基于翻轉(zhuǎn)課堂的環(huán)境監(jiān)測課程線上線下混合教學(xué)模式探索

董怡華，楊杰，高丹，藺昕，魏建兵

（沈陽大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，沈陽 110044）

環(huán)境監(jiān)測是本科院校環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)主干課[1-2]。該課程具有基礎(chǔ)性強(qiáng)、理論性強(qiáng)、時代感強(qiáng)、實踐性強(qiáng)等特點[3-4]，是一門涵蓋監(jiān)測點布設(shè)、樣品采集、分析測試和監(jiān)測質(zhì)量控制與保證的系統(tǒng)性學(xué)科，為諸多后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供重要的支撐[5]。該課程的主要任務(wù)在于使學(xué)生熟練掌握現(xiàn)場調(diào)查→監(jiān)測方案制訂→優(yōu)化布點→樣品采集→運(yùn)送保存→分析測試→數(shù)據(jù)處理→綜合評價的環(huán)境監(jiān)測全過程相關(guān)基本理論知識和實際操作技能，為學(xué)生未來從事環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的工作打下堅實基礎(chǔ)[6-7]。然而，以教師為主體的環(huán)境監(jiān)測課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式存在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)組織形式和教學(xué)活動角色等單一化的弊端，導(dǎo)致理想與現(xiàn)實、觀念與行為之間相互脫節(jié)，不能充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性思維，無法達(dá)到良好的教學(xué)效果[8-9]。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高環(huán)境監(jiān)測課程的實際教學(xué)效果，在有限課時內(nèi)使學(xué)生能夠牢固掌握環(huán)境監(jiān)測課程的基本理論知識和實際操作技能，有必要對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行反思和改革，構(gòu)建一種既能發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用，又能充分凸顯學(xué)生主體地位的新型教學(xué)模式，并在此基礎(chǔ)上循序漸進(jìn)地實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法的全面改革[10]。

一、線上線下混合教學(xué)模式存在的問題

“互聯(lián)網(wǎng)+”的快速發(fā)展推動高等教育發(fā)生了巨大變革[11-12]?；诰W(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的線上線下混合教學(xué)模式為高等院校專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)改革提供了一條新思路[13-14]。線上線下混合式教學(xué)是一種學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開展線上自主學(xué)習(xí)與教師線下課堂教學(xué)相結(jié)合，從而將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)與網(wǎng)上在線學(xué)習(xí)深度融合的教學(xué)模式[15-16]。該教學(xué)模式克服了傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式所存在的教學(xué)程序化、模式化、單一化，教學(xué)時間、空間有局限性，信息化資源和技術(shù)應(yīng)用不充分，忽視學(xué)生主體地位等一系列弊端，同時也彌補(bǔ)了慕課教學(xué)模式所具有的缺乏師生面對面互動，學(xué)生參與度不足、缺乏浸潤式學(xué)習(xí)體驗，學(xué)習(xí)管理難等缺陷[17]。相比而言，線上線下混合教學(xué)模式具有學(xué)習(xí)方式多元化，學(xué)習(xí)環(huán)境豐富多彩，教學(xué)時間、空間靈活，能夠充分發(fā)揮信息化資源和技術(shù)的作用等明顯優(yōu)勢，有效地突出了學(xué)生的主體地位，增強(qiáng)了學(xué)生的積極探索精神、團(tuán)隊協(xié)作意識和創(chuàng)造能力[18-19]。然而，該混合教學(xué)模式在實踐過程中存在教學(xué)內(nèi)容缺乏線上線下一體化設(shè)計。由于巨大的網(wǎng)絡(luò)信息量而導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)“迷航”現(xiàn)象，無法跟蹤評價學(xué)生的線上學(xué)習(xí)效果及教師線上教學(xué)能力有待提升等問題[20]。因此，如何利用現(xiàn)代信息化技術(shù)設(shè)計一種更加適合環(huán)境監(jiān)測課程特點的線上線下混合教學(xué)模式成為環(huán)境監(jiān)測課程教學(xué)改革亟待解決的問題。

