翻轉課堂教學模式在巖石學教學中的成功應用

馬昌前，佘振兵，桑隆康

中國地質大學（武漢）地球科學學院，湖北 武漢 430074

教學方法

翻轉課堂教學模式在巖石學教學中的成功應用

馬昌前，佘振兵，桑隆康

中國地質大學（武漢）地球科學學院，湖北 武漢 430074

翻轉式教學模式已成為教育界的一個新話題，其特點是知識的獲取主要是學生在課前課后自主學習完成，而課堂變成了互動交流的場所，成為學生在老師指導下應用知識、創(chuàng)新知識的試驗場。事實上，由我國巖石學奠基人之一池際尚院士倡導的中國地質大學的巖石學教學體系，就具有翻轉式教學的特點。該教學體系提倡研究性學習，重實踐，重能力培養(yǎng)，尤其是巖石學實驗教學，聚焦于對巖石手標本和薄片的觀察與研究，強調學生的自主學習和師生深度互動交流，實現(xiàn)了從“以教師為中心”到“以學生為中心”的轉變，有效促進了學生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

翻轉課堂；池際尚；巖石學

翻轉課堂教學模式是從英語“flipped classroom model”翻譯過來的術語，也稱為反轉課堂教學模式（inverted classroom model）[1-2]。 傳統(tǒng)的教學模式是老師在課堂上講課傳授知識，而學生在課后完成老師布置的作業(yè)，開展相關實踐活動，實現(xiàn)知識的內化。與傳統(tǒng)的課堂教學模式不同，在美國命名的翻轉課堂教學模式，知識的傳授是學生在課前課后自主學習完成的，而課堂變成了老師與學生之間、學生與學生之間互動的場所（包括問題討論和答疑解惑），成為學生在老師輔導下開展實習和實踐、應用知識、創(chuàng)新知識的試驗場，從而培養(yǎng)學生的獨立思考和實踐能力，增強了創(chuàng)新意識，提高了教學效果[3-4]。大量視頻公開課的誕生，各種優(yōu)質教學資源的涌現(xiàn)，為翻轉課堂的開展提供了技術和資源支持，促進了翻轉式教學模式的推廣和發(fā)展。

學術界認為，翻轉課堂是在2007年才開始在美國一些學校流行，直到2011年才為眾多教師熟知，并成為全球教育界關注的教學模式[3-5]。盡管嚴格意義上的翻轉課堂模式得益于互聯(lián)網(wǎng)和信息技術的應用，但就其本質而言，尤其是從課堂上的因材施教和互動特征來看，這種教學方法，其實早在池際尚院士時代，就為我校的巖石學教學尤其是晶體光學和巖石學的實習課教學廣泛使用[6-7]。

“我的晶體光學就是池際尚教授講的，她不是僅僅講一堂課，而是整整給我們講了半年。至今，我都清清楚楚地記得她的音容笑貌，她講的是那么清楚、那么深刻，甚至費氏臺的操作她都自己進行……?！边@段話是2005年9月9日，溫家寶同志接見全國第五屆高等教育國家級教學成果獎獲獎代表，在談到提高高等教育質量時，對恩師池際尚院士的回憶。家寶同志講話的核心，是鼓勵教授、名師要上課堂。他說： “有一句名言，大學不在于大樓，而在于有大師。我們現(xiàn)在許多學校，教授、名師不上課堂，這種做法應該改變?！盵8]

池際尚教授不僅是名師上課堂的典范，她所奠基的巖石學課程體系，為地質學的人才培養(yǎng)搭建了科學的平臺，她所倡導的巖石學實習課教學方法，數(shù)十年來，一直為我校礦物巖石學教學團隊在教學中采用，可謂翻轉課堂教學模式的事實上的實踐者。

