“翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)在固液分離課程中的實(shí)踐

江 鋒，韓海生，唐鴻鵠

（中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙 410083）

隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，教育模式也在不斷地改變和更新[1-2]。傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，而“翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)則被認(rèn)為是目前比較先進(jìn)和有效的教學(xué)模式?！胺D(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)模式以學(xué)生為中心，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和思維能力，具有廣闊的應(yīng)用前景[3-4]。固液分離是礦物加工工程和化工工程等專業(yè)中重要的課程之一，其理論與實(shí)踐密切相關(guān)，涉及物理、化學(xué)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域[5]。傳統(tǒng)固液分離課程注重理論知識(shí)的講解和板書，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低，難以掌握實(shí)際應(yīng)用技能。因此，如何提高固液分離課程的教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力，成為當(dāng)前需要研究和探索的問(wèn)題。本文通過(guò)“翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)有關(guān)固液分離的基本知識(shí)，并在課堂上以小組形式進(jìn)行PBL 教學(xué)，提出解決問(wèn)題的方案。該模式在重力沉降技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)獲得了較好的教學(xué)反饋，可為改善固液分離課程教學(xué)效果提供新思路。

1 “翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)模式分析

1.1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

翻轉(zhuǎn)課堂是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，其基本原理是將傳統(tǒng)的課堂授課與作業(yè)調(diào)換順序，即先讓學(xué)生在課外學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，再在課堂上進(jìn)行討論、互動(dòng)和實(shí)踐[6-8]。其主要特點(diǎn)包括：①學(xué)生主導(dǎo)。翻轉(zhuǎn)課堂強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)性和自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)生在課外自主學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，通過(guò)在線視頻、閱讀材料等途徑獲取知識(shí)。②課堂互動(dòng)。在課堂上，教師主要發(fā)揮指導(dǎo)和引導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究、討論和實(shí)踐活動(dòng)，通過(guò)互動(dòng)和合作來(lái)深入理解知識(shí)，鞏固學(xué)習(xí)成果。③個(gè)性化學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂支持學(xué)生在自己的節(jié)奏和興趣下學(xué)習(xí)，同時(shí)提供了反饋機(jī)制，讓學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)效果有更清晰的認(rèn)識(shí)。

1.2 PBL 教學(xué)模式

PBL 是一種以問(wèn)題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方法，其基本原理是通過(guò)探究和解決實(shí)際問(wèn)題來(lái)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和能力發(fā)展[9]。其主要特點(diǎn)包括：①問(wèn)題導(dǎo)向。PBL 的學(xué)習(xí)過(guò)程以問(wèn)題為核心，學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)、探究、討論和實(shí)踐來(lái)解決問(wèn)題，不僅能夠掌握知識(shí)，還能夠提高解決問(wèn)題的能力。②學(xué)生中心。PBL 強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性和自主性，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中是主導(dǎo)者，能夠根據(jù)自己的興趣和需求來(lái)學(xué)習(xí)和探究。③合作學(xué)習(xí)。PBL 注重學(xué)生之間的互動(dòng)和合作，通過(guò)小組學(xué)習(xí)、討論和協(xié)作實(shí)踐來(lái)促進(jìn)學(xué)生的思考。④實(shí)踐性學(xué)習(xí)。PBL 重視學(xué)生的實(shí)踐能力和實(shí)際應(yīng)用能力，讓學(xué)生通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題來(lái)獲得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和能力提升。

1.3 “翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)模式

“翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)模式，結(jié)合了兩者優(yōu)點(diǎn)，讓學(xué)生既能自主學(xué)習(xí)和探究，又能在課堂上實(shí)踐和互動(dòng)。相比于傳統(tǒng)課堂教學(xué)，“翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)模式具備以下優(yōu)勢(shì)：①該模式采用多種教學(xué)方法，讓學(xué)生在探究和實(shí)踐中學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)生的參與度。②該模式注重學(xué)生的實(shí)踐探究和實(shí)際問(wèn)題的解決，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。③該模式鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上提問(wèn)、交流和合作，促進(jìn)師生之間的互動(dòng)和合作，加強(qiáng)師生之間的聯(lián)系和溝通。④該模式采用自主學(xué)習(xí)的方式，讓學(xué)生按照自己的興趣和需求學(xué)習(xí)，更好地滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

