翻轉(zhuǎn)課堂教學模式在應(yīng)用型本科課程教學中的探索與實踐
——以《環(huán)境與工程地球物理》課程為例

周峰，張志勇，謝尚平，李曼，翟斌軍

（東華理工大學 地球物理與測控技術(shù)學院，江西 南昌）

《環(huán)境與工程地球物理》是本科地球物理類專業(yè)的專業(yè)核心課程，是綜合應(yīng)用重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、放射性勘探、地球物理測井等地球物理方法解決環(huán)境與工程問題的一門以應(yīng)用性為主的課程。但在實際教學過程中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)教學設(shè)計的課時偏重于理論基礎(chǔ)知識的傳授和簡單案例的分析等，且這些知識的傳授和案例分析大多數(shù)局限于理論研究，由此導致課堂教學以教學演示為主，這與本課程強調(diào)解決環(huán)境與工程問題要求有一定差距，同時也不能更好地支撐本專業(yè)解決實際地球科學問題的培養(yǎng)目標。

另一方面，由于課程涵蓋了地球物理類專業(yè)大部分的方法技術(shù)，傳統(tǒng)課堂模式學生學習動力與課堂氛圍均有待改善，且不利于學生突破習慣性認知模式及養(yǎng)成探究式與個性化的學習方式。同時，就教學效果來看，多數(shù)學生依賴并滿足于課堂中教師“灌輸式”講解，對理論知識點的學習止步于“一知半解”的狀態(tài)，缺乏進一步進行深度分析、勇于創(chuàng)新的動力。因此，基于上述傳統(tǒng)教學模式中出現(xiàn)的問題和困難，有必要在混合式教學與翻轉(zhuǎn)課堂教學模式研究方面進行探索，以期進一步強化教學質(zhì)量。

翻轉(zhuǎn)課堂將線上自主型學習與線下互動式學習相結(jié)合，使學生成為學習和課堂的主體，重視實際問題的解決思路和過程培養(yǎng)。以問題為導向，調(diào)動學生的科研學習自主性，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，提高解決環(huán)境與工程問題的組織和動手能力，培養(yǎng)和樹立同學們投身于基層服務(wù)事業(yè)的決心和信心[1-3]。

一 擬解決的關(guān)鍵問題

（一） 理論和實踐基礎(chǔ)薄弱

《環(huán)境與工程地球物理》作為一門綜合性應(yīng)用型課程，學生在學習過程中需要根據(jù)實際問題采用不同方法進行研究和探討，這就對學生思維的廣度和專業(yè)知識的深度提出了巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)課堂教學模式下，學生所進行的課前預(yù)習是有限的，對專業(yè)知識的學習主要依賴于授課教師在課堂中的“灌輸式”講解，對理論知識點的學習止步于“一知半解”的狀態(tài)；受課堂教學的限制，學生僅僅停留于了解實際環(huán)境與工程問題的階段，缺少動手實操而導致實踐基礎(chǔ)較為薄弱。

翻轉(zhuǎn)課堂模式，要求學生能夠利用線上平臺豐富的信息化教學資源（超星、智慧樹、MOOC、SPOC等）和線下平臺優(yōu)質(zhì)的傳統(tǒng)學習條件（圖書館、實驗室、實習基地等）獨立自主或團隊協(xié)作完成課前預(yù)習，并總結(jié)凝練預(yù)習階段的問題和收獲，制作相應(yīng)的演示文檔參與課堂討論。這一過程中，由于理論和實踐基礎(chǔ)薄弱引發(fā)的畏難情緒會嚴重影響學生的學習狀態(tài)和學習效率，同時降低課堂質(zhì)量。因此，翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式需要合理安排各環(huán)節(jié)教學方法和評價指標，確保學生能夠高效地參與到課堂的課前、課中、課后等各個教學階段，進而高質(zhì)量、高效率地學習知識、轉(zhuǎn)化知識、應(yīng)用知識[4-6]。

