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【摘 要】此次教学综合改革将“注重实践与研究的教学理念”引入航天类理工科大学本科生专业课程的教学实践。结合课程特点，在研究型教学模式、课程结构设置和实践教学等多方面开展了一系列的探索和革新。从细微处入手，重新编排教学活动中的每一个环节，总结出一整套可以有效提高教学效能的新方法。
【关键词】研究型教学 翻转课堂 高校教学改革
【中图分类号】G4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）32-0044-01
引言
教学的成败取决于学生的吸收程度，而通过亲自动手动脑完成的学习是印象最为深刻的，同时也是最能调动学习积极性和学习兴趣的一种教学方法。“研究型课堂”的建设就可以为学生提供这样一个理想的平台。研究型课堂是在以人的全面持续发展为本的指导思想下完成的教学活动。通过与课程内容相关联的实验环节的设置可以锻炼和培养学生的科研创新能力。与传统的课堂教学相比较，实践教学以研究性思维为主导，以研究性活动为课堂组织形式，增加学生在整个教学活动中的主动参与比重。避免了教师的“一言堂”和单向输出，改变了学生只能被动接受的局面，使课程氛围从索然无味变得生气盎然。改革目标旨在增强学生的科研创新意识和综合运用知识的能力，培养“国家有需求、事业有前途、个人有发展”的航天科技领域的高素质人才。
笔者在教学实践中探索了研究型课堂的建设方法，通过在教学过程中各个方方面的重新设计，思考激发学生创新能力和研究能力的新方法，努力实现“翻转课堂”的教学实践。经过此次教学改革，重新调整了课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。在这种教学模式下，学生能够更加深入的参与到教学活动中，更加主动的融入到学习和研究中。教师的角色、师生互动方式以及课程模式等一系列活动与传统的教学模式相比都发生了巨大的变革。
一、建设研究型的课堂
1）新增课前研究环节。
将课程中涉及的知识点，以课前拓展研究课题的形式布置给学生。鼓励学生在研究的过程中进行文献调研。通过广泛的资料挖掘，拓展课本之外的内容。同时通过这一过程完成预习的工作，提升课堂学习效果。
2）新增课中研讨环节。
在设计课程结构的时候，增加研讨课题。教师提出问题，学生分组讨论，以“研”促“学”。通过师生共同研讨，以探索的形式完成教学内容。研讨过程在增加课堂趣闻性的同时，培养了学生的思辨能力。
3）新增课后总结环节。
要求学生将前期研究、研讨的成果，撰写成正式的科研论文，包括摘要、引言、正文和总结等部分。通过这一过程让学生了解科研的过程，锻炼撰写科研论文的能力，为日后的科研工作打下基础。
4）新增实验设计环节。
依托实验平台，鼓励学生自主设计实验方案，完成实验目的。比如：测量地磁场的方式并不唯一，如何通过优化实验方案提升测量精度给学生留下了巨大的发挥创造力的空间。自主设计实验方案摆脱了以往按部就班的实验流程，释放了学生的创新潜能。
二、新增实验探索课程
1）利用“磁强计AMRG-1”设计地磁场七要素测量实验。
地磁场的七要素是研究地磁场的基本条件和重要环节。磁强计AMRG-1是利用HMC1001磁阻传感器研制高性能三分量磁场传感器，可用于测量标准磁场、稳定磁场和交流磁场。通过实验操作，学生对课堂内容有了直观的认识。通过学生自主设计实验方案，激发了学生的创新能力。
2）利用“国际参考地磁场模型IGRF”设计Coordinate Transformation实验。
国际参考地磁场（IGRF）在地磁学的研究中具有广泛的应用价值。利用IGRF可以研究场源位置、核幔耦合、地磁场能量、以及西向漂移等。掌握IGRF的使用方法是研究地磁场的基本素质，另外学生可通过实验加深理解课程中关于“高斯利用球谐分析建立地磁场数学模型”的过程。
3）利用“地磁场半经验模型Tsyganenko-96”设计Field Line追踪实验。
Tsyganenko系列模型考虑磁层空间电流体系对于地磁场的影响，可以精确模拟地球外部空间磁场环境。实验利用该模型完成磁力线从空间到地面足点的追踪，有助于学生理解地磁脉动等现象的在日地空间中的传播过程。