二、基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合教學(xué)模式的設(shè)計方案

將環(huán)境監(jiān)測課程教學(xué)模式設(shè)計為線上線下翻轉(zhuǎn)式課堂，其設(shè)計思路為：（1）時間維度上按照課前、課中、課后和課外四個環(huán)節(jié)實施混合式教學(xué)；（2）學(xué)習(xí)場所上按照網(wǎng)絡(luò)在線預(yù)習(xí)課堂、線下理實一體教學(xué)課堂、課后在線復(fù)習(xí)課堂及課外拓展實訓(xùn)室等四個部分開展混合式教學(xué)；（3）學(xué)習(xí)目的與效果的設(shè)計包括知識學(xué)習(xí)與獲取信息、問題探究與技能訓(xùn)練、學(xué)習(xí)鞏固和知識拓展、技能熟練與技能提升四個循次而進(jìn)的階段。環(huán)境監(jiān)測課程線上線下混合教學(xué)模式的整體框架由課前線上自主學(xué)習(xí)、線下課堂知識內(nèi)化、課后線上作業(yè)強(qiáng)化和課外拓展實訓(xùn)提高四個部分構(gòu)成。通過診斷性評價、過程性評價、總結(jié)性評價來實現(xiàn)對學(xué)生的整體性評估。在整個過程中，以學(xué)習(xí)任務(wù)為明線，知識與技能、素質(zhì)培養(yǎng)為暗線開展教學(xué)。本課程設(shè)計的混合式教學(xué)實施方案具體過程包括以下幾點。

（一）開展課前線上課堂

課前在線課堂重在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和提出問題、解決問題的分析能力。學(xué)生課前通過線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺獲取知識，完成觀看名師慕課視頻、在線課前測試和線上討論等，為線下探究學(xué)習(xí)和實訓(xùn)為主的課堂打下學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。該教學(xué)環(huán)節(jié)的實施過程為，教師利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺或者手機(jī)APP 上的通知功能向?qū)W生布置線上預(yù)習(xí)任務(wù)。學(xué)生自主安排課外時間進(jìn)行課前線上學(xué)習(xí)，觀看視頻，主動獲取重要知識點，解決視頻和測驗中的問題，針對自己無法解決的問題，在網(wǎng)絡(luò)平臺的“討論區(qū)”向教師反饋。教師通過對線上學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，收集出錯率較高的知識點及討論區(qū)集中反饋的問題，確定線下課堂教學(xué)目標(biāo)和調(diào)整教學(xué)流程。

（二）實施課中線下理實一體課堂

課中線下理實一體課堂是通過師生互動實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的主課堂。線下課堂是一種有目的、有組織的信息交流活動，教學(xué)活動要能夠檢驗、鞏固、轉(zhuǎn)化線上知識的學(xué)習(xí)。在線下課堂中，教師起到指導(dǎo)與組織教學(xué)活動的作用，而學(xué)生是教學(xué)的主體對象和實踐者。教師需根據(jù)課前在線課堂學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，精心設(shè)計課堂教學(xué)任務(wù)與過程，做好引領(lǐng)討論、答疑解惑和總結(jié)點評工作。該教學(xué)環(huán)節(jié)的實施過程為：首先，教師根據(jù)學(xué)生課前線上預(yù)習(xí)遇到的重點、難點，有針對性地進(jìn)行深入講解，對出錯率較高的知識點及學(xué)生在線上“討論區(qū)”集中討論和反饋的問題，在課堂教學(xué)中重點突出地做出詳細(xì)講解，引導(dǎo)學(xué)生去掌握理解；然后，教師再根據(jù)課前預(yù)習(xí)中反饋的共性問題確定課堂教學(xué)任務(wù)，通過頭腦風(fēng)暴、創(chuàng)設(shè)意境或者案例的方式將任務(wù)融入其中，向?qū)W習(xí)小組發(fā)布任務(wù)，小組通過討論、分工協(xié)作、實踐操作等共同完成任務(wù)。教師在線下課堂中發(fā)揮教學(xué)引導(dǎo)、實時指導(dǎo)和考核評價的作用，促使學(xué)生更好地熟悉和掌握課堂所學(xué)的知識，訓(xùn)練學(xué)生的知識遷移和創(chuàng)新能力。

