基于“翻轉(zhuǎn)課堂”理念的“大氣污染控制工程”教學(xué)改革與實踐

胡 霞，劉寶軍，鄧秋靜，徐 鵬，楊愛江

(貴州大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

1 問題的提出

“大氣污染控制工程”是環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程專業(yè)的核心課程，其教學(xué)效果直接關(guān)系到學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識水平和實際工程應(yīng)用技能的掌握[1-2]。經(jīng)過對本專業(yè)該門課程開課以來的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，慣用的教學(xué)模式幾乎都是教師課堂講授式教學(xué)，學(xué)生被動聽講。考核方式也比較固化，基本都是采用期末考試作為最終成績，幾乎不考核學(xué)生的平時學(xué)習(xí)情況，這種單一的考核方式會導(dǎo)致學(xué)生不重視平時學(xué)習(xí)，有的學(xué)生甚至經(jīng)常曠缺課最終導(dǎo)致學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識不系統(tǒng)，無法用相關(guān)的知識來解決實際的大氣污染問題。

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，尤其手機已成為人們必不可少溝通工具，仍然采用這種教學(xué)模式就出現(xiàn)一些列的弊端，例如課堂上存在玩手機的學(xué)生較多、學(xué)生提不起興趣，主動性不夠、創(chuàng)新性不強等現(xiàn)象。因此，亟需對該課程進行整體教學(xué)改革。隨著信息化的發(fā)展和“互聯(lián)網(wǎng)+”在高校普及，學(xué)生們更容易接受新的教學(xué)思想、新的教學(xué)方法，而傳統(tǒng)的教學(xué)模式只注重教師的單向知識傳授，而忽視了學(xué)生的主體意識，已經(jīng)無法滿足新時代學(xué)生的需求，因此翻轉(zhuǎn)課堂孕育而生[3]。

2 翻轉(zhuǎn)課堂在大氣污染控制教學(xué)中的優(yōu)勢

“翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classroom)”的概念最初由美國的創(chuàng)始者亞倫窯薩姆斯和喬納森窯伯格曼提出[4]。目的是為了改變傳統(tǒng)教學(xué)的固有模式和師生角色，將教學(xué)模式由教師為中心變成以學(xué)生為中心[5]。翻轉(zhuǎn)課堂采取學(xué)生上課之前先進行自學(xué)，學(xué)生可以根據(jù)自身情況通過課本、網(wǎng)絡(luò)、文獻、視頻或者其他學(xué)習(xí)課件進行自學(xué)，而課堂上則將教學(xué)時間主要用于學(xué)生所需的個性化解答和進一步提升整體教學(xué)效果[6]。

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂突破了傳統(tǒng)大氣污染控制工程教學(xué)時空的局限

上課之前老師將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容提前安排并提供相關(guān)的學(xué)習(xí)資料(紙質(zhì)資料、視頻、電子資料等)，學(xué)生可自行在教室、圖書館、寢室或者其他地方學(xué)習(xí)，不再因為不能到達上課的教室而缺席該課堂內(nèi)容。自學(xué)后還有不會的知識點可安排時間請教老師或者同學(xué)。因此，翻轉(zhuǎn)課堂不再受到教學(xué)時間和空間的嚴格限制。

2.2 翻轉(zhuǎn)課堂可以改變大氣污染控制工程的教學(xué)內(nèi)容與方式

由于該門課受課時的限制，傳統(tǒng)授課方式只能完成大氣污染控制工程課本中的一些大氣污染原理的講授，課本展示的內(nèi)容過于抽象，學(xué)生理解起來比較困難。而翻轉(zhuǎn)課堂則可以利用各種媒介將大氣污染控制工程的內(nèi)容以文字、動畫、視頻等形式呈現(xiàn)給學(xué)生隨時學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂不再像傳統(tǒng)教學(xué)方式一樣單一，用學(xué)生更易接受的方式，豐富大氣污染控制工程課程的教學(xué)內(nèi)容，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2.3 翻轉(zhuǎn)課堂更好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)大氣污染工程的積極性和主動性

在翻轉(zhuǎn)課堂上，老師以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的個性化需求為主。上課前學(xué)生可以按照自己的時間主動學(xué)習(xí)老師提前安排的教學(xué)資料，反復(fù)學(xué)習(xí)后仍不理解的內(nèi)容可以留到課堂上學(xué)習(xí)掌握。在翻轉(zhuǎn)課堂上，重點提出自己感興趣或者有疑惑的內(nèi)容，與老師和同學(xué)一起在課堂上展開多種形式的教學(xué)活動，通過互動的形式培養(yǎng)學(xué)生的思考和解決問題的能力。

3 基于翻轉(zhuǎn)課堂的大氣污染控制工程的教學(xué)改革

利用各種現(xiàn)代信息技術(shù)，采用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式對《大氣污染控制工程課程》進行教學(xué)改革。主要從以下幾個方面展開。

