翻轉(zhuǎn)課堂模式在污染控制類課程案例教學(xué)中的應(yīng)用

張萌 俞元春 李萍萍

[摘 要]該文立足前沿污染修復(fù)技術(shù)，將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念引入污染控制類課程的案例教學(xué)中，構(gòu)建“案例教學(xué)”與“翻轉(zhuǎn)課堂”相結(jié)合的以自主研習(xí)討論為主的教學(xué)模式，提出在水土污染控制新技術(shù)與案例課程中實(shí)施“課前知識傳遞、課上知識內(nèi)化、課后知識應(yīng)用”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)策略。借鑒翻轉(zhuǎn)課堂在激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性上的優(yōu)越性，克服目前案例教學(xué)中存在的依賴有限課堂時(shí)間、學(xué)生對案例理解不足、獨(dú)立思考性與討論參與度不足等困境，促進(jìn)教學(xué)改革。

[關(guān)鍵詞]翻轉(zhuǎn)課堂;案例教學(xué);污染控制

[基金項(xiàng)目]2017年度歐盟Erasmus+項(xiàng)目“Training Capacities in Agriculture and Urban-Rural Interactions for Sustainable Development of Megacities （TAURUS）”（586247-EPP-1-2017-1-IT-EPPKA2-CBHE-JP）;2019年度南京林業(yè)大學(xué)標(biāo)志性成果培育項(xiàng)目“基于國家需求的環(huán)境類研究生高水平國際化人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新與實(shí)踐”（[2019]3-41）

[作者簡介]張 萌（1989—），女，湖北潛江人，博士，南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院講師，碩士生導(dǎo)師（通信作者），主要從事環(huán)境污染化學(xué)研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）33-0278-03[收稿日期] 2020-01-14

綠水青山就是金山銀山，通過污染治理和生態(tài)恢復(fù)，生態(tài)環(huán)境劣勢也能轉(zhuǎn)化為生態(tài)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。在全面推進(jìn)我國生態(tài)文明建設(shè)的實(shí)踐中，如何培養(yǎng)能夠滿足國家重大需求的高素質(zhì)環(huán)境治理人才已成當(dāng)務(wù)之急。

污染控制類課程是主要講授污染防治的基本概念、技術(shù)原理以及典型工藝和主要設(shè)備的一系列核心專業(yè)課，是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)課程體系中的重要組成部分，主要包括水、大氣、物理性污染控制工程，土壤修復(fù)技術(shù)以及固體廢棄物處理與處置。為了培養(yǎng)理論水平高、實(shí)踐能力強(qiáng)的環(huán)境專業(yè)人才，深化理論與實(shí)踐的結(jié)合，南京林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)開設(shè)水土污染控制新技術(shù)與案例專業(yè)特色必修課，在介紹受污染土壤、地下水、地表水和濕地的物理、化學(xué)、生物與生態(tài)修復(fù)技術(shù)基本原理與工藝方法的基礎(chǔ)上，主要對近年來應(yīng)用普遍或者新興的污染修復(fù)技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用案例進(jìn)行分析。本文分析了該課程案例教學(xué)中存在的問題，介紹了該課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的設(shè)計(jì)、實(shí)施效果和教學(xué)思考，以促進(jìn)污染控制類課程教學(xué)方式與實(shí)踐的改革。

一、翻轉(zhuǎn)課堂與案例教學(xué)的異同

案例教學(xué)法與翻轉(zhuǎn)課堂都是教育領(lǐng)域公認(rèn)的以學(xué)生為中心，能夠激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性、注重互動(dòng)交流的教學(xué)方式，是當(dāng)前高校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重要手段[1]。案例教學(xué)法主要是以大量實(shí)際案例分析為依據(jù)，依靠學(xué)生自主探索和集體討論提高學(xué)生運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力，從而達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合，提升學(xué)生專業(yè)知識水平和實(shí)踐能力的目的。鑒于環(huán)境科學(xué)與工程是專業(yè)性非常強(qiáng)的實(shí)踐學(xué)科，案例教學(xué)法在環(huán)境學(xué)教育領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[2]。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式基于信息技術(shù)的發(fā)展，依托數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，改變傳統(tǒng)教學(xué)流程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生課外事先自主學(xué)習(xí)，課堂師生互動(dòng)交流，踐行“先學(xué)后教、重學(xué)輕教”理念，使學(xué)生獲得更主動(dòng)、更有參與感的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。鑒于翻轉(zhuǎn)課堂先進(jìn)的教學(xué)理念和優(yōu)越的教學(xué)成果，該模式在環(huán)境學(xué)諸多課程中得到實(shí)踐與應(yīng)用[3]。案例教學(xué)法和翻轉(zhuǎn)課堂兩種教學(xué)方式都強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)和參與式互動(dòng)，不僅僅為了簡單的知識傳授，更以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力為目標(biāo)。筆者基于自身在水土污染控制新技術(shù)與案例課程中的教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)得出傳統(tǒng)案例教學(xué)存在的主要問題是：傳統(tǒng)案例教學(xué)雖倡導(dǎo)師生互動(dòng)，重在討論，但課堂時(shí)間有限，學(xué)生對理論知識理解不足，因而對案例的體驗(yàn)與感悟不夠深刻，且依賴?yán)蠋煹乃枷牍袒?dú)立思考性和討論參與度都很欠缺，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。翻轉(zhuǎn)課堂強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)決定權(quán)從教師到學(xué)生的轉(zhuǎn)移，能夠充分利用課堂外的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，促進(jìn)知識的傳遞。借鑒該理念，將更能夠推動(dòng)深度的知識內(nèi)化和互動(dòng)交流，更加啟發(fā)學(xué)生探索問題、探究學(xué)習(xí)的能力，達(dá)到更好的案例教學(xué)效果。