一、我校巖石學教學科學體系的形成

很多關于翻轉課堂教學模式的討論都指出，互聯(lián)網(wǎng)的普及和計算機技術在教育領域的應用，使翻轉課堂變得可行和現(xiàn)實。這是因為，學生可以通過互聯(lián)網(wǎng)使用優(yōu)質的教育資源，不再單純地依賴授課老師去教授知識。而課堂和老師的角色則發(fā)生了變化。老師更多的責任是去理解學生的問題和引導學生去運用知識和創(chuàng)新知識。

這種說法是正確的。不過，早在20世紀50年代北京地質學院時期，池際尚教授倡導的“晶

體光學”和“巖石學”課程教學，都是先在課堂上簡要介紹基本理論，讓學生通過自學相關教材和《實習指導書》，理解關鍵的知識點，然后利用實驗課，一對一地輔導學生，注意因材施教，幫助學生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，認識礦物巖石[7]。除了重視實踐教學、重視培養(yǎng)學生的實踐能力外，她還特別重視把巖石作為地質體來看待，強調巖石學研究與尋找礦產資源密切結合，強調巖石學向區(qū)域巖石學的前沿領域拓展[6]。

1975年北京地質學院正式遷往武漢，更名為武漢地質學院，池際尚教授擔任了武漢地質學院第一副院長職務,但她仍十分重視巖石學課程體系的建設,堅持承擔教學任務。隨著辦學環(huán)境的改善，尤其是在后來的中國地質大學時期，池際尚教授的教學理念得到了新的發(fā)展。從20世紀80年代初開始的十余年間，我校的“巖石學”課程得到了系統(tǒng)而科學的重建，形成了重教學、重實踐、重改革的優(yōu)良傳統(tǒng)[9]，構建了巖石學教學的科學體系和新的育人模式。我校巖石學科相繼成為原國家教委審定的首批巖石學（含沉積學）博士和碩士學位授予點（1981）、首批博士后流動站（1986）和全國重點學科點（1987）。該教學體系的特點可概況如下。

1.重視隊伍建設

為了夯實青年教師的理論和實踐教學的基礎，要求新任教的年輕教師先要當一年的實驗員，從打掃實驗室、清理薄片和手標本做起，使年輕老師完全熟悉巖石學實習課的內容。經(jīng)歷實驗員階段后，還要讓青年教師當2～3年的助教，細心觀摩和學習老教師的授課方法和教學理念，在老教師指導下承擔實驗課的教學工作。同時，始終重視科研與教學工作的結合，鼓勵青年教師既要過教學關，又必須參加科學研究，提高自身的理論水平和科研能力。

2.重視教材建設

遷校武漢的初期，重點抓了《巖漿巖巖石學》的教材建設，之后擴展到建設三大類巖石的配套教材和實習指導書，以及編寫晶體光學和光性礦物學等教材，先后編寫出版的教材、實習指導書和教學參考書達20余種[9]。其中，邱家驤主編的《巖漿巖巖石學》教材1988年獲地礦部優(yōu)秀教材一等獎；王仁民和游振東主編的《變質巖石學》教材1992年獲地礦部優(yōu)秀教材一等獎。游振東等還于1993年榮獲國家級教學成果一等獎。

3.重視標本薄片和教學模型的建設

巖石學是一門實踐性很強的基礎地質科學，建設配套的手標本和顯微鏡觀察的薄片，是提高教學質量的關鍵。而為了讓學生直觀認識顯微鏡下礦物的光性特點，必須借助模型來理解不同晶系礦物的特點和鑒別特征。為此，本學科采用集中訂購與分散采集的辦法完善標本和薄片建設，就是普通的巖石類型委托有關公司提供，而稀少巖類和典型巖石由教員分工協(xié)作完成。此外，老師們還自己動手制作各種教學模型，有效地保障了教學的需要。

