基于“海貝云課堂”的雙螺旋模式翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計

嚴志宇，于 穎

（大連海事大學，遼寧大連 116026）

雖然研究生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)在課題的研究中，但在基礎(chǔ)知識的夯實和專業(yè)的拓展上，還是離不開課堂教學。不同于本科生，在研究生專業(yè)課的教學中，2 學時課堂教學應該有相對本科4 學時的信息，并引發(fā)更多學時的思考，產(chǎn)生擲地有聲、空谷回音的效果。課堂教學不僅是知識的傳授，更是知識的引燃、思想的激發(fā)；不僅要為學生建立自己的知識體系添磚加瓦，更要為其構(gòu)建邏輯框架給予指導，并啟發(fā)知識應用的各種可能。針對不斷提高的教學要求，教學模式層出不窮，但是符合研究生培養(yǎng)目標的模式仍需探索。目前，有的研究生課程延續(xù)本科教學模式，教師以講授為主；有的課堂教學則過度互動，教學內(nèi)容在豐富性和系統(tǒng)性方面未能得到有效保障；有的則過度強化學生的主體，讓學生進行文獻匯報，弱化教師的指導，造成學生因茫然而積極性不足。針對這些問題，需要對先進的教學理念進行深入剖析，通過建立特定教學模式來實現(xiàn)先進理念的有效實施。

一 翻轉(zhuǎn)課堂的解讀

翻轉(zhuǎn)課堂教學是以學生自我構(gòu)建知識為主的一種混合式教學，是我國推進“課堂革命”的一個重要內(nèi)容[1]，這是基于“成果為導向”理念的教學。然而，在深層次上實現(xiàn)這一教學理念，還需要在不同類型的課程中，對不同的授課對象，借助最新的信息化教學手段進行不斷探索，以正確把握這一“追求卓越教育的正確方向”[2]，從而實現(xiàn)知識（Knowledge）、能力（Ability）、實踐（Practice）、創(chuàng)新（Innovation）和品行（Virtue），即KAPIV 的統(tǒng)一教學[3-4]。因此，如何設(shè)計好的教學模式，成為教學改革的重要內(nèi)容。

對于翻轉(zhuǎn)課堂，首先要認識到這不是目的，是手段，不要為翻轉(zhuǎn)而翻轉(zhuǎn)。有些教學內(nèi)容不適合翻轉(zhuǎn)教學，有些也只適合部分翻轉(zhuǎn)教學。翻轉(zhuǎn)課堂教學中，教師的講授可能會弱化，但是教師的作用應該強化和深化。不應誤解教學中學生的主體性，搞形式上的翻轉(zhuǎn)。其次，翻轉(zhuǎn)課堂的實現(xiàn)是需要有效的課程設(shè)計來保障。針對不同內(nèi)容，如理論、技術(shù)、設(shè)計和工程課，應有不同的模式。一些教學技術(shù)，比如微課、提問、互動、測驗和討論等，需要目標導向來構(gòu)建特定的模式，來保障翻轉(zhuǎn)課堂教學，而不是公式化地進行所謂的翻轉(zhuǎn)課堂。第三，翻轉(zhuǎn)課堂能提高教學效率，也意味著對學生學習的主動性有更高要求，學生沒機會在課堂上“劃水”或“摸魚”。但是，如果教學強度沒有和學生的積極性相匹配，不顧及學生正常的惰性，教學中也易出現(xiàn)違背有張有弛的文武之道的情況。倘若學生未能有效跟進教學，那么翻轉(zhuǎn)課堂就會成為教師的自娛自樂?？傊岣呓虒W質(zhì)量、教學效果才是王道，是實施翻轉(zhuǎn)課堂的最終目的，這需要基于最新教學理念、結(jié)合各種教學方式，針對每門課、每節(jié)課和每個知識點，設(shè)計科學教學模式來保障教學目的的實現(xiàn)。

