【本報導由工業教育系　周明教授研究團隊提供】

　　　　近年來，智慧手持裝置的普及改變了教與學的環境，使得教學方式逐漸轉變成為翻轉教室或微翻轉教室，課堂學習環境已從傳統教室轉變為多元且智慧的學習環境，而學習者從單純的被動知識學習，轉換為主動的能力習得，使得人與人、人與物質環境相互作用，而產生的心理環境也相應而有所變化，因此，本研究在翻轉課堂（Flipping Classroom）的教學模式下，以工程建模(Modeling)為學習內涵。工程建模為工程設計的重要環節，用以模擬並創造最佳化工程方法，也是電腦輔助工程(Computer-Aided Engineering, CAE) 技術之基礎內涵，所以培養學生工程建模能力是工程教育的重要目標之一。本研究探究翻轉課堂學習環境與學習成效之相互關係與影響，為營造有效的學習環境奠定基礎。

　　在機械領域裡，電腦輔助工程(Computer-Aided Engineering, CAE)是應用電腦對工程物件的物理行為進行計算，達到預測及設計的目的，模擬描述出「如何設計」及「如何製造」的過程，創造及最佳化工程方法，所謂物理行為包括力學、熱流、波與震動、電與磁學、光學、等等。電腦輔助工程技術在產業界的應用以產品設計或是製造過程之模擬分析為主，利於產品設計之可行性研究以及最佳化產品設計。例如：以電腦輔助工程分析模具設計，結構分析，落地及撞擊測試，熱分析，流體分析以及運動分析，由此可見物理是電腦輔助工程之核心。

　　翻轉教室能夠帶給我們有別於傳統教學規劃的優點，然而翻轉教室的實施並非信手捻來，過程中仍有許多困難點需要被克服。Herreid與Schiller（2013）認為翻轉教室最大的困難點在於教師課前的前置工作需要更大量的時間與付出，因此若課堂中需要進行延伸討論與小組活動，人力上需有額外的助教等人員參與協助，才可以稍微舒緩教師前置作業的工作壓力，並且降低其時間成本的花費（Mangan，2013），對於前置作業的部分，通常發生的現象是自學階段教師所提供的資源對自學來說是不足的（Al‐Zahrani，2015；Halili＆Abdul Razak& Zainuddin，2014），因此要如何在教師不進行講述，僅透過線上課程影片、線上教學資源便讓學生了解課程內容，即是對欲進行翻轉教室老師的挑戰。另外，考量到翻轉教室的教學模式乃是在課堂中提供學生討論、延伸學習的時間與機會，因此，另一個困難點在於教師本身必需對於課程內容有更廣泛、更深入的理解，才能夠根據學生的問題在課堂中進行有意義的延伸，若教師對於課程內容理解不夠深入，或是課前的影片無法提供學習者有關課程內容的良好認識，課堂時間需要再對於概念澄清，便違背了翻轉教室的核心理念，所以面對這樣的問題，Herreid與Schiller（2013）提倡教師之間能夠進行課前影片或是相關教學資源的交流，透過一個平台的資訊互通建立起翻轉教室教師之間的合作關係，另一方面在課前影片的內容與品質的建置上可以有一個更加明確的標準供教師參考，如此一來教師之間在教材建置上可以更有共識，彼此設計的教材內容也更能夠有效地符合翻轉教室的課程內容與需求。

　　除了上述文獻提到翻轉教室的困難之外，另一個操作上的困難點為學生在面對新式教學方法的接受度，有不少學生在翻轉教室進行初期，會因為與過去所接受的學習型態不同而感到焦慮（Mangan，2013；Al‐Zahrani，2015），這種焦慮的情況容易導致學生可能會在初期自學階段抓不到課程的學習重點，並且導致後續學生進入課堂時因為缺少對於內容的理解以及想法，而無法參與課程中的討論。回應前述的操作困難，Herreid與Schiller（2013）認為若教師可以在教學影片末或者課堂進行的過程中加入幾題有效的形成性評量，快速地確認檢核學習者的理解，或是讓學習者透過評量理解自己的不足之處，都是可以解決學習者自學階段無法掌握課程重點的方法，唯一要注意的就是在評量的問題設計上，必須要確認是否可以有效地呼應課程重點，若問題設計可以再額外激發不同的問題亦是教師相當樂見的成果。此外，教師於影片末或者課堂中提供額外的影片與學習資源供學生學習，同樣可以解決學生抓不到學習重點的疑慮。綜合了上述各個學者的觀點我們可以發現，翻轉教室的教學模式需要師生兩端良好的準備度以外，在教學素材的品質上也需要高度地把關，教學法的選擇與教學活動的設計更是要盡量去符合學生的程度以及興趣，同時輔以有效的評量方式，如此一來，教師在翻轉教室的進行過程中則能夠獲得更高的成效以及較佳的流暢度。