4.重視實踐教學

在師生互動中培養(yǎng)能力。實踐教學包括實驗室教學（實驗課）和野外現(xiàn)場教學（野外實習課）兩個環(huán)節(jié)[10]。野外實習課就是按池際尚院士強調的要加強地質體的觀察和研究，避免學生把巖石學當成是與“碎片”甚至“粉末”打交道的科學，因而重點是觀察地質體內部組成、結構和與周圍地質體的關系，幫助學生從露頭和區(qū)域尺度收集巖石的宏觀資料，提取巖石成因、演化及與區(qū)域構造發(fā)展關系的信息。以往由于受經(jīng)費的限制，野外實習教學主要是結合二年級的教學實習和三年級的生產實習機會來完成和強化。實驗課是巖石學教學的核心和關鍵，是聯(lián)系課堂理論教學與野外實習教學的重要環(huán)節(jié)。高質量的實驗課教學，不僅可提高學學生動手能力和觀察能力，還可以提高學生的形象思維能力、發(fā)現(xiàn)問題的能力、利用所學知識解決實際問題的能力以及對基礎理論基本知識的理解能力，培養(yǎng)了學生理論聯(lián)系實際的學風、實事求是的科學態(tài)度和強烈的探索精神和創(chuàng)新意識[10]。通過野外教學和實驗教學，為師生的良性互動創(chuàng)造了條件，提高了教學質量，也教會學生自我管理、自我學習和獨立生活的能力。

我校的巖石學教學體系，不僅形成了重視實驗教學的優(yōu)良傳統(tǒng)，而且探索了有利于學生自主學習的教學方法，其特點完全可與翻轉課堂教學模式媲美。課前為學生提供高水平的教材、實習指導書和參考資料，明確學習的內容和目標，幫助學生掌握基本理論和基本知識；為了提高教學效果，還實行了小班上課，并為每一位學生配一臺顯微鏡，提供相應的標本薄片；課堂上，充分發(fā)揮學生的主體作用和老師的主導作用，從認識已知礦物到鑒定沒學過的礦物，從識別巖石結構到分析巖漿結晶和成分演變過程,從考察原生礦物組合和蝕變礦物，到分

析流體演化和與成礦的關系，從對巖石的文字描述到統(tǒng)計礦物含量和繪制素描圖，老師重在啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，幫助學生掌握發(fā)現(xiàn)的方法，提高理論與實際想聯(lián)系的能力[10]。

二、適合巖石學課的“翻轉課堂”教學模式探索

近年來，由于客觀形勢的變化，特別是由于學生數(shù)量的增大、科研任務的加重、教學力量的短缺和評價體系的導向，本科生的教學質量受到了一定的影響。然而，我校礦物巖石學教學團隊仍然心系學生，以極大的耐心和熱情投身教學第一線，努力改善教學條件，不斷提高教學質量，尤其是結合互聯(lián)網(wǎng)技術的應用，探索了新的育人模式，形成了新的教學體系，特別是在實驗課教學中逐漸發(fā)展出了適合本學科特點的翻轉課堂教學模式，該模式以學生自主學習和師生互動為核心，真正實現(xiàn)了從教學生學知識到引導學生發(fā)現(xiàn)真理的轉變。巖石學課所運用的翻轉教學模式如圖1。

圖1 巖石學實驗課翻轉課堂教學模式

翻轉教學模式雖有其獨特優(yōu)勢，但并非所有采用該模式的教學都能收到良好效果[11]。這說明我們不能一律生搬硬套現(xiàn)有模式，而是應該結合學科特點靈活理解翻轉教學模式的實質精髓，做到“神似”而不僅僅是“形似”。根據(jù)我們的教學實踐，巖石學課程對翻轉教學模式成功的實質性應用，有賴于以下關鍵環(huán)節(jié)的保障。

1.教學條件建設是基礎

2007年，“巖石學”課程被評為國家精品課程，2010年礦物巖石學教學團隊被評為國家級教學團隊，相應地對課程進行了全程錄像并面向學生和社會開放。同時，超星學術視頻也在網(wǎng)上提供了我?！皫r石學”課程的視頻材料。這些都為學生在課堂外學習巖石學提供了便利條件。為了適應學科發(fā)展的新形勢和學生學習的新要求，近年來，我們以“強化基礎，兼顧現(xiàn)代；繼承傳統(tǒng)，發(fā)展特色；培養(yǎng)能力，引導創(chuàng)新”為宗旨，由桑隆康和馬昌前主編了普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《巖石學》（第二版）2012年由地質出版社出版，為地學相關專業(yè)學生提供了科學而新穎的學習材料。此外，還按照教學要求，全面更新了標本薄片。關鍵教學環(huán)節(jié)和重點教學素材，都是團隊帶頭人和精品課程負責人親自組織，統(tǒng)一規(guī)劃標本采集，薄片磨制，并鑒定和挑選出最有利于學生認識和發(fā)現(xiàn)的教學材料用于教學。