二、水土污染控制新技術(shù)與案例課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的設(shè)計(jì)與實(shí)施

（一）課前知識傳遞

包括教師精選案例、發(fā)布課前學(xué)習(xí)多媒體資料、學(xué)生自主預(yù)習(xí)三個(gè)階段。首先教師應(yīng)以環(huán)境類人才的社會(huì)需求為導(dǎo)向，以針對性、實(shí)用性和時(shí)效性為要求，緊扣污染修復(fù)核心技術(shù)原理，篩選典型優(yōu)質(zhì)案例。其次是課前學(xué)習(xí)資料的設(shè)計(jì)。水土污染修復(fù)具有豐富的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源可供利用。內(nèi)容上應(yīng)涵蓋案例相關(guān)污染修復(fù)技術(shù)的基本原理、工藝思路、工程化設(shè)施等重要理論知識，并對重難點(diǎn)予以標(biāo)注。形式上包括視頻、音頻、動(dòng)畫、文本等多方面設(shè)計(jì)，注重生動(dòng)性與知識性的結(jié)合。此外，在明確教學(xué)目的和目標(biāo)的基礎(chǔ)上，提前掌握學(xué)生目前的知識儲(chǔ)備情況，構(gòu)建合理的教學(xué)內(nèi)容體系。以短小精悍的教學(xué)視頻為核心，采用PPT形式輔助，對案例及相關(guān)知識點(diǎn)設(shè)計(jì)可視化、情景化、趣味性的多媒體學(xué)習(xí)資源包，進(jìn)行在線發(fā)布。最后，在學(xué)生自主預(yù)習(xí)時(shí)，在課前學(xué)習(xí)資料中以“提出問題”的方式引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與思考。例如，在介紹超積累植物這一生物修復(fù)技術(shù)的背景知識后，可引入問題“為什么某些植物能夠大量吸收有毒重金屬”，啟發(fā)學(xué)生對問題的思考，引導(dǎo)學(xué)生深刻理解生物是如何調(diào)整自身以適應(yīng)環(huán)境變化的，并深入了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步是如何改造生物以資源化利用的。這種對科學(xué)問題的思考比灌輸式的傳授知識能達(dá)到更好的教學(xué)效果。比如“為什么該污染場地要選擇這種修復(fù)技術(shù)，是否有其他選擇？”幫助學(xué)生帶著這樣的問題去消化吸收案例，初步了解所選用技術(shù)方法對案例場地污染特征的適用性。

翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施，改變了原先以課堂案例分析為主的文本教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生課前對理論知識與配套案例進(jìn)行思考，形成個(gè)人看法，記錄疑難問題，在線反饋給任課教師，便于教師了解學(xué)生預(yù)習(xí)的情況，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)的疑難點(diǎn)，在課堂上有針對性地因材施教。

