基于創新型人才培養的翻轉課堂教學模式探索
——以“環境監測”課程為例

李 威，程 虎，李 川，俞元春

（南京林業大學 生物與環境學院，江蘇 南京 210037）

黨的十八大以來，國家對生態環境保護和生態文明建設日益重視，對生態環境保護人才的需求日益增加，同時對環境類人才的實踐創新能力也提出了更高的要求。“環境監測”是高等院校環境科學與工程專業的基礎核心課程，其主要是通過監測反映或影響環境質量的因素代表值，準確、及時、全面地反映環境質量現狀（或污染程度）及其變化趨勢，為污染物的防治、環境管理與規劃等提供科學依據。環境監測具有較強的綜合性、應用性和實踐性，其在環境科學與工程專業的人才培養過程中占有非常重要的地位。如何通過有限的理論和實驗課時，最大限度地培養學生分析與解決問題的能力和實踐創新能力，是環境監測教學面臨的一個重要問題。

另一方面，現代化信息技術的發展為改進人才培養模式，提升人才培養質量提供了重要支撐。翻轉課堂是近年來比較新且應用比較多的一種創新教學模式，它改變了傳統的“老師教、學生學”的教學模式，將學習的主動權從教師轉移給學生，能夠充分調動學生的積極性和主動性，有利于學生實踐創新能力的培養。本文主要探討翻轉課堂教學模式在“環境監測”課程中的應用，為培養能夠從事環境監測工作的創新型人才提供服務。

一、翻轉課堂教學模式的內涵及其優勢

翻轉課堂教學模式指利用現代信息技術的便利，教師把對知識的講解錄制成短小精悍的微視頻發送到學習平臺，學生利用課余時間自主學習相關知識，對于不理解的知識，可以查閱資料、利用網絡平臺和通信工具，或者帶到課堂上與老師和同學們進行交流。在課堂上寶貴且有限的時間里，教師主要通過對重點和難點的強化講解、對學生問題的答疑、引導學生對具體問題進行分析討論等，加強學生對知識的內化理解和應用，提高學生分析和解決問題的能力，培養學生的綜合素質。

相對于傳統的教學模式，翻轉課堂教學模式在創新型人才培養中具有獨特優勢：（1）短小直觀的視頻更容易引發學生的興趣，實現個性化教學。翻轉課堂中的微視頻是教師針對相關知識點制作的，一般具有時長短、內容完善、形象直觀等特點，能夠在短時間內引發學生的興趣，吸引學生的注意力。學習平臺上的微視頻課程不受上課時間地點的影響，可由學生根據自己的情況自由學習，培養學生的自主學習能力，實現個性化教學。（2）課堂互動拓展探究，培養學生的創新能力。相對于傳統的教學模式，課堂上有更多時間進行師生、生生互動。而且，在學生前期已學習了相關知識點視頻的基礎上，通過課堂互動，一方面能夠加深對知識的理解和內化，另一方面，通過教師引導主題性討論等，強化學生對理論知識在解決實際問題中的應用和理解，培養學生理論聯系實際、分析解決問題等創新能力。

二、“環境監測”課程教學中存在的問題

“環境監測”課程在環境類專業人才培養中具有舉足輕重的作用。但是，受傳統教學模式的限制，其課堂教學中仍存在一些問題。

第一，教學內容多為記憶性內容，學生興趣不高。環境監測教學內容廣泛，包括環境中的主要污染物及其性質、環境標準、監測方案、分析檢測方法、質量保障等，雖然具有較強的系統性，但在教學中各部分內容的關聯度較弱。在課堂教學中，學生不需要過多思考和分析，只需聽、記、背，學生興趣不高。因此，教師在教學過程中應注重講解知識點之間的整體性和各知識點的獨立性，引導學生從整體和部分兩方面思考問題，建立各部分內容的知識網絡。

