力，创新不足。

翻转课堂（flipped classroom）教学模式改变了传统课堂教学时序，拓宽了课堂时空，变革了传统教学流程。以往的以教师为中心和以讲授为主的传统教学方式，转变为学生在课堂教学开始之前就完成相关知识的学习，然后在课堂学习的过程中吸收、巩固知识，课后内化的模式。翻转课堂能够引起学生对教学内容的学习兴趣，调动学生学习的积极性和主动性，提高学生的逻辑思维和创新能力。

一、翻转课堂教学模式

翻转课堂又可以称之为颠倒课堂，是对传统教学模式的颠覆性改革。翻转课堂重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。在这种教学模式下，课堂内的宝贵时间，学生能够更专注于基于项目的学习，可以共同研究解决本地化或全球化的挑战以及其他现实世界面临的问题，从而获得更深层次的理解。翻转课堂的最早实践源于2000年，美国迈阿密大学的莫里·拉吉（Lage M）、迈克尔·特吉利亚（Treglia M）和格伦·普拉特（Platt G）在论文"Inverting the Classroom：A Gateway to Create an Inclusive Learning Environment"中介绍了他们在教授“经济学入门”时采用“翻转教学”的模式，以及取得的成绩，但是他们并没有提出“翻转课堂式”或“翻转教学”的名词。2007年，美国科罗拉多州山区学校的化学老师乔纳森·伯尔曼与亚伦·萨姆斯为了能够帮助学生补课，将课程内容录制为视频软件后，利用幻灯片的形式来进行讲解，缺席的学生很快便跟上了教学进度。两位老师发现此种教学方法具有着一定的实践价值，因此在此基础之上又展开了创新。让学生通过提前观看教学视频方式的来展开自主学习，教师在课堂中则有更多的时间来对学生展开一对一指导。这种教学模式逐步被推广到美国中小学教育中的使用。随着互联网的发展和普及，翻转课堂的方法逐渐在美国流行起来。

2011年开始，“翻转课堂”被我国教育研究者研究引进，并被不断探讨适用于各类各层次学生教学过程的可行性与效果。“翻转课堂”已在教学模式改革中得到教育理论界的认同与热议。随着互联网技术的快速发展，此种教学方式得到了更多的关注和认可，并应用于各个国家的教学体系中。

二、翻转课堂在《团簇物理学》课程中的应用

《团簇物理学》是本校物理学专业硕士研究生的一门选修课程，共32学时。《团簇物理学》是介绍团簇的基本概念、团簇的实验制备和理论研究、团簇性质规律以及实际应用等方面知识的一门学科。通过课程的学习，学生们可以掌握关于团簇物理实验和理论方面的基础知识，为今后的学术研究和实践打下坚实的根基。另外，学生通过本课程还可以掌握团簇物理的重要研究领域、国内外的研究现状和进展以及前沿热点问题。在本课程的教学过程中，培养学生的自主学习能力、独立科学研究和创新能力。选本课程的研究生为5-8人，上课人数较少，教师能够在教学过程中关注到每个学生的学习情况，并且研究生本科所学专业均为物理学，学生都掌握了一定的物理专业基础知识。因此，《团簇物理学》课程非常适合采用翻转课堂的“先学后教”的教学模式进行教学。

根据《团簇物理学》各章内容的特点，课程的第一章绪论部分主要由教师介绍团簇物理学的基本概念和性质，为使学生了解研究团簇的意义，课程中采用有趣的视频以及图片等资源进行教学，例如通过视频观看公元4世纪的古罗马莱克格斯杯变色的现象，当光线从前方照射时杯子呈现绿色，当光线从后方照射时杯子呈现红色，引起学生的好奇心和对课堂的兴趣，然后用金银纳米颗粒的性质解释这种变色现象，让学生直观地了解团簇物理学的实际应用价值。对于课程的其他章节内容，根据研究生课程的教学要求、培养目标和学生的特点，参照其他学者的研究结果，构建适合本研究生课程《团簇物理学》的翻转课堂教学模式。按照课前、课中、课后和课终四个方面构建研究生课程的翻转课堂教学。

1、课前准备环节

为了更好地开展翻转课堂教学，教师在研究生课程开课前筛选或录制学生课前自主学习所用的教学视频，好的视频学习资料除了向学生传输知识，还可以启发学生思考。学生可以灵活地运用碎片化时间随时随地观看视频，对已经掌握的知识点可以用快进跳过，而对理解不透彻的内容可以反复观看，这极大地提高了学生的学习效率。教师还可以在视频中的适当位置插入测试题，测试题一般为与视频所讲内容相关的客观选择题，可以将测试题设置为单项选择题或多项选择题。例如：让学生选出团簇定义的正确选项，选出对幻数理解正确的选项，选择出制备团簇的方法和测试手段的选项。学生在观看视频学习时，视频中会自动弹出预先设置好的测试题。通过学生回答测试题正确率的反馈，掌握学生课前自主学习的状态，检验学生的学习成效。通过这些视频学习资料学生能够自主学习、探究所学知识内容、自主建构知识框架。除了教学视频，研究生还需要充分利用专业学术讲座、网络资源及前沿文献资料等，扩展其知识广度和深度，提高其获取信息和分析总结能力，提升其科研创新能力。教师准备的视频和文献资料等学习资源为学生课前深度学习提供了一个有效的载体，要使相关学习资料起到激励学生自主学习和提高科研创新能力的作用，教师还需设计详细的综合性课前自主学习任务单来实现，学习任务单一般包括教学目标、学习方法、课堂活动预告等信息，教师还可以根据每次课的内容，在任务单中设置“疑问”项，有意识地培养学生发现问题、深入思考问题甚至独立解决问题的能力。教师可以在开课时与学生组建课程教学微信群或QQ群，以便于教师通过课程教学群向学生发布课前准备好的学习任务单、视频及前沿文献等相关资源。当学生在课前自主学习过程中遇到问题，他们也可以在课程教学群中提出问题，教师可以及时给出解答，同学们也可以一起在教学群中讨论问题。