（二） 主觀能動性差異

學習方式的改變是本科教育同中小學教育的重要區(qū)別之一。從中小學教育步入本科教育，教學方式更加自由、靈活，學生主觀能動性對自身求學的影響顯著加深。翻轉(zhuǎn)課堂模式下，教師將部分基礎(chǔ)性理論學習教學內(nèi)容借助于超星、智慧樹、雨課堂、MOOC、SPOC等信息化教學資源提前至課前預(yù)習階段，由于學生主觀能動性差異導致學生課前預(yù)習的進度和效果大有不同，教學階段進入課堂環(huán)節(jié)時，該差異造成的影響被進一步擴大，并逐漸兩極分化。另一方面，環(huán)境與工程地球物理作為綜合性應(yīng)用型課程，是對不同地球物理方法在環(huán)境與工程問題中應(yīng)用延伸。從專業(yè)培養(yǎng)角度分析，個性化培養(yǎng)有助于提高學生專攻于某一方法在實際問題中的應(yīng)用，對專業(yè)知識進行深度挖掘和學習，提高學生運用科學技術(shù)手段解決實際問題的能力，使學生真正做到學有所獲、學有所長、學以致用。

翻轉(zhuǎn)課堂模式教學方案設(shè)計需要充分考慮到學生的主觀能動性差異，建立正向反饋激勵機制，改進教學評價指標和標準，提高學生學習的積極性，增強學生進行深度分析、勇于創(chuàng)新的動力。

（三） 角色轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)課堂教學模式，課堂以教師為主體。通過課堂教學完成對學生的知識傳授，輔之以課堂討論、課后答疑、課程作業(yè)、結(jié)課考試等手段或方法加強學生的知識轉(zhuǎn)化和吸收。

翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，課堂以學生為主體。翻轉(zhuǎn)課堂將線上自主型學習與線下互動式學習相結(jié)合，使學生成為學習和課堂的主體，重視實際問題的解決思路和過程培養(yǎng)。

目前，國家正處于教育改革的關(guān)鍵時期，傳統(tǒng)課堂教學模式仍是中小學教育和本科教育的主要形式之一，多數(shù)學生在長久的教育過程中，已經(jīng)養(yǎng)成了被動學習的習慣，其學習方式相對固化。在進入翻轉(zhuǎn)課堂教學模式時，必定會經(jīng)歷角色轉(zhuǎn)變的過渡期和陣痛期，適當?shù)摹⒑侠淼膸熒巧D(zhuǎn)變，能夠縮短該環(huán)節(jié)時間，加強師生在教學各個環(huán)節(jié)中的溝通和交流，提高教學質(zhì)量。如何引導學生快速、高效地完成角色轉(zhuǎn)變對教師的執(zhí)教水平和翻轉(zhuǎn)課堂的教學效果提出了巨大的挑戰(zhàn)。

二 教學方案的若干思考

（一） 以問題為導向，建立引導型課堂

改良教學方式，將單一的教師“灌輸式”講解方式，轉(zhuǎn)變成問題驅(qū)動，將問題作為學生學習和整合新知識的起點，將學習過程分為實際問題設(shè)置、問題分析與探討、解決問題方法與技術(shù)、問題的消化四個階段，以問題為導向引領(lǐng)學生更全面、清晰、系統(tǒng)地把握課程章節(jié)知識。同時根據(jù)實際情況，通過線上、線下相結(jié)合的答疑、報告及問題解析等實施方式，開展線下課堂的翻轉(zhuǎn)教學設(shè)計[7]。

針對本課程面向環(huán)境與工程地球物理工作的能力以及培養(yǎng)解決實際地球物理問題的能力，根據(jù)培養(yǎng)方案要求和教學進度安排，對問題的普遍性和專業(yè)性進行逐步加強，注重理論與實踐緊密結(jié)合，漸進式逐步引導學生直觀感受不同方法在處理某個問題所存在的差異性，切實體會不同的方法技術(shù)解決實際問題的能力，逐漸熟練掌握地球物理勘探方法在環(huán)境與工程問題中的應(yīng)用。

