《水污染控制工程》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法設(shè)計與實踐

廖德祥

(上海海事大學(xué) 海洋科學(xué)與工程學(xué)院,上海 201306)

人才培養(yǎng)是新時期高等學(xué)校五大基本職能之一，而高校的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)是人才培養(yǎng)的重要組成部分。目前的課堂教學(xué)方式主要以教師為主，教師將知識點灌輸給學(xué)生，與學(xué)生互動較少；另外，評價方式較為單一，不利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性[1]。近些年，基于慕課[2]、超星學(xué)習(xí)通[3]、雨課堂[4]等平臺的混合式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法改革在全國如火如荼的進行，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式借助現(xiàn)代化信息技術(shù)實現(xiàn)線下和線上相結(jié)合的教學(xué)模式，倡導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，大大提高教學(xué)效率[5]。本文主要對《水污染控制工程》課程依托互動教學(xué)環(huán)境開展翻轉(zhuǎn)式教學(xué)模式的研究，從翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計及評價方法三方面對本課程線上線下混合式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革與實踐進行了初步探討。

1 上海海事大學(xué)互動式教室教學(xué)環(huán)境介紹

1.1 互動教室建設(shè)背景

互動教室建設(shè)是以培養(yǎng)具有高智能和創(chuàng)造力的人才為導(dǎo)向，利用信息技術(shù)再造傳統(tǒng)課堂教學(xué)流程，從而實現(xiàn)個性化與智慧化的教與學(xué)，為學(xué)校構(gòu)建基于智能終端的教學(xué)方式方法的變革提供有力的支撐。

1.2 互動教室的組成

互動教室采用 “互動課堂+線上平臺+桌面云”三位一體的智慧教室建設(shè)理念，具體組成如下：

1.2.1 互動課堂

互動已經(jīng)成為未來課堂的核心，而互動不僅僅局限于師生之間，生生之間，還包括人與技術(shù)、人與環(huán)境、人與資源等方面的互動。具體包含：

(1)多變模式、組織靈活，打破傳統(tǒng)靜態(tài)教學(xué)空間，滿足多樣的學(xué)習(xí)空間需求；

(2)多元互動、彈性且有效地運用面對面互動、人機互動、計算機中介互動以及群組同步互動等各種不同互動方式建構(gòu)知識，互動打破傳統(tǒng)的單向教學(xué)；

(3)多屏展示、實現(xiàn)設(shè)備之間的無縫鏈接與資源共享，打造研討式、體驗式的創(chuàng)新教學(xué)環(huán)境與科創(chuàng)互動空間；

(4)多點觸控，支持智能手勢識別，提供友好、直觀、自然的互動界面，實現(xiàn)多用戶交互任務(wù)協(xié)作。

1.2.2 線上平臺

線上平臺依賴于大數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)分析等技術(shù)，實施學(xué)情診斷分析和資源智能推送，開展“云+端”學(xué)習(xí)活動與支持服務(wù)，進行學(xué)習(xí)過程記錄和多元智能評價，助力混合式教學(xué)改革與實踐。

課前，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)、學(xué)生掌握節(jié)奏、檢測預(yù)習(xí)下效果、建立小組討論及解疑；

課中，打造基于小組的互動式教學(xué)，教師對疑難點進行解釋，對學(xué)生給予指導(dǎo)和反饋，課堂上可以進行多項互動：簽到、投票、搶答、彈幕等。

課后，學(xué)生利用平臺提供的課外閱讀、課程作業(yè)，對學(xué)習(xí)內(nèi)容進行深化知識理解、重點難點提高、知識內(nèi)化順應(yīng)，教師根據(jù)學(xué)生反饋信息可以對學(xué)習(xí)針對性指導(dǎo)。

課外，學(xué)習(xí)者可以進行自主探究式學(xué)習(xí)、將課堂所獲理論應(yīng)用到實踐中，實現(xiàn)理論實踐一體化、個性化拓展、在線互動答疑、社交學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)社交。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

《水污染控制工程》翻轉(zhuǎn)式教學(xué)主要分為課前、課中和課后三部分，下面就從這三個不同階段的教學(xué)模式的設(shè)計進行具體闡述。

2.1 課前線上平臺導(dǎo)學(xué)

教師上課前把全班30個左右的學(xué)生分為6個學(xué)習(xí)小組，并提前一周把學(xué)習(xí)任務(wù)、相應(yīng)教學(xué)資源，包括教學(xué)課件、微課視頻、設(shè)備運轉(zhuǎn)視頻或動畫、預(yù)習(xí)測試題等上傳教學(xué)平臺，各小組的學(xué)生在線上自主自學(xué)相應(yīng)知識，并就預(yù)習(xí)中遇到的問題，在平臺討論區(qū)向老師或同學(xué)提問；教師在平臺上設(shè)置預(yù)習(xí)測試，學(xué)生可通過預(yù)習(xí)測試發(fā)現(xiàn)自己的不足，從而在課堂上做到“心中有數(shù)”。教師通過查看平臺上學(xué)生預(yù)習(xí)情況，了解內(nèi)容的難點，在課堂上做到“有的放矢”。

課前學(xué)習(xí)任務(wù)從易到難分三個層次:

一是基礎(chǔ)知識的理解，任務(wù)較容易，比如活性污泥法及活性污泥工藝的演替部分，全班同學(xué)都必須課前在學(xué)習(xí)通平臺自學(xué)活性污泥的概念、組成等基礎(chǔ)知識，同時將傳統(tǒng)推流式曝氣池、漸減曝氣、分段進水；完全混合式曝氣池、延時曝氣、氧化溝、SBR等曝氣池分門別類指派給6個小組，各小組根據(jù)自己的任務(wù)完成PPT，用于課中匯報，各小組的任務(wù)及要求見表1。

