翻轉課堂模式在污染控制類課程案例教學中的應用

張萌 俞元春 李萍萍

[摘 要]該文立足前沿污染修復技術，將翻轉課堂教學理念引入污染控制類課程的案例教學中，構建“案例教學”與“翻轉課堂”相結合的以自主研習討論為主的教學模式，提出在水土污染控制新技術與案例課程中實施“課前知識傳遞、課上知識內化、課后知識應用”的翻轉課堂教學策略。借鑒翻轉課堂在激發學生主觀能動性上的優越性，克服目前案例教學中存在的依賴有限課堂時間、學生對案例理解不足、獨立思考性與討論參與度不足等困境，促進教學改革。

[關鍵詞]翻轉課堂;案例教學;污染控制

[基金項目]2017年度歐盟Erasmus+項目“Training Capacities in Agriculture and Urban-Rural Interactions for Sustainable Development of Megacities （TAURUS）”（586247-EPP-1-2017-1-IT-EPPKA2-CBHE-JP）;2019年度南京林業大學標志性成果培育項目“基于國家需求的環境類研究生高水平國際化人才培養模式創新與實踐”（[2019]3-41）

[作者簡介]張 萌（1989—），女，湖北潛江人，博士，南京林業大學生物與環境學院講師，碩士生導師（通信作者），主要從事環境污染化學研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）33-0278-03[收稿日期] 2020-01-14

綠水青山就是金山銀山，通過污染治理和生態恢復，生態環境劣勢也能轉化為生態經濟優勢。在全面推進我國生態文明建設的實踐中，如何培養能夠滿足國家重大需求的高素質環境治理人才已成當務之急。

污染控制類課程是主要講授污染防治的基本概念、技術原理以及典型工藝和主要設備的一系列核心專業課，是環境科學與工程專業課程體系中的重要組成部分，主要包括水、大氣、物理性污染控制工程，土壤修復技術以及固體廢棄物處理與處置。為了培養理論水平高、實踐能力強的環境專業人才，深化理論與實踐的結合，南京林業大學環境科學專業開設水土污染控制新技術與案例專業特色必修課，在介紹受污染土壤、地下水、地表水和濕地的物理、化學、生物與生態修復技術基本原理與工藝方法的基礎上，主要對近年來應用普遍或者新興的污染修復技術在實際中的應用案例進行分析。本文分析了該課程案例教學中存在的問題，介紹了該課程翻轉課堂教學模式的設計、實施效果和教學思考，以促進污染控制類課程教學方式與實踐的改革。

一、翻轉課堂與案例教學的異同

案例教學法與翻轉課堂都是教育領域公認的以學生為中心，能夠激發學生的自主學習性、注重互動交流的教學方式，是當前高校培養高素質應用型人才的重要手段[1]。案例教學法主要是以大量實際案例分析為依據，依靠學生自主探索和集體討論提高學生運用理論知識解決實際問題的能力，從而達到理論與實踐相結合，提升學生專業知識水平和實踐能力的目的。鑒于環境科學與工程是專業性非常強的實踐學科，案例教學法在環境學教育領域得到了廣泛應用[2]。翻轉課堂教學模式基于信息技術的發展，依托數字化學習資源，改變傳統教學流程，強調學生課外事先自主學習，課堂師生互動交流，踐行“先學后教、重學輕教”理念，使學生獲得更主動、更有參與感的學習體驗。鑒于翻轉課堂先進的教學理念和優越的教學成果，該模式在環境學諸多課程中得到實踐與應用[3]。案例教學法和翻轉課堂兩種教學方式都強調自主學習和參與式互動，不僅僅為了簡單的知識傳授，更以培養學生實踐能力為目標。筆者基于自身在水土污染控制新技術與案例課程中的教學實踐，總結得出傳統案例教學存在的主要問題是：傳統案例教學雖倡導師生互動，重在討論，但課堂時間有限，學生對理論知識理解不足，因而對案例的體驗與感悟不夠深刻，且依賴老師的思想固化，獨立思考性和討論參與度都很欠缺，導致教學效果不佳。翻轉課堂強調學習決定權從教師到學生的轉移，能夠充分利用課堂外的網絡學習，促進知識的傳遞。借鑒該理念，將更能夠推動深度的知識內化和互動交流，更加啟發學生探索問題、探究學習的能力，達到更好的案例教學效果。