作者開設(shè)的研究生課界面化學技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應用，是為環(huán)境科學與工程專業(yè)的研究生講授界面化學知識、方法論及新技術(shù)在環(huán)境治理與修復中具體應用的課程，內(nèi)容包括：膠體化學和混凝技術(shù)、固相界面和吸附技術(shù)、化學界面和多相催化、電極界面和化學修飾、液液界面和分離技術(shù)，以及功能界面和應用展望。這是具有知識面廣、理論深、前沿內(nèi)容更新快和實踐要求強的一門課。在32 學時內(nèi)，給研究生高效率、高質(zhì)量和高啟發(fā)性傳授該課程具有很大的挑戰(zhàn)。但是，不管怎樣，任何課程都需要好的設(shè)計，使學習活動與課程的預期目標聯(lián)系起來[5-6]。因此，面對這種挑戰(zhàn)，作者以學為中心，對整個教學進行整體建構(gòu)，提出一種雙螺旋的互動方式中提升教學層次的翻轉(zhuǎn)課堂模式。在模式的實施中，充分利用大連海事大學的一個自主學習管理平臺“海貝云課堂”提供的信息化的智慧教學手段?！昂Ｘ愒普n堂”是源自世界著名的Canvas 教學平臺。該平臺開放、直觀，集成并簡化了老師和學生喜歡的所有數(shù)字工具和內(nèi)容，從而提供了更簡單、更互聯(lián)的學習體驗，可為翻轉(zhuǎn)課堂的實踐提供技術(shù)平臺。本文將對這種翻轉(zhuǎn)課堂的實踐方式進行探討。

二 雙螺旋模式的構(gòu)建

本文設(shè)計的雙螺旋模式進行翻轉(zhuǎn)課堂教學，是指教和學兩條路徑圍繞教學目的這一共同的軸心，在交織中盤旋上升，如圖1 所示。其特點不僅在于翻轉(zhuǎn)，更在于交織中提升。其中“教之路徑”包括理論教學和應用教學。理論教學包括深入淺出的微課教學和邏輯重建的課堂教學；應用教學包括傳統(tǒng)技術(shù)、創(chuàng)新技術(shù)和新環(huán)境問題的解決方案三階段教學，具有從理論到實踐的提升特點?！皩W之路徑”是通過課前、課后測驗來輔助理論教學；通過基礎(chǔ)問題的討論、創(chuàng)新技術(shù)探討和實際問題解決方案的研討來輔助技術(shù)教學，以此構(gòu)成學生自主學習路徑，其上升特點是從以客觀題進行考核來指導學生基礎(chǔ)知識的學習到以主觀題進行考核來促進學生應用知識的學習，最后的開放式討論方式對學生創(chuàng)新思維進行激發(fā)。兩條路徑在交錯實施中實現(xiàn)培養(yǎng)與教學結(jié)合和提升，以形成所謂的雙螺旋模式。

圖1 雙螺旋教學模式

要說明的是，教師提供的微課文件是供學生預習和復習用，教學內(nèi)容是按教材內(nèi)容順序，由淺入深、循序漸進地講解。微課講解內(nèi)容全面、詳細，穿插一些非測驗、非作業(yè)的和無答案的小問題，引起學生興趣和好奇心。

課堂上仍講述同樣內(nèi)容，只是對其邏輯框架進行重構(gòu)。這是教師根據(jù)知識本身的邏輯關(guān)系，或依據(jù)知識內(nèi)化需要，或依據(jù)應用輸出的需要重構(gòu)知識框架。教學內(nèi)容是微課壓縮后的精華，不再是循序漸進，而是邏輯關(guān)系的講解。一些簡單的、一看就懂的知識則略講，或僅出現(xiàn)在微課中。上課時教師使用的課件，通過“海貝云課題”也可被學生獲取。結(jié)合微課文件，這種讓學生多次但不重復地學習，有助于學生多角度、多層次理解教學內(nèi)容。