（三）課后在線課堂

課后在線課堂是對課中線下課堂知識的回顧與鞏固，同時考核學(xué)生對已學(xué)知識的掌握，從而達(dá)到強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果的目的，教師在此環(huán)節(jié)中起到線上輔導(dǎo)和課程網(wǎng)絡(luò)平臺管理的作用。其具體實施過程為：首先，教師根據(jù)課堂反饋發(fā)現(xiàn)學(xué)生掌握知識的相對薄弱環(huán)節(jié)，將某一特定知識點錄制的微視頻或多媒體課件等學(xué)習(xí)資源上傳至超星學(xué)習(xí)平臺并設(shè)置任務(wù)點，要求學(xué)生反復(fù)觀看并理解掌握；然后，教師根據(jù)學(xué)生線下課堂學(xué)習(xí)情況歸納總結(jié)，布置課后作業(yè)和課后實訓(xùn)任務(wù)，學(xué)生需要完成課后作業(yè)，對學(xué)習(xí)進(jìn)行反思總結(jié)；此外，教師也可將共性問題發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)平臺或微信群開展互動交流，實現(xiàn)隨時隨地答疑解惑。這種交流打破了線下課堂教學(xué)受時間和空間的限制，進(jìn)一步增強(qiáng)了教學(xué)效果。

（四）課外延續(xù)拓展實訓(xùn)

課后拓展實訓(xùn)需滿足學(xué)生個性化需求，可以將課內(nèi)學(xué)習(xí)和課外興趣相結(jié)合，理論與實踐相結(jié)合，學(xué)習(xí)與科研相結(jié)合，從而彌補(bǔ)線下課堂學(xué)習(xí)中存在的不足，達(dá)到拓展知識的目的。課外拓展實訓(xùn)方式靈活多樣，包括綜合實操訓(xùn)練、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽項目訓(xùn)練和科研課題訓(xùn)練等。其具體實施過程為，教師在網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布課外拓展實訓(xùn)任務(wù)、科研課題和各級技能競賽通知，學(xué)生根據(jù)自己的能力自主選擇參與，并綜合運(yùn)用所學(xué)知識獨立地、創(chuàng)造性地完成拓展訓(xùn)練任務(wù)。通過課外拓展實訓(xùn)，提高了學(xué)生的知識應(yīng)用能力、分析測試技能和科技創(chuàng)新能力，綜合素質(zhì)得到普遍提高。

三、環(huán)境監(jiān)測課程線上線下混合教學(xué)模式的實施案例

（一）構(gòu)建環(huán)境監(jiān)測課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

利用世紀(jì)超星信息技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司自主研發(fā)的“一平三端”智慧教學(xué)平臺，構(gòu)建適合學(xué)生線上學(xué)習(xí)的課程教學(xué)平臺。環(huán)境監(jiān)測線上教學(xué)平臺主要包括四個模塊。

1.“課程學(xué)習(xí)”模塊

課程學(xué)習(xí)模塊是整個教學(xué)模式的核心部分之一，其中包括電子教材、多媒體課件、授課視頻和微視頻等四個部分。電子教材主要是針對優(yōu)化整合后的環(huán)境監(jiān)測課程教學(xué)內(nèi)容編制。多媒體課件是根據(jù)整合后的教學(xué)內(nèi)容，采用PowerPoint、Flash 等軟件進(jìn)行演示。授課視頻為本課程授課教師線下課堂的全程授課錄像，授課視頻已進(jìn)行了剪輯整理。此外，根據(jù)學(xué)生掌握知識的相對薄弱環(huán)節(jié)，授課教師將某一特定知識點錄制成微視頻。電子教材、多媒體課件、授課視頻和微視頻均上傳至超星智慧網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