（二） 以興趣為抓手，加強自主性學習

《環(huán)境與工程地球物理》課程涉及技術(shù)方法較多，面對實際問題較為復雜，再加上學生的主觀能動性差異，導致學生容易產(chǎn)生畏難情緒，因此要積極激發(fā)學生的興趣、調(diào)動學生學習的積極性，明確專業(yè)方向，樹立專業(yè)自信，讓學生以更高昂的狀態(tài)投入學習中去。

通過問題的建立與求解，逐步激發(fā)學生對解決環(huán)境與工程問題的興趣，調(diào)動學生的積極性；在課程知識點的講解過程中，融合相關(guān)科學家為探索真理而克服困難并不斷追求的科學典故，激發(fā)學生大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新、求真務(wù)實的科學精神；以老一輩中外科學家的先進事跡作為素材，引導學生樹立學校“艱苦樸素，求真務(wù)實”的精神追求；在實際地球物理問題的講解和探討部分，穿插近年來我國科學家在地球科學前沿領(lǐng)域取得的理論研究及實踐工程等重大突破和成就，突出新時代中國特色社會主義制度優(yōu)勢，圍繞堅定“四個自信”，踐行“不忘初心，牢記使命”主題教育等內(nèi)容進行引導，明確專業(yè)方向，樹立專業(yè)自信，堅定學生獻身服務(wù)事業(yè)的決心。

（三） 以學生為主體，重視個性化教育

翻轉(zhuǎn)課堂教學模式更加自由、靈活，學生根據(jù)授課教師設(shè)置的問題和要求獨立自主或團隊協(xié)作完成課前預(yù)習，知識獲取渠道更多，內(nèi)容更加豐富，更能夠?qū)栴}提出獨到性見解。通過設(shè)置差異化問題，促使學生多方法、多角度、多層次地思考和解決問題，學習不同地球物理方法在環(huán)境與工程問題的應(yīng)用。得益于計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，授課教師可以靈活應(yīng)用線上平臺完成基礎(chǔ)理論知識的授課、問題剖析的講解、最新技術(shù)的發(fā)展等一系列工作，借助虛擬教室、VR教學等輔助教學設(shè)施，可以讓學生們更直觀地感受環(huán)境與工程問題的形成機制和危害后果以及地球物理方法的有關(guān)應(yīng)用。

另一方面，開放性的問題設(shè)置能夠促使學生對某一環(huán)境或工程問題的研究更加多樣化，思維更加發(fā)散，更容易形成頭腦風暴，提高自身對地球物理方法技術(shù)的理解和應(yīng)用，建立對知識點由理論到實踐再到理論的學習過程。

三 教學評價

教學評價是教學過程的重要組成部分，系統(tǒng)的、科學的、高質(zhì)量的教學評價體系是課堂教學有效性的重要保障。教學評價體系的設(shè)計與實施直接影響著學生專業(yè)知識的吸收和轉(zhuǎn)化效率[7]。翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的應(yīng)用標志著傳統(tǒng)教育觀念的轉(zhuǎn)變，教育改革不僅僅是授課內(nèi)容、授課形式的變革，也是教學評價的變革。

評價從本質(zhì)上來說是一種價值判斷。系統(tǒng)的、科學的、高質(zhì)量的教學評價體系能夠有效體現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學的傳授效果，反饋學生對專業(yè)知識的學習程度和應(yīng)用水平，對于教師教學的改進和完善、學生學習的激勵和導向具有重要的意義和價值[8-9]。多元化的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，知識涵蓋面廣、教學方式多樣、教學主體差異大，故教學評價體系框架的搭建應(yīng)具備全面、客觀的評價內(nèi)容，科學、多樣的評價方式、合理、差異的評價標準[10]。