学生根据教师提供的学习资料和学习任务单进行课前自主学习，如果在学习过程中遇到困难，首先自己查阅书籍和文献资料等并积极思考来解决。学生可以将查阅资料和思考都无法解决的问题记录在任务单中，留到课堂中与老师和其他同学一起讨论。根据教师的教学安排，一部分学生需要就教学内容、研究方向的相关内容或前沿科学文献制作PPT，并为课堂上向老师和同学讲述PPT做充分的准备。

2、研究性课堂教学环节

在自主学习阶段，在学习视频时进行了基础知识的测试。但对于研究生而言，书本上的知识已经不能满足他们今后研究的需要，因此教师可以设计一些高于课本知识并与前沿科学研究相关进阶作业以便于研究生的学习深度拓展，提高学生的分析并解决比较复杂问题的能力，提高其独立思考的能力。另外，为调动学生学习的主动性，提高研究生科研创新能力，研究生翻转课堂教学的一个非常重要的环节是学生就科学前沿知识进行汇报。例如：学生就几个关于典型的金属团簇和碳团簇等的文献进行总结汇报。首先，研究生按照要求，根据教师提供的文献资料或者自己查阅书籍和前沿知识资料制作PPT。例如：学生汇报关于金团簇的相关文献时，学生可以在PPT中展示金团簇的用途或研究金团簇的意义，展示文献中制备金团簇的方法以及对金团簇样品的各种测试，分析并总结出测试结果说明团簇的何种性质。学生在制作PPT的过程中熟练地掌握了PPT的制作技能，最重要的是有利于培养学生的逻辑思维和总结归纳能力。其次，在课堂上，学生向教师和其他同学汇报PPT上的内容，通过汇报不仅可以锻炼学生的表达能力，而且让同学们在掌握专业基础知识的基础上了解学科发展前沿，拓宽学术视野。此外，在PPT汇报后，所有同学和教师都可对汇报的内容提出疑问，作汇报的同学给出解答。同学们和教师还可以就某个问题一起讨论，在回答问题和讨论过程中，汇报人给出自己的解释，说服他人的同时，还可以引发自己对汇报内容进一步的深入思考和理解。可见，汇报过程有利于培养学生的沟通和思辨能力，学生们通过课堂汇报与交流，相互学习、取长补短，必能提高研究生自身的学术水平和创新能力。除了个人汇报，课堂上还经常采用小组汇报形式来提高学生的创新能力。小组汇报常以3-4人为一组，小组内成员首先就主题内容发表自己的想法，集思广益，确定工作方案。在这个过程中，当遇到有争议的课题时，鼓励组员间通过讨论形式来解决问题。通过讨论，可以提高研究生分析问题、理性思考、逻辑推理及语言表达等能力。组长根据成员的自身特点合理分工，例如有的成员收集整理资料，有的成员撰写PPT，有的成员课上汇报小组成果等。小组内积极有效的学术交流与团队协作对于创新能力的培养和提高起着十分重要的作用。

最后，教师对学生的课堂讨论进行总结，同时对该部分内容进行简单串讲，以利于学生对该课程形成完备知识体系。因为课程涉及很多学科前沿问题，教师也不可能对前沿所有问题都很清楚，对于这部分问题，可以引导学生课下继续查阅资料，课后或下次上课时继续讨论。

3、课后思考和反馈环节

教师可以有针对性地布置一些作业，让学生进行知识强化和拓展延伸。同时，教师还需要对作业进行评价，对学生课后思考后所提出问题进行反馈。另外，教师也必须在课后进行教学反思，进一步优化教学方案；打通全时空的学习环境，引导学生进行知识升华并加强实践，培养学生科研创新思维和能力。

4、课终环节

在本门课程全部结束后，让学生对这学期所学的课程内容以及课上讨论的问题进行总结概况，并撰写总结报告，使学生掌握此课程的系统完备的知识体系。课程的成绩考评注重过程评价，通过课堂出勤率、课堂测试、课堂参与度和书面作业等多种形式评定学生的学习成绩。

三、总结

在研究生课程《团簇物理学》的翻转课堂教学中，教师利用视频、学术讲座和文献等多方资源让学生进行有效的课前自主学习，有效地培养了学生的自主学习能力和良好的学习品质，提高了学生的阅读、理解、分析、综合等多种能力，同时还可以弥补了课程教学内容较多、时间有限和讨论时间不足的问题。课堂汇报和讨论的环节，不仅锻炼了学生的表达能力、思辨能力、分析总结能力以及创新能力等，还使学生了解和把握前沿科学知识，始终保持对学术前沿信息、动态与趋势的敏感性，为以后独立科研打下坚实的基础。

参考文献：

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