課堂上對知識重構(gòu)的教學特點是啟發(fā)式的、引導式的。這種啟發(fā)教學是在學生使用微課之后進行的，因此更有效，可增進學生的參與感和自信度。

通常，考試、測驗是通過分數(shù)給學生施壓來促進學生學習并評價學習的。在雙螺旋模式中，測驗變成一種教學手段。這種教學型測驗，成為“學之路徑”中的重要教學方式。模式中設(shè)置有兩種測驗：理論理解和基本應用型的測驗，以及綜合應用和解決問題型的測驗。

第一類測驗是綜合“學習-指導”用的。這里有對教學內(nèi)容的直接提問或公式的簡單應用。測驗題面上會給出相關(guān)的知識點或提示。這類測驗是非常“友好的”，都屬于“看一眼即解”的題，是幫助學生抓住重點、理解理論，并學會公式的直接應用，并非考核學生的。

第二類測驗是通過問題引導教學。問題的解答并非完全拋給學生，是有講解、提示或示范在前的，引導學生從模仿開始、一步一步地思考。再在課堂現(xiàn)場合成師生解答的綜合結(jié)果，然后進行下一環(huán)節(jié)的提問。學生在思維方面的參與度從討論、探討到研討，步步深入，從而完成創(chuàng)新性教學。

也就是說，雙螺旋模式通過遞進式的教和學，在知識體系構(gòu)建中教，在問題解決中學，完成理論分析、方法應用的教學，實現(xiàn)對學習和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三 翻轉(zhuǎn)課堂教學實踐

下面以混凝技術(shù)的教學為案例來介紹該模式下實現(xiàn)的翻轉(zhuǎn)課堂。

（一）用于基礎(chǔ)教學的微課體系

首先，制備內(nèi)容完整的微課課件及具有啟發(fā)性的課前測驗，發(fā)布到“海貝云課堂”上，供學生課外學習。微課課件不同于傳統(tǒng)意義上的課程模塊[7]，是具有強烈目標導向的集成式體系[8]。其內(nèi)容從膠體化學開始，講述膠體的穩(wěn)定性相關(guān)的原理、穩(wěn)定性影響因素和混凝技術(shù)概述。示例的微課件頁面如圖2（a）所示。這個多媒體課件可借助“海貝云課堂”平臺來完成。本課制備的微課課件的特點是學生可單頁循環(huán)播放，手動換頁，基于自己學習情況以控制播放進度。

（二）進行知識重構(gòu)的遞進討論

在課堂上，教師簡單重復講解微課課件中的基礎(chǔ)知識，然后進行啟發(fā)式討論，引導學生把相同的內(nèi)容以不同的邏輯方式重新構(gòu)建，讓學生以不同角度、換種方式理解。傳統(tǒng)的教學方式難以調(diào)動學生學習的積極性[9]，這種讓學生重構(gòu)知識體系的方式，可讓學生對理論進行再思考，從而成為知識的主人。這種將任務(wù)意識貫穿整個教學活動，也是一種創(chuàng)造有意義的學習方式[10]，能有效地激發(fā)學生學習興趣和主動性。

如針對混凝技術(shù)，可在“海貝云課堂”發(fā)起第1 階段討論題目為“膠體穩(wěn)定的原因是什么？盡管微課課件里有深入淺出的講解，但還是要求學生在課堂上用50 以內(nèi)的字數(shù)寫下來，最后教師再補充整理，共同完成回答。課堂用的課件示例頁面如圖2（b）所示。接下來發(fā)布第2階段的問題“影響穩(wěn)定的因素有哪些？”重復上述討論后，第3 階段問題就是“破壞穩(wěn)定的機理有哪些？”接下來就是大家一起探討機理實現(xiàn)的方法。這些都是學生借助“海貝云課堂”的討論功能用簡單的語言或關(guān)鍵詞共同完成。每完成一個問題，教師總結(jié)后，向下一個階段推進。圖3 顯示的是引導學生層層遞進的討論題，圖4 是學生發(fā)布的討論內(nèi)容界面。