（一） 全面、客觀的評價內(nèi)容

傳統(tǒng)的教學評價內(nèi)容主要包括理論知識的掌握程度、專業(yè)技術(shù)的應(yīng)用水平、課程教學的考勤分數(shù)等。《環(huán)境與工程地球物理》作為地球物理學的核心課程，其教學內(nèi)容不僅僅包含理論知識的教學，更涵蓋了重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、放射性勘探、地球物理測井等地球物理方法在環(huán)境與工程領(lǐng)域的實際應(yīng)用。因此評價內(nèi)容除傳統(tǒng)教學評價內(nèi)容外，應(yīng)該加入課前預(yù)習內(nèi)容的評價、線上教學環(huán)節(jié)和測驗的評價、團隊合作完成學習成果的評價等評價內(nèi)容，關(guān)注學生素質(zhì)的全面發(fā)展，體現(xiàn)教育促進學生全面發(fā)展的理念。

（二） 科學、多樣的評價方式

傳統(tǒng)的教學評價方式主要為結(jié)果性評價，往往采用課程考試成績或課程論文分數(shù)，結(jié)合考勤情況對學生課業(yè)學習進行評價。單一的評價方式往往使得學生忽視學習過程、輕視方法技術(shù)，出于應(yīng)試心態(tài)過度重視結(jié)課考試，進而導致理論知識不扎實、技術(shù)水平不足、團隊合作能力弱。因此評價方式應(yīng)將線上測評與線下成績相結(jié)合、過程性評價與結(jié)果性評價相結(jié)合，注重實際問題的解決思路和過程培養(yǎng)，兼顧理論知識和方法技術(shù)。

（三） 合理、差異的評價標準

《環(huán)境與工程地球物理》課程涵蓋了地球物理類專業(yè)大部分的方法技術(shù)，對于知識儲備基礎(chǔ)、學習主觀能動性都存在一定差異的學生，固化的、唯一的評價標準并不能合理地對學生學業(yè)成果做客觀評價，難以有效地反饋學生對專業(yè)知識的學習程度和應(yīng)用水平，無法進一步地對學生學習進行激勵和引導。從專業(yè)培養(yǎng)角度分析，個性化培養(yǎng)有助于提高學生專攻于某一方法在實際問題中的應(yīng)用，因此教學評價應(yīng)在立足于學生的個體差異化的基礎(chǔ)上，強調(diào)學生素質(zhì)的全面發(fā)展與專業(yè)技術(shù)個性發(fā)展相統(tǒng)一，不斷提高學生自我革新能力。

翻轉(zhuǎn)課堂的教學評價要實現(xiàn)多元化，打破傳統(tǒng)評價中以結(jié)課考試或考查為主體對學生進行考核的評價體系，可以采用線上測評與線下成績相結(jié)合、過程性評價與結(jié)果性評價相結(jié)合的課程考核體系，注重實際問題的解決思路和過程培養(yǎng)，兼顧理論知識和方法技術(shù)。如圖1所示，課程考核成績包括平時成績（占70%）和結(jié)課考試（占30%），其中平時成績由課程考勤（10%）、問題求解（30%）、課程表現(xiàn)（30%）組成。

圖1 課程考核評價體系

評價體系的適用性對課程與教學的實施具有相當大的意義。受制于學生知識接受程度、方法應(yīng)用水平，評價體系的適用性承受著諸多挑戰(zhàn)，評價內(nèi)容是否符合現(xiàn)代教學思想，評價指標或標準是否科學、系統(tǒng)，評價方式是否合理、合情，這都需要根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂模式在實際課程教學的應(yīng)用和反饋，不斷從理論到具體內(nèi)容持續(xù)完善和改進，逐步為課程教學工作制定一個科學的、系統(tǒng)的、實用的、高效的課程評價體系。

四 結(jié)語

翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的嘗試是新時代教育教學改革的必然趨勢。基于翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，開展《環(huán)境與工程地球物理》課程教學改革的探索與實踐，既是加強本課程知識目標和技能目標關(guān)于方法理論分析與解決實際問題要求的有效措施，又是落實地球物理學專業(yè)培養(yǎng)學生具有環(huán)境與工程地球物理工作的能力以及掌握系統(tǒng)的地球物理學知識和技能并能將之應(yīng)用于實際地球科學問題等能力的具體體現(xiàn)。