2.“實踐學(xué)習(xí)”模塊

實踐學(xué)習(xí)模塊的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)重點放在實踐虛擬仿真和內(nèi)容處理上，借助現(xiàn)代教學(xué)手段，把視頻、動畫、圖片和實物投影等有機(jī)地結(jié)合在一起。具體實施方式為把實驗指導(dǎo)書、儀器介紹、示范視頻和實驗仿真模擬等多媒體資源上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上，供學(xué)生課前在線預(yù)習(xí)時查閱和討論。而實驗仿真模擬系統(tǒng)則是通過對大型分析儀器如原子吸收光譜儀、氣相色譜、液相色譜和質(zhì)譜儀等裝置進(jìn)行虛擬仿真模擬操作，從而使學(xué)生熟悉這些分析儀器的操作原理、操作步驟和數(shù)據(jù)分析處理等。

3.“在線交流”模塊

依托學(xué)習(xí)通手機(jī)APP 實現(xiàn)教師和學(xué)生課內(nèi)外實時互動交流，教師和學(xué)生可以分別就理論課和實驗課中所遇到的疑惑、體會、建議等進(jìn)行交流和討論。在此模塊中，還可設(shè)置若干開放性的討論話題，例如在課堂教學(xué)前，設(shè)置一些和課堂內(nèi)容相關(guān)的主題，通過討論引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)新的知識；或者在課堂教學(xué)后，設(shè)置相關(guān)知識延伸性的主題，通過討論加深對課堂知識的理解。

4.“自我測試”模塊

該模塊含有課前小測驗、作業(yè)與期末考試3 個欄目，由選擇題、填空題、判斷題、簡答題、方案設(shè)計題和計算題等組成，將環(huán)境監(jiān)測課程的所有重點、難點涵蓋其中。在超星教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺上的作業(yè)區(qū)，每一章節(jié)均提供課前小測驗，與“課程作業(yè)”“課程考試”形成環(huán)境監(jiān)測課程的預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、鞏固和考核評估體系。學(xué)生進(jìn)入模塊后，系統(tǒng)隨機(jī)抽取題目，答題結(jié)束后提交試卷，對于填空題、簡答題、方案設(shè)計題和計算題給出標(biāo)準(zhǔn)答案供參考，對于選擇題和判斷題，系統(tǒng)自動打分并標(biāo)示錯題題號和正確答案。

（二）建設(shè)線上線下教學(xué)資源庫

教學(xué)資源庫是開展線上線下混合教學(xué)的前提和基礎(chǔ)，為有效實施混合式教學(xué)提供保障。教學(xué)資源庫的建設(shè)以資源共享為目的，從而促進(jìn)教學(xué)資源更好地為實際線上線下混合教學(xué)服務(wù)。環(huán)境監(jiān)測課程教學(xué)資源庫包括線上和線下課程資源庫兩部分，其素材均由授課教師上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺，供學(xué)生線上學(xué)習(xí)使用。環(huán)境監(jiān)測課程的線上線下教學(xué)資源庫見表1 和表2。