4）利用“空间天气模拟软件”设计地磁场仿真实验。
该软件内置地球“弓激波”、“磁层顶”、“地磁场”以及“磁层粒子运动”等的科学数值模型，调取的数据均具有科学真实性。软件实现了地球磁场结构的三维可视化动态演示，有助于学生理解课本中抽象难懂的物理概念，可明显提高教学效果。
三、教学改革预期目标
1）将以往教师“仅凭个人经验和喜好”的教学行为，改革为在先进成熟的教育学和心理学理论指导下的教学。教学活动更科学，教学目标更明确。
2）将以往学生只是“动脑不动手”的单纯听课模式（40学时教学），改革为理论加实践的模式（24学时教学+16学时实验）。新增创新实验设计，激发学生的创造力。
3）将以往“教学科研割裂”的培养模式，改革为教学+科研+实践的三位一体、有机融合的培养模式，为学生今后的科研之路打下基础。
4）将以往学生只是“被动听讲”的课堂氛围，改革为学生高度参与的教学模式。教师可以根据学生的表现掌握每个学生的能力水平，及时调整教学方案。
5）将以往单一的“照本宣科”式的教学方式，改革为以启发式教学为主导，多种教学方法并用的教学方式。同时注重在教学中渗透科学精神，激发学生的求知欲和探索欲。
6）将以往片面的“一考定乾坤”的评价体系，改革为全面考虑学生综合素质的评价体系。以考核方式改革为突破口，倒逼应试教育为素质教育。
四、教学成果实践检验
为了掌握学生對于课程综合改革的态度和感受，我们对授课班全体同学进行了问卷调查。统计结果显示对此次教学改革（包括教学理念、培养模式、教学方法和评价体系）的综合满意度达到94分（满分100分）。96%的学生认为该课程的教学方法和培养模式具有创新性、有效性和实用性，值得推广。
五、总结：
此次教改活动从改革教育理念入手，在培养模式、研究型课堂建设和学生实践教学方式等方面进行了全面的创新和突破。按照“厚基础、强能力、高素质、重特色”的原则培养学生，教师以专业辅导为重点，以科技创新为导向，开展师生互动的研究型教学，以科技创新带动学生全面发展。通过一系列的调整，实现了“翻转课堂”的建设，打破了以往学生被动参与教学的传统做法，建立一种新型的师生互动模式，学生的学习积极性大大提高。经过三年教学实践检验，学生反馈满意度高，效果明显。
致谢
本论文由南京航空航天大学十三五本科教学建设项目经费资助。
【关键词】研究型教学 翻转课堂 高校教学改革
【中图分类号】G4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）32-0044-01
引言
教学的成败取决于学生的吸收程度，而通过亲自动手动脑完成的学习是印象最为深刻的，同时也是最能调动学习积极性和学习兴趣的一种教学方法。“研究型课堂”的建设就可以为学生提供这样一个理想的平台。研究型课堂是在以人的全面持续发展为本的指导思想下完成的教学活动。通过与课程内容相关联的实验环节的设置可以锻炼和培养学生的科研创新能力。与传统的课堂教学相比较，实践教学以研究性思维为主导，以研究性活动为课堂组织形式，增加学生在整个教学活动中的主动参与比重。避免了教师的“一言堂”和单向输出，改变了学生只能被动接受的局面，使课程氛围从索然无味变得生气盎然。改革目标旨在增强学生的科研创新意识和综合运用知识的能力，培养“国家有需求、事业有前途、个人有发展”的航天科技领域的高素质人才。
笔者在教学实践中探索了研究型课堂的建设方法，通过在教学过程中各个方方面的重新设计，思考激发学生创新能力和研究能力的新方法，努力实现“翻转课堂”的教学实践。经过此次教学改革，重新调整了课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。在这种教学模式下，学生能够更加深入的参与到教学活动中，更加主动的融入到学习和研究中。教师的角色、师生互动方式以及课程模式等一系列活动与传统的教学模式相比都发生了巨大的变革。
一、建设研究型的课堂
1）新增课前研究环节。
将课程中涉及的知识点，以课前拓展研究课题的形式布置给学生。鼓励学生在研究的过程中进行文献调研。通过广泛的资料挖掘，拓展课本之外的内容。同时通过这一过程完成预习的工作，提升课堂学习效果。
2）新增课中研讨环节。