2.明確教學目標是前提

根據(jù)新編寫的地質類專業(yè)的巖石學教學大綱，“巖石學”課程的教學目標是：理解各類巖石的基本特征、產出環(huán)境、形成過程、主要研究方法等巖石學的基礎理論和基本知識，掌握巖石的野外關系觀察、手標本和薄片鑒定與描述的基本技能。為了提前幫助學生明確學習內容和學習目的，加深對巖石學基本理論和基本知識的理解，我們利用精品課程網(wǎng)上平臺（http://jpkc.cug. edu.cn:8088/2007jpkc/ysxgj6/yanshixuewz/或http://video.chaoxing.com/teacher_6102.shtml）以及比較巖石學QQ教學空間（http://user.qzone. qq.com/865942844?ptlang=2052），加強與學生交流，為學生答疑解惑，同時，每學期上課前都為本課程的學生建立QQ群，提前明確學習任務和要求，提供各類學習材料。

3.合理安排實驗課堂教學是關鍵

以往，實驗課是對老師講課的補充。近年來，我們調整了課堂講授與學生在老師指導下自主實驗的學時數(shù)，大幅度壓縮講課學時數(shù)，把實驗課放在更加突出的位置上（一般講課：實驗學時數(shù)為1∶1.3到1∶1.5）。實驗課均采用小班上課，每個學生一臺顯微鏡，多由主講導師直接指導，1～3名研究生協(xié)助。老師在課堂上起到引導和參謀的作用，同時也是合作研究的一員。課堂上，老師能及時講解學生提出的有代表性、針對性和典型性的問題和現(xiàn)象，與學生展開討論，與學生一起解決問題。實驗課不僅為師生的互動創(chuàng)造了有利條件，也為學生之間的互動提供了機會，使學生之間彼此幫助、相互學習和借鑒，提高了學生細心觀察、自主學習的積極性和創(chuàng)造性。近年來，在學校支持下，我們引進了幾十臺數(shù)碼顯微鏡，安裝了數(shù)碼互動教室。利用這個現(xiàn)代化的系統(tǒng)，學生在鏡下發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，就可以立即傳到教室的屏幕

上，與全班同學分享，并得到老師的及時講解和分析，提高了老師指導學生的效果和效益，也進一步調動了學生“發(fā)現(xiàn)”和思考的熱情。通過這種研究性教學，學生的綜合能力得到了明顯提高，不少學生學習了研究的方法，提高了創(chuàng)新意識，有些學生在本科階段就在國內外重要刊物發(fā)表了論文。

4.調整課程評價指標是保證

為了全面提升學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，我們改變了“巖石學”課程的評價體系。例如，在巖漿巖巖石學教學中，課程的總成績由以下部分組成：平時實習報告（每次實習都需完成實習報告，25分），課后作業(yè)（包括了解國際刊物的類型、發(fā)表的礦物學巖石學論文的特點、巖石與礦產資源的關系、礦物學巖石學學科的全球分布、校園及周邊地區(qū)巖石分布調查報告等內容）（占16分）、國際理解課程論文（與國際教育學院的來華留學生結對子，合作完成的關于外國地質背景等內容的論文，占10分）、關于區(qū)域巖石學和巖石成因的課程論文（占8分）、QQ空間討論、給老師提問、質疑或為教材和老師講課挑錯和學術交流活動（占9分），課程理論考試（占32分）。評價體系的改變，促進了學生獨立思考和自主學習，擴展了學生的國際視野，增強了學生的創(chuàng)新意識，使學生體會到了探索真理的樂趣。尤其是在國際學生與中國學生結對子，互幫互學過程中，促進了校園國際化氛圍的形成，增進了學生對多元文化的理解，也提高了國際合作與交流的能力。