表1 環(huán)境監(jiān)測課程線上教學(xué)資源庫

表2 環(huán)境監(jiān)測課程線下教學(xué)資源庫

（三）建立環(huán)境監(jiān)測課程線上線下課程評價體系

環(huán)境監(jiān)測課程線上線下課程評價體系采用過程評價與總結(jié)性評價相結(jié)合的方法。其中，過程評價一方面基于學(xué)生課堂中的表現(xiàn)、線上教學(xué)視頻觀看情況、實驗操作情況；另一方面，在每個章節(jié)完成后，增加在線作業(yè)題，結(jié)合學(xué)生在線測試成績進(jìn)行進(jìn)一步評價；總結(jié)性評價基于學(xué)生期末考試試卷成績和實驗報告成績進(jìn)行評價。在整個教學(xué)過程中將學(xué)生的知識掌握能力、實踐能力、創(chuàng)新能力及分析解決問題的能力逐一作為考核重點，全面客觀地檢查學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握情況。具體體現(xiàn)在課程期末總成績，包括平時表現(xiàn)成績20%（觀看視頻10%+章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)5%+出勤5%）+網(wǎng)絡(luò)平臺作業(yè)成績20%（共計10 次作業(yè)）+實驗成績20%（共計5 個實驗）+期末試卷成績40%。

四、環(huán)境監(jiān)測課程線上線下混合式教學(xué)模式改革成效

環(huán)境監(jiān)測課程充分利用線上、線下兩個教學(xué)平臺，將課前、課中、課后和課外四個環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，拓展了學(xué)習(xí)的時間和空間。在線上線下混合教學(xué)實施過程中，課程教學(xué)團(tuán)隊基于實際問題的解決需要，按照循序漸進(jìn)的指導(dǎo)思想，不斷革新地開展教學(xué)研究。在每一輪教學(xué)研究與實踐后，教學(xué)團(tuán)隊都認(rèn)真總結(jié)前一輪教學(xué)實踐的優(yōu)缺點，在制訂下一輪的教學(xué)計劃過程中對教學(xué)模式進(jìn)行修改與完善，由此形成了一套具有特色的、教學(xué)效果良好的線上線下混合式教學(xué)新模式。環(huán)境監(jiān)測課程線上線下混合教學(xué)模式增加了課堂教學(xué)的直觀性和生動性，具有聲畫并茂、視聽結(jié)合、動靜相宜和感染力強(qiáng)的特點，使學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境變得豐富多彩，從而有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，強(qiáng)化感性認(rèn)識，加深對所學(xué)環(huán)境監(jiān)測課程知識的理解，提高了學(xué)習(xí)效果。環(huán)境監(jiān)測課程線上線下混合教學(xué)模式實施三年，在網(wǎng)絡(luò)平臺上推送各類學(xué)習(xí)資源129個，開展案例分析、小組討論、頭腦風(fēng)暴和項目實訓(xùn)等各類教學(xué)活動115次，為教學(xué)質(zhì)量的提高提供了有力支撐，在多次校教學(xué)督導(dǎo)組專家聽課中獲得高度評價，并受到2017—2019 級環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的歡迎和一致好評，普遍反饋這種教學(xué)模式增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的動力與自信。

五、結(jié)束語

基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下混合教學(xué)模式將師生面對面的課堂教學(xué)延伸至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，為學(xué)生提供了一個便于自學(xué)、自檢和收集有用信息的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共享平臺。線上教學(xué)具有學(xué)習(xí)時間自由，易于利用現(xiàn)代信息手段闡述知識點的優(yōu)點；線下課堂則具有引導(dǎo)學(xué)生主動思考，便于交流探討，浸入感強(qiáng)的優(yōu)點。課堂教學(xué)資源與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源相結(jié)合增加了課堂教學(xué)的直觀性和生動性，強(qiáng)化學(xué)生感性認(rèn)識，加深對所學(xué)知識的理解。采用線上線下雙線并行的模式開展教學(xué)，在一定程度上實現(xiàn)了所授課程的教學(xué)內(nèi)容信息化、師生交流互動的網(wǎng)絡(luò)化和課程管理的智能化，實現(xiàn)了立體、開放和多元化的教學(xué)環(huán)境，學(xué)生主體地位凸顯，師生互動得以提高，從而塑造了學(xué)生主體、教師主導(dǎo)的教與學(xué)互動新關(guān)系，鞏固了學(xué)生專業(yè)知識的掌握程度，提升了學(xué)生專業(yè)綜合技能，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題解決問題的能力。