在设计课程结构的时候，增加研讨课题。教师提出问题，学生分组讨论，以“研”促“学”。通过师生共同研讨，以探索的形式完成教学内容。研讨过程在增加课堂趣闻性的同时，培养了学生的思辨能力。
3）新增课后总结环节。
要求学生将前期研究、研讨的成果，撰写成正式的科研论文，包括摘要、引言、正文和总结等部分。通过这一过程让学生了解科研的过程，锻炼撰写科研论文的能力，为日后的科研工作打下基础。
4）新增实验设计环节。
依托实验平台，鼓励学生自主设计实验方案，完成实验目的。比如：测量地磁场的方式并不唯一，如何通过优化实验方案提升测量精度给学生留下了巨大的发挥创造力的空间。自主设计实验方案摆脱了以往按部就班的实验流程，释放了学生的创新潜能。
二、新增实验探索课程
1）利用“磁强计AMRG-1”设计地磁场七要素测量实验。
地磁场的七要素是研究地磁场的基本条件和重要环节。磁强计AMRG-1是利用HMC1001磁阻传感器研制高性能三分量磁场传感器，可用于测量标准磁场、稳定磁场和交流磁场。通过实验操作，学生对课堂内容有了直观的认识。通过学生自主设计实验方案，激发了学生的创新能力。
2）利用“国际参考地磁场模型IGRF”设计Coordinate Transformation实验。
国际参考地磁场（IGRF）在地磁学的研究中具有广泛的应用价值。利用IGRF可以研究场源位置、核幔耦合、地磁场能量、以及西向漂移等。掌握IGRF的使用方法是研究地磁场的基本素质，另外学生可通过实验加深理解课程中关于“高斯利用球谐分析建立地磁场数学模型”的过程。
3）利用“地磁场半经验模型Tsyganenko-96”设计Field Line追踪实验。
Tsyganenko系列模型考虑磁层空间电流体系对于地磁场的影响，可以精确模拟地球外部空间磁场环境。实验利用该模型完成磁力线从空间到地面足点的追踪，有助于学生理解地磁脉动等现象的在日地空间中的传播过程。
4）利用“空间天气模拟软件”设计地磁场仿真实验。
该软件内置地球“弓激波”、“磁层顶”、“地磁场”以及“磁层粒子运动”等的科学数值模型，调取的数据均具有科学真实性。软件实现了地球磁场结构的三维可视化动态演示，有助于学生理解课本中抽象难懂的物理概念，可明显提高教学效果。
三、教学改革预期目标
1）将以往教师“仅凭个人经验和喜好”的教学行为，改革为在先进成熟的教育学和心理学理论指导下的教学。教学活动更科学，教学目标更明确。
2）将以往学生只是“动脑不动手”的单纯听课模式（40学时教学），改革为理论加实践的模式（24学时教学+16学时实验）。新增创新实验设计，激发学生的创造力。
3）将以往“教学科研割裂”的培养模式，改革为教学+科研+实践的三位一体、有机融合的培养模式，为学生今后的科研之路打下基础。
4）将以往学生只是“被动听讲”的课堂氛围，改革为学生高度参与的教学模式。教师可以根据学生的表现掌握每个学生的能力水平，及时调整教学方案。
5）将以往单一的“照本宣科”式的教学方式，改革为以启发式教学为主导，多种教学方法并用的教学方式。同时注重在教学中渗透科学精神，激发学生的求知欲和探索欲。
6）将以往片面的“一考定乾坤”的评价体系，改革为全面考虑学生综合素质的评价体系。以考核方式改革为突破口，倒逼应试教育为素质教育。
四、教学成果实践检验
为了掌握学生對于课程综合改革的态度和感受，我们对授课班全体同学进行了问卷调查。统计结果显示对此次教学改革（包括教学理念、培养模式、教学方法和评价体系）的综合满意度达到94分（满分100分）。96%的学生认为该课程的教学方法和培养模式具有创新性、有效性和实用性，值得推广。
五、总结：
此次教改活动从改革教育理念入手，在培养模式、研究型课堂建设和学生实践教学方式等方面进行了全面的创新和突破。按照“厚基础、强能力、高素质、重特色”的原则培养学生，教师以专业辅导为重点，以科技创新为导向，开展师生互动的研究型教学，以科技创新带动学生全面发展。通过一系列的调整，实现了“翻转课堂”的建设，打破了以往学生被动参与教学的传统做法，建立一种新型的师生互动模式，学生的学习积极性大大提高。经过三年教学实践检验，学生反馈满意度高，效果明显。
致谢
本论文由南京航空航天大学十三五本科教学建设项目经费资助。