翻轉課堂教學模式在應用型本科課程教學中的探索與實踐
——以《環境與工程地球物理》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學院，江西 南昌）

《環境與工程地球物理》是本科地球物理類專業的專業核心課程，是綜合應用重力勘探、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境與工程問題的一門以應用性為主的課程。但在實際教學過程中發現，傳統教學設計的課時偏重于理論基礎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，這與本課程強調解決環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解決實際地球科學問題的培養目標。

另一方面，由于課程涵蓋了地球物理類專業大部分的方法技術，傳統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成探究式與個性化的學習方式。同時，就教學效果來看，多數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，缺乏進一步進行深度分析、勇于創新的動力。因此，基于上述傳統教學模式中出現的問題和困難，有必要在混合式教學與翻轉課堂教學模式研究方面進行探索，以期進一步強化教學質量。

翻轉課堂將線上自主型學習與線下互動式學習相結合，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。以問題為導向，調動學生的科研學習自主性，充分發揮學生的主觀能動性，提高解決環境與工程問題的組織和動手能力，培養和樹立同學們投身于基層服務事業的決心和信心[1-3]。

一 擬解決的關鍵問題

（一） 理論和實踐基礎薄弱

《環境與工程地球物理》作為一門綜合性應用型課程，學生在學習過程中需要根據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知識的深度提出了巨大的挑戰。傳統課堂教學模式下，學生所進行的課前預習是有限的，對專業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；受課堂教學的限制，學生僅僅停留于了解實際環境與工程問題的階段，缺少動手實操而導致實踐基礎較為薄弱。

翻轉課堂模式，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）和線下平臺優質的傳統學習條件（圖書館、實驗室、實習基地等）獨立自主或團隊協作完成課前預習，并總結凝練預習階段的問題和收獲，制作相應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薄弱引發的畏難情緒會嚴重影響學生的學習狀態和學習效率，同時降低課堂質量。因此，翻轉課堂的教學模式需要合理安排各環節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，進而高質量、高效率地學習知識、轉化知識、應用知識[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。翻轉課堂模式下，教師將部分基礎性理論學習教學內容借助于超星、智慧樹、雨課堂、MOOC、SPOC等信息化教學資源提前至課前預習階段，由于學生主觀能動性差異導致學生課前預習的進度和效果大有不同，教學階段進入課堂環節時，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，環境與工程地球物理作為綜合性應用型課程，是對不同地球物理方法在環境與工程問題中應用延伸。從專業培養角度分析，個性化培養有助于提高學生專攻于某一方法在實際問題中的應用，對專業知識進行深度挖掘和學習，提高學生運用科學技術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。

翻轉課堂模式教學方案設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、勇于創新的動力。

（三） 角色轉變

傳統課堂教學模式，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、結課考試等手段或方法加強學生的知識轉化和吸收。

翻轉課堂教學模式，課堂以學生為主體。翻轉課堂將線上自主型學習與線下互動式學習相結合，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。

目前，國家正處于教育改革的關鍵時期，傳統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，多數學生在長久的教育過程中，已經養成了被動學習的習慣，其學習方式相對固化。在進入翻轉課堂教學模式時，必定會經歷角色轉變的過渡期和陣痛期，適當的、合理的師生角色轉變，能夠縮短該環節時間，加強師生在教學各個環節中的溝通和交流，提高教學質量。如何引導學生快速、高效地完成角色轉變對教師的執教水平和翻轉課堂的教學效果提出了巨大的挑戰。

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，轉變成問題驅動，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置、問題分析與探討、解決問題方法與技術、問題的消化四個階段，以問題為導向引領學生更全面、清晰、系統地把握課程章節知識。同時根據實際情況，通過線上、線下相結合的答疑、報告及問題解析等實施方式，開展線下課堂的翻轉教學設計[7]。

針對本課程面向環境與工程地球物理工作的能力以及培養解決實際地球物理問題的能力，根據培養方案要求和教學進度安排，對問題的普遍性和專業性進行逐步加強，注重理論與實踐緊密結合，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境與工程問題中的應用。

（二） 以興趣為抓手，加強自主性學習

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

通過問題的建立與求解，逐步激發學生對解決環境與工程問題的興趣，調動學生的積極性；在課程知識點的講解過程中，融合相關科學家為探索真理而克服困難并不斷追求的科學典故，激發學生大膽質疑、勇于創新、求真務實的科學精神；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?！捌D苦樸素，求真務實”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”主題教育等內容進行引導，明確專業方向，樹立專業自信，堅定學生獻身服務事業的決心。