（二）課上知識內(nèi)化

自主探索、研習(xí)討論是案例教學(xué)的中心環(huán)節(jié)。首先以小組討論的形式，3～5人一組，對各自課前學(xué)習(xí)中遇到的疑難點(diǎn)展開討論。然后在小組討論的基礎(chǔ)上，進(jìn)行班級討論，匯集全部學(xué)生的觀點(diǎn)。在這個(gè)過程中，教師應(yīng)作為觀察者和指導(dǎo)者，鼓勵(lì)大家進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，提高團(tuán)隊(duì)交流熱情，引導(dǎo)不同組學(xué)生之間互相進(jìn)行解答和研討，從不同角度和層次對教學(xué)案例進(jìn)行分析和探討。最后教師要對學(xué)生普遍疑惑的問題進(jìn)行深度解釋，對討論結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)，對核心知識點(diǎn)進(jìn)行梳理。筆者在水土污染控制新技術(shù)與案例課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生基于之前專業(yè)知識學(xué)習(xí)的積累，結(jié)合課前自主學(xué)習(xí)和課上小組討論，基本可以理解并掌握水土環(huán)境物理、化學(xué)、生物和生態(tài)修復(fù)技術(shù)的基本原理及工藝流程;但普遍對各種污染修復(fù)技術(shù)的適用性掌握不夠，即面對實(shí)際案例中具體場地的污染特征和修復(fù)目標(biāo)，不能根據(jù)各修復(fù)技術(shù)的適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)選擇適宜的技術(shù)方法、工程措施和設(shè)備，不能制定合理的工藝流程及參數(shù)。針對這一問題，教師應(yīng)著重講解污染源或者污染場地的環(huán)境條件對各種修復(fù)技術(shù)的限制，比如，地下水的抽出處理技術(shù)要求污染源必須封閉，空氣注入技術(shù)不能在低滲透性土壤或高粘土含量的地區(qū)使用，可滲透反應(yīng)墻技術(shù)對當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件要求高等;重點(diǎn)比較不同修復(fù)技術(shù)適用或不適用的污染物，并就不同修復(fù)技術(shù)的工程投資、監(jiān)測、運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)及工程完成后可能造成的生態(tài)環(huán)境影響比較利弊，幫助學(xué)生深刻理解不同修復(fù)技術(shù)的具體運(yùn)用，以提高學(xué)生靈活應(yīng)用各種污染修復(fù)原理、方法和技術(shù)分析和解決實(shí)際環(huán)境問題的綜合能力。因此，根據(jù)課前預(yù)習(xí)情況和課堂討論情況，教師可減少對基本原理的講解，更多地強(qiáng)調(diào)教學(xué)重點(diǎn)和疑難點(diǎn)，更加合理地分配課堂教學(xué)時(shí)間。翻轉(zhuǎn)課堂模式的實(shí)施使得教師充當(dāng)輔助的角色，學(xué)生成為主體，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長，學(xué)生可以集體分析問題，完成知識內(nèi)化。

（三）課后知識應(yīng)用

課后環(huán)節(jié)是對整個(gè)學(xué)習(xí)過程的鞏固和提升。課堂教學(xué)后，教師可以引領(lǐng)學(xué)生將所學(xué)知識實(shí)際運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)、科研項(xiàng)目、大學(xué)生科創(chuàng)和畢業(yè)論文等實(shí)踐環(huán)節(jié)，并以此方式考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，評價(jià)他們的學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，能夠增強(qiáng)學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，更重要的是能夠加強(qiáng)學(xué)生對當(dāng)代科學(xué)問題的把握，提高對科學(xué)研究的興趣，促使學(xué)生在思考和領(lǐng)會(huì)課程知識的過程中，培養(yǎng)良好的科學(xué)素養(yǎng)。筆者在水土污染控制新技術(shù)與案例課程教學(xué)中，讓學(xué)生依據(jù)所學(xué)水土污染修復(fù)原理，從自身生活中設(shè)計(jì)修復(fù)方案。比如，選擇宿舍樓里的生活污水或者學(xué)校附近的河流水，進(jìn)行基本理化性質(zhì)的測定，針對污染特征設(shè)計(jì)并提交書面實(shí)驗(yàn)方案，促使學(xué)生在課題設(shè)計(jì)中靈活應(yīng)用理論知識，充分發(fā)揮實(shí)踐能力。高校大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目為學(xué)生學(xué)以致用的實(shí)現(xiàn)提供了良好的平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)有余力、有興趣的學(xué)生申請相關(guān)的研究課題。在本課程實(shí)踐中，已申報(bào)獲批“生物炭吸附-微生物降解聯(lián)合修復(fù)技術(shù)在多環(huán)芳烴污染土壤中的應(yīng)用”和“農(nóng)田重金屬污染土壤的化學(xué)淋洗修復(fù)研究”等項(xiàng)目，通過文獻(xiàn)檢索、研究方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和討論以及論文撰寫，全面提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

三、翻轉(zhuǎn)課堂在污染控制類課程案例教學(xué)中應(yīng)用的教學(xué)思考

（一）實(shí)施效果

為了了解上述“翻轉(zhuǎn)課堂”和“案例教學(xué)”相結(jié)合教學(xué)模式的實(shí)施效果，筆者采用問卷調(diào)查方法從學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，師生交流和課堂氛圍，表達(dá)自己觀點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力，掌握專業(yè)知識，發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力，獲得就業(yè)資訊等角度全面調(diào)研學(xué)生對該模式實(shí)施的認(rèn)可度和滿意度。以水土污染控制新技術(shù)與案例課程兩輪次教學(xué)為例，對南京林業(yè)大學(xué)2016、2017級環(huán)境科學(xué)專業(yè)共58名學(xué)生在課程結(jié)束后發(fā)放調(diào)查問卷，回收58份，回收率100%。由下表可知，有96%的學(xué)生接受將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式應(yīng)用于污染控制課程案例教學(xué)中，并認(rèn)為該模式在提高教學(xué)效果、改善課堂氛圍等方面效果顯著，對掌握專業(yè)知識，發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性方面具有良好的促進(jìn)效果。

