《水污染控制工程》翻轉課堂教學方法設計與實踐

廖德祥

(上海海事大學 海洋科學與工程學院,上海 201306)

人才培養是新時期高等學校五大基本職能之一，而高校的課堂教學環節是人才培養的重要組成部分。目前的課堂教學方式主要以教師為主，教師將知識點灌輸給學生，與學生互動較少；另外，評價方式較為單一，不利于調動學生學習的積極性與主動性[1]。近些年，基于慕課[2]、超星學習通[3]、雨課堂[4]等平臺的混合式翻轉課堂教學方法改革在全國如火如荼的進行，翻轉課堂教學模式借助現代化信息技術實現線下和線上相結合的教學模式，倡導學生主動學習，培養學生學習興趣，大大提高教學效率[5]。本文主要對《水污染控制工程》課程依托互動教學環境開展翻轉式教學模式的研究，從翻轉式課堂教學環境、教學內容設計及評價方法三方面對本課程線上線下混合式翻轉課堂教學改革與實踐進行了初步探討。

1 上海海事大學互動式教室教學環境介紹

1.1 互動教室建設背景

互動教室建設是以培養具有高智能和創造力的人才為導向，利用信息技術再造傳統課堂教學流程，從而實現個性化與智慧化的教與學，為學校構建基于智能終端的教學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理念，具體組成如下：

1.2.1 互動課堂

互動已經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、人與環境、人與資源等方面的互動。具體包含：

(1)多變模式、組織靈活，打破傳統靜態教學空間，滿足多樣的學習空間需求；

(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知識，互動打破傳統的單向教學；

(3)多屏展示、實現設備之間的無縫鏈接與資源共享，打造研討式、體驗式的創新教學環境與科創互動空間；

(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，實現多用戶交互任務協作。

1.2.2 線上平臺

線上平臺依賴于大數據、學習分析等技術，實施學情診斷分析和資源智能推送，開展“云+端”學習活動與支持服務，進行學習過程記錄和多元智能評價，助力混合式教學改革與實踐。

課前，引導學生預習、學生掌握節奏、檢測預習下效果、建立小組討論及解疑；

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

課后，學生利用平臺提供的課外閱讀、課程作業，對學習內容進行深化知識理解、重點難點提高、知識內化順應，教師根據學生反饋信息可以對學習針對性指導。

課外，學習者可以進行自主探究式學習、將課堂所獲理論應用到實踐中，實現理論實踐一體化、個性化拓展、在線互動答疑、社交學習、學習社交。

2 翻轉課堂教學內容設計

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

2.1 課前線上平臺導學

教師上課前把全班30個左右的學生分為6個學習小組，并提前一周把學習任務、相應教學資源，包括教學課件、微課視頻、設備運轉視頻或動畫、預習測試題等上傳教學平臺，各小組的學生在線上自主自學相應知識，并就預習中遇到的問題，在平臺討論區向老師或同學提問；教師在平臺上設置預習測試，學生可通過預習測試發現自己的不足，從而在課堂上做到“心中有數”。教師通過查看平臺上學生預習情況，了解內容的難點，在課堂上做到“有的放矢”。

課前學習任務從易到難分三個層次:

一是基礎知識的理解，任務較容易，比如活性污泥法及活性污泥工藝的演替部分，全班同學都必須課前在學習通平臺自學活性污泥的概念、組成等基礎知識，同時將傳統推流式曝氣池、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，各小組根據自己的任務完成PPT，用于課中匯報，各小組的任務及要求見表1。

表1 翻轉課堂活性污泥法基礎知識預習要求及小組任務Table 1 Preview requirements and group tasks of basic knowledge of activated sludge process in flipped class

二是設置知識點相關的討論題，任務有一定的難度，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課堂設計范例。

表2 翻轉課堂活性污泥工藝運維知識點討論題任務設置Table 2 Task of discussion questions on operational and maintenance knowledge points of activated sludge process in flipped class

表3 工業廢水處理知識點翻轉課堂小組任務設計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，提煉素材設置相應的廢水處理工程項目，學生通過所學理論知識、查閱文獻找到該廢水的處理方法，提出該廢水的處理工藝，這一任務難度較大，培養學生應用水污染控制工程專業知識，發現、表達和解決廢水處理的復雜工程問題并獲得有效結論的能力。表3是工業廢水處理知識點各學習小組任務的設計。

2.2 課中教學過程設計

翻轉式課堂教學課中設計是以學生為“中心”[6]，根據課前學習任務的設置情況，課堂翻轉教學安排有所差異。針對第一類簡單任務(基礎知識點的理解)，教師根據學生預習測試的結果及線上討論區學生提問的主要問題，進行有針對性的講解，讓學生更深入的掌握相關知識點。如表1中的小組任務，各小組課堂上講解其準備的曝氣池知識點內容，并布置2～3個問題，供全班同學討論，最后教師點評講解，讓學生們深入掌握曝氣池的原理、結構、優缺點等；針對第二類討論題學習任務的課堂教學，課中各小組相對而坐，全體同學對某個討論題展開討論，可以手機現場查閱相關資料，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的小組由于有一周的準備時間，對該討論題理解更深刻，由這組同學負責最后詳細解答該問題；最后教師總結該討論題的要點，并強調同學們應該掌握的重點；針對第三類廢水處理工程項目方案的學習任務，如表3所示，每兩組同學接受的是同一個廢水處理項目的工藝流程設計，這兩組同學分別闡述其廢水處理方案，其他組的同學提問，并指出方案有什么優點、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缺點。通過以上三個層次學習任務的講解和討論，使學生真正掌握水污染控制工程設計的內涵。

2.3 課后教學環節的設計

課后主要是在線上平臺布置作業和設置章節測試，章節測試是一章教學結束后，章節測試題發布出來，發布周期一般設定為一周，讓學生在這一周內的任何時間在規定時間內答題，系統自動保存并提交，以便掌握學生對知識點的掌握情況。

3 課程考核評價方法設計

科學合理的考核評價方式是翻轉式教學教學效果的重要保障[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)課前預習后，根據預習知識點在線上平臺的討論區向老師或同學提問，根據學生提問及參與討論情況給分，占總分比例的10%；

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

(3)線上平臺上，各章節測驗完成情況占總分的10%；

(4)課后作業的完成情況占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，全面考核學生技能掌握情況，小組協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 語

以超星學習通為線上課程平臺，對《水污染控制工程》課程教學進行了初步改革探索。經過幾個學期的教學實踐，翻轉式教學已初顯成效，學生課堂參與度和學習積極性明顯提高。