二、水土污染控制新技術與案例課程翻轉課堂教學模式的設計與實施

（一）課前知識傳遞

包括教師精選案例、發布課前學習多媒體資料、學生自主預習三個階段。首先教師應以環境類人才的社會需求為導向，以針對性、實用性和時效性為要求，緊扣污染修復核心技術原理，篩選典型優質案例。其次是課前學習資料的設計。水土污染修復具有豐富的優質教學資源可供利用。內容上應涵蓋案例相關污染修復技術的基本原理、工藝思路、工程化設施等重要理論知識，并對重難點予以標注。形式上包括視頻、音頻、動畫、文本等多方面設計，注重生動性與知識性的結合。此外，在明確教學目的和目標的基礎上，提前掌握學生目前的知識儲備情況，構建合理的教學內容體系。以短小精悍的教學視頻為核心，采用PPT形式輔助，對案例及相關知識點設計可視化、情景化、趣味性的多媒體學習資源包，進行在線發布。最后，在學生自主預習時，在課前學習資料中以“提出問題”的方式引導學生自主學習與思考。例如，在介紹超積累植物這一生物修復技術的背景知識后，可引入問題“為什么某些植物能夠大量吸收有毒重金屬”，啟發學生對問題的思考，引導學生深刻理解生物是如何調整自身以適應環境變化的，并深入了解現代科學技術的進步是如何改造生物以資源化利用的。這種對科學問題的思考比灌輸式的傳授知識能達到更好的教學效果。比如“為什么該污染場地要選擇這種修復技術，是否有其他選擇？”幫助學生帶著這樣的問題去消化吸收案例，初步了解所選用技術方法對案例場地污染特征的適用性。

翻轉課堂的實施，改變了原先以課堂案例分析為主的文本教學，引導學生課前對理論知識與配套案例進行思考，形成個人看法，記錄疑難問題，在線反饋給任課教師，便于教師了解學生預習的情況，掌握學生學習的疑難點，在課堂上有針對性地因材施教。

（二）課上知識內化

自主探索、研習討論是案例教學的中心環節。首先以小組討論的形式，3～5人一組，對各自課前學習中遇到的疑難點展開討論。然后在小組討論的基礎上，進行班級討論，匯集全部學生的觀點。在這個過程中，教師應作為觀察者和指導者，鼓勵大家進行頭腦風暴，提高團隊交流熱情，引導不同組學生之間互相進行解答和研討，從不同角度和層次對教學案例進行分析和探討。最后教師要對學生普遍疑惑的問題進行深度解釋，對討論結果進行歸納總結，對核心知識點進行梳理。筆者在水土污染控制新技術與案例課程的翻轉課堂教學過程中發現，學生基于之前專業知識學習的積累，結合課前自主學習和課上小組討論，基本可以理解并掌握水土環境物理、化學、生物和生態修復技術的基本原理及工藝流程;但普遍對各種污染修復技術的適用性掌握不夠，即面對實際案例中具體場地的污染特征和修復目標，不能根據各修復技術的適用條件和優缺點選擇適宜的技術方法、工程措施和設備，不能制定合理的工藝流程及參數。針對這一問題，教師應著重講解污染源或者污染場地的環境條件對各種修復技術的限制，比如，地下水的抽出處理技術要求污染源必須封閉，空氣注入技術不能在低滲透性土壤或高粘土含量的地區使用，可滲透反應墻技術對當地水文地質條件要求高等;重點比較不同修復技術適用或不適用的污染物，并就不同修復技術的工程投資、監測、運轉與維護及工程完成后可能造成的生態環境影響比較利弊，幫助學生深刻理解不同修復技術的具體運用，以提高學生靈活應用各種污染修復原理、方法和技術分析和解決實際環境問題的綜合能力。因此，根據課前預習情況和課堂討論情況，教師可減少對基本原理的講解，更多地強調教學重點和疑難點，更加合理地分配課堂教學時間。翻轉課堂模式的實施使得教師充當輔助的角色，學生成為主體，實現教學相長，學生可以集體分析問題，完成知識內化。

（三）課后知識應用

課后環節是對整個學習過程的鞏固和提升。課堂教學后，教師可以引領學生將所學知識實際運用于實驗、科研項目、大學生科創和畢業論文等實踐環節，并以此方式考核學生的學習情況，評價他們的學習效果。同時，能夠增強學生對課程內容的理解，更重要的是能夠加強學生對當代科學問題的把握，提高對科學研究的興趣，促使學生在思考和領會課程知識的過程中，培養良好的科學素養。筆者在水土污染控制新技術與案例課程教學中，讓學生依據所學水土污染修復原理，從自身生活中設計修復方案。比如，選擇宿舍樓里的生活污水或者學校附近的河流水，進行基本理化性質的測定，針對污染特征設計并提交書面實驗方案，促使學生在課題設計中靈活應用理論知識，充分發揮實踐能力。高校大學生科技創新項目為學生學以致用的實現提供了良好的平臺，引導學有余力、有興趣的學生申請相關的研究課題。在本課程實踐中，已申報獲批“生物炭吸附-微生物降解聯合修復技術在多環芳烴污染土壤中的應用”和“農田重金屬污染土壤的化學淋洗修復研究”等項目，通過文獻檢索、研究方案設計、數據分析和討論以及論文撰寫，全面提高學生的科研創新能力。