圖2 課件示例

圖3 關(guān)于遞進關(guān)系的討論題的課件簡圖

圖4 學生討論結(jié)果示例

通過討論，形成了如圖5 所示的一個不同于微課件內(nèi)容的邏輯關(guān)系，里面融入了學生自己的理解，構(gòu)建了屬于學生自己的知識體系。

（三）啟發(fā)技術(shù)創(chuàng)新的理論探討

在前面理論和傳統(tǒng)技術(shù)的學習之后，再進行新型技術(shù)研發(fā)切入點的探討，探討是從圖5 所示的理論圖中深色字體顯示的“ζ 電位”作為切入點開始的，啟發(fā)學生思考如何改進，然后引出新型技術(shù)的內(nèi)容，如圖6 所示。比如，磁混凝是產(chǎn)生類似但更強于重力的效果來破壞膠體穩(wěn)定的；破壞膠體的技術(shù)主要就是加混凝劑，而電混凝是在“加”上做文章；混凝劑則是新材料研發(fā)，其中雜化復合材料就是在分子層次上進行的技術(shù)組合。通過這種啟發(fā)式探討，引導學生由傳統(tǒng)技術(shù)向新型技術(shù)推進。同時讓學生學習一些創(chuàng)新技能，如技術(shù)組合，并懂得創(chuàng)新必須基于機理研究才能實現(xiàn)的道理。

圖5 關(guān)于構(gòu)建傳統(tǒng)技術(shù)理論的課件簡圖

圖6 關(guān)于技術(shù)研發(fā)切入點的課件簡圖

（四）制定解決方案的問題研討

最后以研討的方式啟發(fā)學生制定實際問題解決的方案，比如針對廢水中的微塑料，從其特點、混凝機理分析上確定混凝劑和絮凝劑，如圖7 所示。

圖7 研討實際問題解決方案的課件簡圖

課程最后，通過對混凝技術(shù)在處理納米塑料的局限性的分析，幫助學生把對環(huán)境的擔憂引向?qū)夹g(shù)革新的追求上，把正能量帶入到環(huán)保事業(yè)中。

通過上述討論，學生們給出自己的混凝方案，收獲了知識，鍛煉了能力，激活了思維，增強了自信，也就是說借助“海貝云課堂”的討論平臺，教師通過設(shè)計的雙螺旋模式，在短短的2 學時，實現(xiàn)了KAPIV 的教學。學生對此模式的翻轉(zhuǎn)課堂反應積極、發(fā)言活躍，并產(chǎn)生了有亮點的見解，一些同學體現(xiàn)了較系統(tǒng)的科研思維特點。

這里提出的以雙螺旋模式進行的翻轉(zhuǎn)課堂，在其他的教學內(nèi)容中，會表現(xiàn)出不同特點。在理論性偏強的界面催化技術(shù)中，課堂討論部分相對困難；在技術(shù)性為主的吸附技術(shù)授課中，知識重構(gòu)上特點不太突出。總的來說，雙螺旋模式還是適合工科類課程的教學，既有理論深度，又有技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新。尤其在環(huán)境領(lǐng)域，由于一直都有新的問題挑戰(zhàn)技術(shù)發(fā)展，該模式能很好地激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情和社會責任感。當然，一個好的課程設(shè)計模式，還需要在不同教學中不斷打磨，每堂課都有自己的特點，不存在固定的、普適的教學模式，雙螺旋模式只是提供了一種深層次實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的教學方式，在其他研究生課堂教學中可以提供參考。

四 結(jié)束語

以上就是基于“海貝云課堂”建立雙螺旋模式進行的翻轉(zhuǎn)課堂教學實踐。其特點如下。

1）微課件和課堂上對知識的重構(gòu)促進學生自主學習、通過遞進式的討論培養(yǎng)學生的解決問題能力，通過教-學雙螺旋的交織提升學生的綜合素質(zhì)。

2）在教學實踐中，學生在緊張的、高效的討論中完成理論構(gòu)建、技術(shù)應用、問題解析和創(chuàng)新思維，其能力得以展現(xiàn)，從而高效實現(xiàn)了KAPIV 教學。

在該模式的實踐中，學生反應積極，全部對教學給予好評，在翻轉(zhuǎn)課堂實施中的普適性將在教學中進一步推進，為高等教育提供參考。