表1 翻轉(zhuǎn)課堂活性污泥法基礎(chǔ)知識預(yù)習(xí)要求及小組任務(wù)Table 1 Preview requirements and group tasks of basic knowledge of activated sludge process in flipped class

二是設(shè)置知識點相關(guān)的討論題，任務(wù)有一定的難度，如給出某個廢水處理項目的工藝流程、廢水進水水質(zhì)情況等資料，討論其為什么達到不到脫氮的效果或是除磷效果，學(xué)生分組提前就討論題進行資料的查找，并整理用于課上匯報交流，表2是活性污泥工藝運維知識點討論題翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計范例。

表2 翻轉(zhuǎn)課堂活性污泥工藝運維知識點討論題任務(wù)設(shè)置Table 2 Task of discussion questions on operational and maintenance knowledge points of activated sludge process in flipped class

表3 工業(yè)廢水處理知識點翻轉(zhuǎn)課堂小組任務(wù)設(shè)計Table 3 Task design of the flipped class on knowledge points of industrial wastewater treatment

三是教師從實際運行的廢水處理工程項目中，提煉素材設(shè)置相應(yīng)的廢水處理工程項目，學(xué)生通過所學(xué)理論知識、查閱文獻找到該廢水的處理方法，提出該廢水的處理工藝，這一任務(wù)難度較大，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用水污染控制工程專業(yè)知識，發(fā)現(xiàn)、表達和解決廢水處理的復(fù)雜工程問題并獲得有效結(jié)論的能力。表3是工業(yè)廢水處理知識點各學(xué)習(xí)小組任務(wù)的設(shè)計。

2.2 課中教學(xué)過程設(shè)計

翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)課中設(shè)計是以學(xué)生為“中心”[6]，根據(jù)課前學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)置情況，課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)安排有所差異。針對第一類簡單任務(wù)(基礎(chǔ)知識點的理解)，教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)測試的結(jié)果及線上討論區(qū)學(xué)生提問的主要問題，進行有針對性的講解，讓學(xué)生更深入的掌握相關(guān)知識點。如表1中的小組任務(wù)，各小組課堂上講解其準(zhǔn)備的曝氣池知識點內(nèi)容，并布置2～3個問題，供全班同學(xué)討論，最后教師點評講解，讓學(xué)生們深入掌握曝氣池的原理、結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點等；針對第二類討論題學(xué)習(xí)任務(wù)的課堂教學(xué)，課中各小組相對而坐，全體同學(xué)對某個討論題展開討論，可以手機現(xiàn)場查閱相關(guān)資料，討論5～10分鐘后各組派一位代表陳述其觀點或解決方案；課前接受該討論題任務(wù)的小組由于有一周的準(zhǔn)備時間，對該討論題理解更深刻，由這組同學(xué)負責(zé)最后詳細解答該問題；最后教師總結(jié)該討論題的要點，并強調(diào)同學(xué)們應(yīng)該掌握的重點；針對第三類廢水處理工程項目方案的學(xué)習(xí)任務(wù)，如表3所示，每兩組同學(xué)接受的是同一個廢水處理項目的工藝流程設(shè)計，這兩組同學(xué)分別闡述其廢水處理方案，其他組的同學(xué)提問，并指出方案有什么優(yōu)點、有什么缺點，最后教師講解實際工程項目的工藝流程及運行過程中有哪些優(yōu)缺點。通過以上三個層次學(xué)習(xí)任務(wù)的講解和討論，使學(xué)生真正掌握水污染控制工程設(shè)計的內(nèi)涵。

2.3 課后教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計

課后主要是在線上平臺布置作業(yè)和設(shè)置章節(jié)測試，章節(jié)測試是一章教學(xué)結(jié)束后，章節(jié)測試題發(fā)布出來，發(fā)布周期一般設(shè)定為一周，讓學(xué)生在這一周內(nèi)的任何時間在規(guī)定時間內(nèi)答題，系統(tǒng)自動保存并提交，以便掌握學(xué)生對知識點的掌握情況。

3 課程考核評價方法設(shè)計

科學(xué)合理的考核評價方式是翻轉(zhuǎn)式教學(xué)教學(xué)效果的重要保障[1]，本課程的考核平時分占到60%，期末考試占40%。平時成績又分為幾個部分：

(1)課前預(yù)習(xí)后，根據(jù)預(yù)習(xí)知識點在線上平臺的討論區(qū)向老師或同學(xué)提問，根據(jù)學(xué)生提問及參與討論情況給分，占總分比例的10%；

(2)小組課程任務(wù)講演，本課程每個小組設(shè)置4個任務(wù)，課堂上任課老師隨機在各小組請一位同學(xué)講解其小組合作完成的任務(wù)，其任務(wù)完成情況、講演的熟練程度作為全組的平時分評定依據(jù)，旨在各小組同學(xué)相互督促參與到小組的任務(wù)中，該部分占總分的30%；

(3)線上平臺上，各章節(jié)測驗完成情況占總分的10%；

(4)課后作業(yè)的完成情況占10%。

通過上述平時成績的分布，強化采用過程性考核，減弱期末考核的方式，全面考核學(xué)生技能掌握情況，小組協(xié)作情況和解決問題分析問題的能力。期末考核主要考核基本感念和基本理論。

4 結(jié) 語

以超星學(xué)習(xí)通為線上課程平臺，對《水污染控制工程》課程教學(xué)進行了初步改革探索。經(jīng)過幾個學(xué)期的教學(xué)實踐，翻轉(zhuǎn)式教學(xué)已初顯成效，學(xué)生課堂參與度和學(xué)習(xí)積極性明顯提高。