三、翻轉課堂在污染控制類課程案例教學中應用的教學思考

（一）實施效果

為了了解上述“翻轉課堂”和“案例教學”相結合教學模式的實施效果，筆者采用問卷調查方法從學習興趣和主動性，師生交流和課堂氛圍，表達自己觀點，團隊協作與溝通能力，掌握專業知識，發現、分析、解決問題的能力，獲得就業資訊等角度全面調研學生對該模式實施的認可度和滿意度。以水土污染控制新技術與案例課程兩輪次教學為例，對南京林業大學2016、2017級環境科學專業共58名學生在課程結束后發放調查問卷，回收58份，回收率100%。由下表可知，有96%的學生接受將翻轉課堂教學方式應用于污染控制課程案例教學中，并認為該模式在提高教學效果、改善課堂氛圍等方面效果顯著，對掌握專業知識，發現、分析、解決問題的能力，激發學習興趣和主動性方面具有良好的促進效果。

（二）教學反思

翻轉課堂先進的教學理念和顛覆的教學模式在廣泛的教學實踐中取得了良好的效果，但其成功實施對教師和學生都有很高的要求。

在翻轉課堂實施過程中，教師首先需要提供課前學習資料，這就要求教師具備較高的視頻等多媒體制作水平和較強的知識整合能力。其次，污染控制技術和修復工程案例眾多，知識點廣泛，且更新速度快，意味著教師需要具備豐富的知識儲備。一方面要根據前沿熱點和教學過程中學生的反饋，不斷完善和改進案例庫及關聯知識點的多媒體學習資源包;另一方面只有依靠強大的知識支撐，教師才能把控好課堂上的教學過程，充分發揮啟發、引導、溝通、解惑的作用。因此，翻轉課堂在污染控制類課程案例教學中的應用，需要廣大教師在加強教學科研業務水平的同時，提高多媒體教學資源的設計和開發能力，并且應善于并廣泛借助慕課、微課、在線學習社區等共享平臺[4]，利用好豐富的互聯網優質教學資源。此外，在課堂上要注意駕馭自己的角色，防止過多地參與到單向知識輸入的講解中，留給學生更多可以自由發揮的討論時間，提高課堂時間的利用效率，在保障學生主體地位的同時，也絕不可忽略教師的指導作用。

由于學生自身約束力的不同，其自主學習的效果差異較大;并且，學生依賴老師的固化思想和習慣造成翻轉課堂教學模式實踐中的另一缺點，即學生的主觀能動性有待進一步提高。課堂教學的翻轉就要求學生積極轉變學習觀念，變被動為主動，加大力度培養和提升自主學習能力。

四、結語

鑒于案例教學和翻轉課堂在教學理念上的高度一致性，在充分掌握各自規律與方法的基礎上，將二者有機結合起來。借鑒翻轉課堂在激發學生學習積極性和主觀能動性方面的優越性，讓學生發揮課堂主導性作用，有效彌補實施單一案例教學時學生討論參與度不高的弊端。“翻轉課堂”與“案例教學”相結合的教學模式對于提升污染控制類課程教學質量，提高學生專業知識水平和實踐能力具有重要的意義。在今后的教學實踐中，應圍繞探討案例庫建設、課前學習資料資源獲取、討論式課堂、考核評價方式等問題，進一步優化教學策略。

參考文獻

[1]張愛琴，劉東霞，宿麗霞.基于案例教學的翻轉課堂教學模式設計與應用研究—以“工商管理案例分析”課程為例[J].工業和信息化教育，2017，（01）：58-63.

[2]張玉潔，曹子昂，周守勇，等.淺議案例分析法在“環境工程學”課程教學中的應用—以淮陰師范學院環境科學專業教學改革為例[J].廣東化工，2018，45（20）：177-178.

[3]汪城墻，韓悅，杜秉海，等.翻轉課堂在環境工程微生物學教學中的應用[J].科技視界，2018，（28）：187-189.

[4]齊丹，汪莉，王玉杰，等.翻轉課堂模式在環境微生物學實驗教學中的應用研究[J].中國教育信息化，2019，（10）：61-63.

Application of Flipped Classroom Model in the Case Teaching of Pollution Control Courses

ZHANG Meng， YU Yuan-chun， LI Ping-ping

（College of Biology and Environment， Nanjing Forestry University， Nanjing， Jiangsu 210037， China）

Abstract： In order to introduce the flipped classroom model into the case teaching of pollution control courses and to establish a teaching model that combines case teaching and flipped classroom， which is mainly based on independent study and discussion， this paper proposes a flipped classroom teaching strategy of "knowledge transfer before class， knowledge internalization in class， knowledge application after class" in the course of Water and Soil Pollution Control Technology and Cases. Taking advantages of flipped classroom in stimulating students' subjective initiative， this teaching model overcomes the difficulties in current case teaching， such as limited classroom time， students' insufficient understanding of cases as well as lack of independent thinking and participation in discussion， and hopes to promote the teaching reform.

Key words： flipped classroom; case teaching; pollution control