3.1 課前準備

首先老師除了要掌握課本上的知識外，還要閱讀和大氣污染控制工程相關(guān)的教材(例如叢曉春編著的《空氣污染控制工程》、沈恒根編著的《大氣污染控制原理與技術(shù)》、李連山編著的《大氣污染控制技術(shù)》等)，以便在傳遞知識的時候能拓展思路，讓學(xué)生能更好理解知識。此外，也將這些教材推薦給學(xué)生，讓學(xué)生除了學(xué)習(xí)課本上的內(nèi)容外，學(xué)習(xí)推薦教材的知識，在老師上課時更好地理解相關(guān)內(nèi)容。大氣污染控制工程內(nèi)容比較多，需要在一個學(xué)期學(xué)習(xí)完所有內(nèi)容，在有限的課時里無法學(xué)習(xí)完全部課程。因此課前必須結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案，篩選出重點內(nèi)容，例如燃燒與大氣污染、大氣擴散濃度估算模式、顆粒污染物控制技術(shù)、基礎(chǔ)硫氧化物的污染控制、固定源氮化物污染控制、揮發(fā)性有機物污染控制等內(nèi)容。在前一周提前制作教學(xué)視頻，一個知識點錄制一個10～15 min 左右的小視頻，視頻錄制工具可以是攝像機或者手機。除了自己錄制視頻外和教學(xué)任務(wù)同時發(fā)布到學(xué)生班級群中，要求學(xué)生課前必須觀看并完成教學(xué)任務(wù)。教學(xué)任務(wù)主要是讓學(xué)生提前通過查閱最新的文獻，學(xué)習(xí)各種大氣污染控制的最新進展，并分組制作PPT，以便在課堂上和同學(xué)們進行分享和討論。

3.2 課堂設(shè)計

3.2.1 學(xué)生提出疑問

用5 min左右的時間讓學(xué)生提出自己在課前通過學(xué)習(xí)仍然無法解決的疑惑，老師通過總結(jié)，并將學(xué)生的問題進行梳理，歸納為幾個大類。

3.2.2 老師講解

首先老師花20 min左右的時間對教學(xué)內(nèi)容的重點進行系統(tǒng)的講解，可以結(jié)合相關(guān)視頻對機理進行詳分析。然后花25 min的時間針對學(xué)生提出的疑問，分類進行解答，爭取做到每個學(xué)生都理解透徹不再有疑惑。

3.2.3 學(xué)生講解最新大氣污染控制技術(shù)

因為目前很多教學(xué)課本的出版年份都較老，但科學(xué)技術(shù)在不斷的發(fā)展，為了讓同學(xué)們了解最新的污染控制技術(shù)，在第二節(jié)課中花30 min抽取2組同學(xué)(每個小組派出一名代表)講解他們在課前制作的PPT，介紹最新的大氣污染控制技術(shù)，按照背景-一種或者幾種最新控制技術(shù)的優(yōu)點和缺點-展望-參考文獻的模式進行匯報，匯報完后同學(xué)們提問或者點評后老師再進行總結(jié)。然后再花20 min讓同學(xué)們自由發(fā)言，介紹自己了解的最新技術(shù)及其機理。這種方式要比老師填鴨式的教學(xué)效果更好，首先能提高學(xué)生的主動性，課前通過查閱大量的文獻學(xué)習(xí)最新的污染控制技術(shù)，主動去學(xué)習(xí)和分析，了解最新的研究進展。對學(xué)生的課堂表現(xiàn)進行考核并計入“大氣污染控制工程”課程的平時成績。此外將所有小組的PPT紙質(zhì)版和電子版都交給老師用于評定成績。

3.3 課后評價

基于翻轉(zhuǎn)課堂的“大氣污染控制工程”教學(xué)的評分不再以傳統(tǒng)的期末考試成績作為課程成績，而是采用全過程評分評價模式。根據(jù)老師布置的課前學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況、課堂教學(xué)活動中的表現(xiàn)、小組制作PPT的成果以及同學(xué)們課后作業(yè)的完成情況都作為過程性評分的一部分。此外，學(xué)生出勤和期末測試成績都作為評定最終成績的重要依據(jù)，賦予不同的權(quán)重。總的來說總成績包括平時成績和期末考試，平時成績占50%，期末考試占50%。其中課前學(xué)習(xí)成績占15分，課堂參與和交流占25分，考勤占5分，在線交流互動占5分。期末考試為閉卷考試，題型為名詞解釋、選擇題、簡答題、論述題等。

4 結(jié)語

近幾年，翻轉(zhuǎn)課堂已從理論走向了實踐，各大院校的課堂都積極探索“以學(xué)生為中心”的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式。本人已將“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的大氣污染控制工程改革應(yīng)用于教學(xué)實踐中并取得了明顯的教學(xué)效果。自采取該教學(xué)模式后，課程的參與度非常高，學(xué)生的“大氣污染控制工程”知識掌握也得到了顯著提高，能運用控制技術(shù)解決相應(yīng)的大氣污染問題。但是課程改革需要教師與時俱進，不斷地學(xué)習(xí)進步，掌握最新的大氣污染控制技術(shù)和更多的教學(xué)技能，以提高“大氣污染控制工程”的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。