第二，污染物分析測試方法側重于理論化講解，學生動手操作能力弱。環境監測課程中各種污染物質的分析測定是其中占比較重的一部分內容，這涉及大量科學儀器的使用，傳統課堂上對儀器和分析方法的原理以及測定步驟的講解，雖然可使學生對污染物的檢測分析方法產生一定的了解，但是對于具體的儀器使用和操作仍比較迷糊。再者，近年來現代分析技術的發展，一些大型儀器如液相色譜質譜聯用儀等在環境監測中的應用日益增多，但是由于大型儀器比較精密，在環境監測實驗課程中學生幾乎沒有機會使用或操作大型儀器，導致學生實踐動手能力較弱。針對此問題，教師可事先錄制相關儀器設備的構造及其使用和操作的視頻，通過觀看視頻，以更直觀的方式幫助學生理解和掌握大型儀器對相關指標的檢測方法，增強學生的實踐動手能力。

第三，理論和實踐的聯系不足，學生創新思維能力弱。環境監測是一項系統性的工作，涉及監測方案的制定、資料的收集、優化布點、采集樣品、預處理、分析測試、結果表達，以及貫穿整個過程中的質量保證措施。傳統的教學模式下，學生對于某個具體樣品的預處理或者某個指標的測定掌握較好，但是在解決實際環境問題時尚有所欠缺。因此，在教學過程中應注重理論知識與實踐之間的聯系，可結合教師科研工作中的案例，通過科研反哺教學，培養學生應用理論知識解決實際環境監測以及其他問題的能力。

三、翻轉課堂在“環境監測”課程中的應用探索

針對傳統教學模式下環境監測課程教學中存在的問題，探索翻轉課堂教學模式在環境監測課程中的應用與實踐，采用“以學生為主導”的教學思路，通過生動直觀的視頻課程和課堂上的討論、匯報和總結等環節，激發學生的學習興趣，強化知識的內化掌握，同時，提高學生的自主學習能力、分析解決問題能力、交流能力和團隊合作能力，培養學生的創新思維和實踐能力。

（一）教學模式

根據教學內容和學生的學習特點，建立“課前—課中—課后”的閉環學習路徑（見圖1）。課前，教師將課程內容制作成生動的視頻并上傳至課程平臺，學生通過觀看視頻自主學習，掌握較易理解的理論知識，同時將不理解的問題帶到課堂上向教師請教，或者與其他同學共同討論。課堂上，教師強調并講解重點和難點，解答學生疑問，引導學生思考和討論，指導學生完成項目式作業，開展專題討論等，強化學生對知識點的內化理解；課后，要求學生進行總結，查漏補缺，并通過課后作業、課后討論和網絡交流等方式加深對知識的理解和應用。

圖1 “環境監測”課程翻轉課堂教學模式

（二）師資隊伍建設

翻轉課堂對教師提出了更高的要求，教師不僅要開發精練且有針對性的微視頻，更要組織好課堂互動活動，指引學生進行有效的交流討論，并在教學過程中結合實際探索新型高效的教學模式。這些角色要求教師不斷提高自己的信息技術能力、課程設計能力、課堂組織能力、教學科研能力以及與學生的溝通能力。另一方面，為了更有效地指引學生開展課堂上的項目式作業，利用科研反哺教學，實現理論與實際的聯系，由不同研究背景的教師組建課程教學團隊，每位教師負責個人所擅長的內容開展翻轉課堂教學，提高整體教學水平和學生培養質量。

（三）教學內容組織與優化

“環境監測”教學內容設計是提升課程教學質量、實現人才培養目標的基礎和核心。如前所述，環境監測內容較多，在有限的學時內不可能也沒必要面面俱到。因此，必須深入分析教材內容和教學目標，對教學內容進行組織和優化，注重知識點之間的聯系，構建知識網絡。

1.視頻資源建設。在對知識點前期分析整理的基礎上，根據知識點特征建設視頻資源。對于理論性的知識點，注重突出其邏輯關系，按照“知識點的總體結構—分知識點的逐層展開—知識點的總結”組織教學視頻，使學生在腦海中形成完整的知識網絡。同時，在視頻課程的PPT課件中，注重借助圖等直觀方式對知識點進行展示，吸引學生的興趣，加深學生對理論知識的理解。