總之，由池際尚院士建立起來的我校巖石學教學體系和傳統(tǒng)，強調教授親自為本科生上課，堅持了重實踐、重能力培養(yǎng)、理論聯(lián)系實際、以學生為中心的教學理念。當前，我們要繼承我校巖石學教學的優(yōu)良傳統(tǒng)，充分利用新的教學理念和先進技術，采用啟發(fā)式教學和研究性學習的模式，更多采用開放式的實驗教學方法，增加師生之間以及學生與學生之間互動和交流的機會，促進學生的自主學習，充分利用好我校的國際學生資源，拓展中國學生的國際視野，真正實現(xiàn)從“以教師為中心”到“以學生為中心”的轉變，從而有效地促進學生求真和創(chuàng)新能力的發(fā)展。實踐表明，運用翻轉課堂教學模式，發(fā)揮巖石學課程尤其是實驗實習課師生互動和交流的便利條件，實施研究性學習和以學生為主體的教學，就能有效激發(fā)學生獨立探索的熱情，提升學生的實際工作能力和創(chuàng)新意識。

[1] Baker J W. The“classroom flip”: Using web course management tools to become the guide by the side[C]. 11th International Conference on College Teaching and Learning, Jacksonville, Florida, United States, 2000.

[2] Lage M J, Platt G J, Treglia M. Inverting the Classroom: A gateway to creating an inclusive learning environment[J]. The Journal of Economic Education, 2000, 31(1):30-43.

[3] Strayer J F. How learning in an inverted classroom influences cooperation, innovation and task orientation[J].Learning Environments Research, 2012, 15(2):171-193.

[4] Butt A. Student Views on the Use of Lecture Time and their Experience with a Flipped Classroom Approach[EB/OL]. [2012-11-08]. http://ssrn.com /abstract=2195398 or http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.2195398.

[5] 張金磊，王穎，張寶輝.翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志，2012，(4)：46-51.

[6] 鄧晉福，莫宣學，游振東.池際尚院士對巖石學的貢獻[A] //莫宣學.師者風范—紀念池際尚院士誕辰九十五周年.北京：地質出版社，2012：107-113。

[7] 王仁民，陳珍珍.池際尚院士這樣教學[A]//莫宣學.師者風范—紀念池際尚院士誕辰九十五周年.北京：地質出版社，2012：158-160。

[8] 溫家寶.在接見第五屆高等教育國家級教學成果獎獲獎代表時的講話[A]//莫宣學.師者風范—紀念池際尚院士誕辰九十五周年.北京：地質出版社，2012：I-II。

[9] 桑隆康，馬昌前，鄭建平，等，繼承發(fā)揚優(yōu)良傳統(tǒng)，精心打造精品課程—中國地質大學《巖石學》課程發(fā)展歷程[J].中國地質教育，2009，（2）：75-78。

[10] 桑隆康，馬昌前，廖群安，等，巖石學實驗課教學改革的思路與實踐[J].中國地質大學學報（社科版），2008，(s)：68-70。

[11] 盧強.翻轉課堂的冷思考：實證與反思[J].電化教育研究，2013，(8)：91-97。

Title: Successful Application of the Flipped Classroom Teaching Model in Petrology

Author(s): MA Chang-qian, SHE Zhen-bing， SANG Long-kang

flipped classroom；Chi ji-shang；petrology

G642

A

1006-9372 （2014）01-0044-04

2013-09-30；

2014-02-25。

湖北省高等學校省級教學研究項目重點課題（2009108&2013144 ），中國地質大學（武漢）教學研究項目（2013B01）及礦物巖石學國家級教學團隊研究成果（10TD204）。

馬昌前，男，教授，主要從事巖石學的教學和科研工作。