（三） 以學生為主體，重視個性化教育

翻轉課堂教學模式更加自由、靈活，學生根據授課教師設置的問題和要求獨立自主或團隊協作完成課前預習，知識獲取渠道更多，內容更加豐富，更能夠對問題提出獨到性見解。通過設置差異化問題，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境與工程問題的應用。得益于計算機技術和網絡技術的發展，授課教師可以靈活應用線上平臺完成基礎理論知識的授課、問題剖析的講解、最新技術的發展等一系列工作，借助虛擬教室、VR教學等輔助教學設施，可以讓學生們更直觀地感受環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應用。

另一方面，開放性的問題設置能夠促使學生對某一環境或工程問題的研究更加多樣化，思維更加發散，更容易形成頭腦風暴，提高自身對地球物理方法技術的理解和應用，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，系統的、科學的、高質量的教學評價體系是課堂教學有效性的重要保障。教學評價體系的設計與實施直接影響著學生專業知識的吸收和轉化效率[7]。翻轉課堂教學模式的應用標志著傳統教育觀念的轉變，教育改革不僅僅是授課內容、授課形式的變革，也是教學評價的變革。

評價從本質上來說是一種價值判斷。系統的、科學的、高質量的教學評價體系能夠有效體現翻轉課堂教學的傳授效果，反饋學生對專業知識的學習程度和應用水平，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具備全面、客觀的評價內容，科學、多樣的評價方式、合理、差異的評價標準[10]。

（一） 全面、客觀的評價內容

傳統的教學評價內容主要包括理論知識的掌握程度、專業技術的應用水平、課程教學的考勤分數等。《環境與工程地球物理》作為地球物理學的核心課程，其教學內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境與工程領域的實際應用。因此評價內容除傳統教學評價內容外，應該加入課前預習內容的評價、線上教學環節和測驗的評價、團隊合作完成學習成果的評價等評價內容，關注學生素質的全面發展，體現教育促進學生全面發展的理念。

（二） 科學、多樣的評價方式

傳統的教學評價方式主要為結果性評價，往往采用課程考試成績或課程論文分數，結合考勤情況對學生課業學習進行評價。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，出于應試心態過度重視結課考試，進而導致理論知識不扎實、技術水平不足、團隊合作能力弱。因此評價方式應將線上測評與線下成績相結合、過程性評價與結果性評價相結合，注重實際問題的解決思路和過程培養，兼顧理論知識和方法技術。

（三） 合理、差異的評價標準

《環境與工程地球物理》課程涵蓋了地球物理類專業大部分的方法技術，對于知識儲備基礎、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成果做客觀評價，難以有效地反饋學生對專業知識的學習程度和應用水平，無法進一步地對學生學習進行激勵和引導。從專業培養角度分析，個性化培養有助于提高學生專攻于某一方法在實際問題中的應用，因此教學評價應在立足于學生的個體差異化的基礎上，強調學生素質的全面發展與專業技術個性發展相統一，不斷提高學生自我革新能力。

翻轉課堂的教學評價要實現多元化，打破傳統評價中以結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合、過程性評價與結果性評價相結合的課程考核體系，注重實際問題的解決思路和過程培養，兼顧理論知識和方法技術。如圖1所示，課程考核成績包括平時成績（占70%）和結課考試（占30%），其中平時成績由課程考勤（10%）、問題求解（30%）、課程表現（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、方法應用水平，評價體系的適用性承受著諸多挑戰，評價內容是否符合現代教學思想，評價指標或標準是否科學、系統，評價方式是否合理、合情，這都需要根據翻轉課堂模式在實際課程教學的應用和反饋，不斷從理論到具體內容持續完善和改進，逐步為課程教學工作制定一個科學的、系統的、實用的、高效的課程評價體系。

四 結語

翻轉課堂教學模式的嘗試是新時代教育教學改革的必然趨勢。基于翻轉課堂教學模式，開展《環境與工程地球物理》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培養學生具有環境與工程地球物理工作的能力以及掌握系統的地球物理學知識和技能并能將之應用于實際地球科學問題等能力的具體體現。