對于實踐性較強的知識點，如污染物的分析測試方法或科學儀器的使用方法，可制作污染物的分析測試過程或儀器的構成和使用方法的視頻。如在講解水樣COD的測定方法時，可錄制重鉻酸鉀法的主要測定過程，使學生可以直觀地看到試劑的添加過程，滴定時樣品的顏色變化等。通過視頻加深學生對于實踐性知識的認識和理解，強化實踐動手能力。

2.課堂教學的組織與實施。在學生課前自主學習和教師對學情掌握的基礎上，充分利用課堂教學互動環節，組織實施重點和難點講解與答疑、項目式作業和專題討論，這對于發揮翻轉課堂教學模式的創新型人才培養作用具有重要意義。

重點和難點講解與答疑：課堂上，一方面，強調重點知識點，在學生前期學習的基礎上，進一步深入講解難點，加深學生的理解；另一方面，對學生自學過程中不理解的知識點進行答疑，并引導學生分析討論。在引導學生分析討論時，通過引入與學生生活相關的環境場景和問題，將理論知識應用于實際問題中，提高學生分析問題和解決問題的能力。

項目式作業：在每個章節知識體系學完時，可布置項目式作業，要求學生分組討論，并制作PPT匯報。如在水和水質監測講完時，可布置項目式作業：請制定一監測方案，以評價水產養殖對某湖泊水體質量的影響。在項目式作業的完成過程中，學生需要查閱資料，分析水產養殖業給湖泊水體帶來的污染物，確定監測目的和指標；收集湖泊的水位、氣象、功能區分布等資料，確定采樣點的布設位置，提出采樣方法和相關指標的分析檢測方法，以及整個監測過程中的質量保證措施。通過項目式作業，可強化學生對理論知識和實踐之間聯系的理解，培養學生的整體思維、文獻資料查閱能力、交流能力和團隊合作能力。

專題討論：針對目前的熱點環境問題開展專題討論課。如在講解水中特定污染物的分析測定時，開設“新型污染物分析方法研究進展”專題，學生提前查閱資料，課上討論新型污染物有哪些種類，不同的新型污染物有什么特征，一般采用什么樣的方法進行監測分析？之后由教師總結新型污染物的種類、性質、環境污染特征和監測分析技術的發展。通過專題討論，一方面加深學生對環境監測理論知識在實際問題中應用的理解，另一方面，也使學生了解環境監測領域的研究進展，培養學生用發展的觀點看待問題。

（四）改革課程考核方式

翻轉課堂教學模式下，改變傳統的考核方式，注重過程性評價和評價方式的多元性，能夠發揮評價考核的指導作用，促進學生認真對待課程學習的各個環節。環境監測課程總評成績由過程性平時成績和期末卷面成績兩部分組成，平時成績占60%，期末成績占40%。其中平時成績主要由學生考勤（10%）、課程平臺學習時長（10%）、課堂討論和網絡交流活躍度（40%）、項目式作業和匯報表現（40%）。過程性評價中課堂討論和網絡交流活躍度與項目式作業和匯報表現為主要評價依據，在這兩項的評價中又包括教師打分（50%）和學生互評（50%）兩個部分。

結語

翻轉課堂教學模式通過將“枯燥的知識”轉化為“直觀形象的微視頻”，并通過引發學生興趣和課堂討論要求壓力的雙重作用，促使學生自主學習。同時，將更多的課堂時間用于解疑釋惑、理論知識在實際問題中的應用探究等方面，充分發揮學生學習的主體作用，有利于培養學生的實踐創新等綜合能力。但是，并不是所有的教學內容都適用于翻轉課堂模式，也不能盲目夸大翻轉課堂的作用。在教學過程中，應注重翻轉課堂與傳統課堂教學模式的結合，同時，結合教學過程中的實際，不斷改進，探索適合于環境監測課程的新型教學模式，提升教學水平，培養能夠從事環境保護相關工作的高層次創新型人才。