然而，正是由于翻轉(zhuǎn)課堂和PBL融合教學(xué)模式自身的性質(zhì)與特點(diǎn)，這種新型教學(xué)模式也容易引發(fā)一些問(wèn)題，需要教師特別注意：①該模式依賴于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐探究，學(xué)習(xí)質(zhì)量難以保證。②有些學(xué)生可能缺乏積極參與的意愿，導(dǎo)致學(xué)生參與度不夠。③該模式需要教師在課前為學(xué)生準(zhǔn)備相關(guān)的學(xué)習(xí)材料和資源，并且需要教師在課堂上引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，因而教師需要投入更多的時(shí)間和精力。④學(xué)習(xí)成果難以評(píng)估。

2 “翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)模式在“固液分離”課程中的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

2.1 教學(xué)對(duì)象與內(nèi)容

本次新模式下固液分離課程的教學(xué)對(duì)象為中南大學(xué)2020 級(jí)礦物加工工程專業(yè)本科生，共85 人；教學(xué)內(nèi)容為課程第四章第一節(jié)：重力沉降技術(shù)。

2.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)如圖1 所示，包括：①前期準(zhǔn)備：在課程開始前，教師為學(xué)生準(zhǔn)備了一份翻轉(zhuǎn)課堂教材，包括視頻講座、課程文檔和相關(guān)鏈接，以便學(xué)生自主學(xué)習(xí)。②翻轉(zhuǎn)課堂階段。學(xué)生自主學(xué)習(xí)有關(guān)重力沉降的基本概念，觀看相關(guān)視頻，閱讀文檔資料。這一階段的主要目的是讓學(xué)生建立初步的理論基礎(chǔ)。③課堂互動(dòng)。學(xué)生以小組為單位進(jìn)行PBL環(huán)節(jié)。教師提出實(shí)際問(wèn)題——如何設(shè)計(jì)一個(gè)高效的重力沉降裝置來(lái)處理廢水，學(xué)生須運(yùn)用其翻轉(zhuǎn)課堂所學(xué)知識(shí)、新思路，提出解決問(wèn)題的方案。④成果展示。各小組向全班展示其解決方案，分享思考過(guò)程。⑤講師點(diǎn)評(píng)：教師點(diǎn)評(píng)每小組的表現(xiàn)，指出其創(chuàng)新之處和改進(jìn)之處。這有助于學(xué)生不斷提高解決問(wèn)題的能力。

圖1 “翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)模式下重力沉降技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

2.3 教學(xué)實(shí)踐

①課前提前一周準(zhǔn)備了孫體昌老師主編的固液分離電子版教材、平流式沉降槽、豎流式沉降槽、濃密機(jī)的介紹視頻，上傳到中南大學(xué)在線教育平臺(tái)并在課程微信群里通知學(xué)生提前自主學(xué)習(xí)重力沉降技術(shù)相關(guān)知識(shí)。②課堂上，首先提出問(wèn)題：平流式、豎流式、輻流式沉降槽各自的優(yōu)缺點(diǎn)？針對(duì)大、中、小型選礦廠應(yīng)該如何選擇重力沉降設(shè)備？組織學(xué)生以5 人為一組進(jìn)行討論，討論時(shí)間設(shè)為15 分鐘，并要求在討論結(jié)束后每小組各指派一名成員進(jìn)行方案展示。③討論結(jié)束后，每小組輪流進(jìn)行方案分享，學(xué)生從三種類型重力沉降設(shè)備的工作原理、工作過(guò)程及結(jié)構(gòu)構(gòu)造等角度分析了它們的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，并以此討論出不同類型選礦廠適宜采用的重力沉降設(shè)備。學(xué)生在分享過(guò)程中基本做到有據(jù)可依，部分組別進(jìn)一步延伸到選廠經(jīng)濟(jì)效益、投資成本等方面進(jìn)行綜合考慮。④每小組分享結(jié)束后，教師都進(jìn)行了簡(jiǎn)單的點(diǎn)評(píng)，對(duì)積極思考問(wèn)題方面給予肯定，同時(shí)也提出了改進(jìn)空間，如部分同學(xué)僅考慮操作的連續(xù)性，為小型選礦廠選擇豎流式沉降槽，而忽略選廠的處理規(guī)模、投資成本等方面。