（二）教學(xué)反思

翻轉(zhuǎn)課堂先進(jìn)的教學(xué)理念和顛覆的教學(xué)模式在廣泛的教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的效果，但其成功實(shí)施對教師和學(xué)生都有很高的要求。

在翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施過程中，教師首先需要提供課前學(xué)習(xí)資料，這就要求教師具備較高的視頻等多媒體制作水平和較強(qiáng)的知識整合能力。其次，污染控制技術(shù)和修復(fù)工程案例眾多，知識點(diǎn)廣泛，且更新速度快，意味著教師需要具備豐富的知識儲(chǔ)備。一方面要根據(jù)前沿?zé)狳c(diǎn)和教學(xué)過程中學(xué)生的反饋，不斷完善和改進(jìn)案例庫及關(guān)聯(lián)知識點(diǎn)的多媒體學(xué)習(xí)資源包;另一方面只有依靠強(qiáng)大的知識支撐，教師才能把控好課堂上的教學(xué)過程，充分發(fā)揮啟發(fā)、引導(dǎo)、溝通、解惑的作用。因此，翻轉(zhuǎn)課堂在污染控制類課程案例教學(xué)中的應(yīng)用，需要廣大教師在加強(qiáng)教學(xué)科研業(yè)務(wù)水平的同時(shí)，提高多媒體教學(xué)資源的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力，并且應(yīng)善于并廣泛借助慕課、微課、在線學(xué)習(xí)社區(qū)等共享平臺(tái)[4]，利用好豐富的互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。此外，在課堂上要注意駕馭自己的角色，防止過多地參與到單向知識輸入的講解中，留給學(xué)生更多可以自由發(fā)揮的討論時(shí)間，提高課堂時(shí)間的利用效率，在保障學(xué)生主體地位的同時(shí)，也絕不可忽略教師的指導(dǎo)作用。

由于學(xué)生自身約束力的不同，其自主學(xué)習(xí)的效果差異較大;并且，學(xué)生依賴?yán)蠋煹墓袒枷牒土?xí)慣造成翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式實(shí)踐中的另一缺點(diǎn)，即學(xué)生的主觀能動(dòng)性有待進(jìn)一步提高。課堂教學(xué)的翻轉(zhuǎn)就要求學(xué)生積極轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念，變被動(dòng)為主動(dòng)，加大力度培養(yǎng)和提升自主學(xué)習(xí)能力。

四、結(jié)語

鑒于案例教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂在教學(xué)理念上的高度一致性，在充分掌握各自規(guī)律與方法的基礎(chǔ)上，將二者有機(jī)結(jié)合起來。借鑒翻轉(zhuǎn)課堂在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性方面的優(yōu)越性，讓學(xué)生發(fā)揮課堂主導(dǎo)性作用，有效彌補(bǔ)實(shí)施單一案例教學(xué)時(shí)學(xué)生討論參與度不高的弊端。“翻轉(zhuǎn)課堂”與“案例教學(xué)”相結(jié)合的教學(xué)模式對于提升污染控制類課程教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生專業(yè)知識水平和實(shí)踐能力具有重要的意義。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)圍繞探討案例庫建設(shè)、課前學(xué)習(xí)資料資源獲取、討論式課堂、考核評價(jià)方式等問題，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)策略。

參考文獻(xiàn)

[1]張愛琴，劉東霞，宿麗霞.基于案例教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究—以“工商管理案例分析”課程為例[J].工業(yè)和信息化教育，2017，（01）：58-63.

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Application of Flipped Classroom Model in the Case Teaching of Pollution Control Courses

ZHANG Meng， YU Yuan-chun， LI Ping-ping

（College of Biology and Environment， Nanjing Forestry University， Nanjing， Jiangsu 210037， China）

Abstract： In order to introduce the flipped classroom model into the case teaching of pollution control courses and to establish a teaching model that combines case teaching and flipped classroom， which is mainly based on independent study and discussion， this paper proposes a flipped classroom teaching strategy of "knowledge transfer before class， knowledge internalization in class， knowledge application after class" in the course of Water and Soil Pollution Control Technology and Cases. Taking advantages of flipped classroom in stimulating students' subjective initiative， this teaching model overcomes the difficulties in current case teaching， such as limited classroom time， students' insufficient understanding of cases as well as lack of independent thinking and participation in discussion， and hopes to promote the teaching reform.

Key words： flipped classroom; case teaching; pollution control