2.4 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

在應(yīng)用“翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)模式后，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)考試成績(jī)和學(xué)生反饋調(diào)查發(fā)現(xiàn)，新模式能顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和問(wèn)題解決能力。表1 反映了2019 級(jí)與2020級(jí)礦物加工工程專業(yè)本科生在重力沉降技術(shù)知識(shí)點(diǎn)上的考試成績(jī)對(duì)比情況，據(jù)此可以發(fā)現(xiàn)新教學(xué)模式有效改善了學(xué)生的技術(shù)知識(shí)領(lǐng)悟能力。通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)和討論，學(xué)生之間能相互啟發(fā)和幫助，共同解決問(wèn)題，這增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)樂(lè)趣，提高了學(xué)生的合作精神和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

表1 傳統(tǒng)教學(xué)模式與翻轉(zhuǎn)課堂+PBL 融合教學(xué)模式的教學(xué)效果對(duì)比

3 “翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)模式在固液分離課程中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)策略分析

“翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)模式在固液分離課程中的應(yīng)用雖然有許多優(yōu)勢(shì)，但也存在一些問(wèn)題，需加以改進(jìn)。

3.1 優(yōu)點(diǎn)

①學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)固液分離的基本概念，觀看教學(xué)視頻、閱讀相關(guān)文檔，并參考在線資源，這使得學(xué)生能在自己的節(jié)奏下學(xué)習(xí)，深入探索自己感興趣的主題。②在PBL課堂互動(dòng)階段，學(xué)生以小組為單位解決一個(gè)具體問(wèn)題，激發(fā)了學(xué)生的實(shí)際問(wèn)題解決興趣，培養(yǎng)了其工程應(yīng)用能力。③PBL 強(qiáng)調(diào)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作，學(xué)生需要共同探討問(wèn)題、提出解決方案并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新思維能力。④教師可以采用多種評(píng)估方法，如小組展示、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、口頭答辯和個(gè)人反思，更全面地評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，而不僅僅是依賴于傳統(tǒng)考試。

3.2 缺點(diǎn)

①一些學(xué)生可能不擅長(zhǎng)自主學(xué)習(xí)，缺乏自主學(xué)習(xí)技巧，導(dǎo)致他們課下學(xué)習(xí)時(shí)經(jīng)常遇到困難。②PBL 要求學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題，但有時(shí)學(xué)生可能需要時(shí)間來(lái)適應(yīng)這種學(xué)習(xí)方式。③翻轉(zhuǎn)課堂需要制作大量的資源，如教學(xué)視頻和文檔資料，以及管理在線資源，這增加了教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)。④教師需要掌握翻轉(zhuǎn)課堂和PBL的教育技巧，而相關(guān)培訓(xùn)和專業(yè)發(fā)展需要時(shí)間和資源。

3.3 改進(jìn)策略分析

①制定個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑，以滿足不同學(xué)生的需求。提供額外的支持和資源，以幫助那些需要更多幫助的學(xué)生。②提供更明確的問(wèn)題定義和解決方案選擇的指導(dǎo)，以確保學(xué)生能更好地理解問(wèn)題和解決方案。③將不同領(lǐng)域的知識(shí)整合到課程中，使學(xué)生能更全面地理解和應(yīng)用固液分離技術(shù)。④提供更多的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)地經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠親自操作設(shè)備、觀察和測(cè)試固液分離過(guò)程。

4 結(jié)論

本論文通過(guò)對(duì)“翻轉(zhuǎn)課堂+PBL”融合教學(xué)模式在固液分離課程中的實(shí)踐進(jìn)行研究和評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)這種教學(xué)模式能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。然而，新模式的應(yīng)用也面對(duì)一些挑戰(zhàn)，如教師教學(xué)負(fù)擔(dān)增加和學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力不足。因此，需要進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量，推動(dòng)教育教學(xué)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展。