翻转课堂教学模式在“植物生态学”课程教学中的应用

(北京林业大学自然保护区学院，北京 100083)

植物生态学是一门综合性强且应用面广的基础科学，主要研究植物与其生存环境之间、植物与植物之间的相互关系[1]。该学科的研究内容丰富且理论性强，包括多尺度和多层次的研究对象(个体、种群、群落和生态系统)。近年来，社会经济和科学技术的高速发展带来了诸多生态问题，如水资源短缺、森林草原退化、生物多样性降低以及有毒有害污染物泛滥等。这些生态环境问题显著影响着人类的生存和发展，越来越受到社会的关注，同时也促进了植物生态学日益被重视并快速发展[2]。而学科的快速发展对“植物生态学”课程的传统教学模式提出了严峻的挑战，迫切需要通过教学改革进一步突破传统课堂局限，呼应社会实践需求和满足学生求知渴望，进一步提高学生自主学习的能力和理论联系实际解决生态环境问题的能力。

一、翻转课堂教学模式概述

“翻转课堂(flipped classroom)”的概念最初由美国几所名校的教师提出，它是指学生在课前利用教师制作的课程视频进行自主学习，而后在课堂上参与教师组织的教学互动活动，以提高学生对教学内容的理解，并增强学生之间、师生之间互动的一种教学模式[3]。翻转课堂教学模式由于教学效果显著而逐渐受到教育界的广泛关注。翻转课堂是在当今高度信息化教育背景下应运而生的一种全新的教学理念，它利用新媒体带来的新模式，用全新的“课前授课+课堂练习”教学模式取代了传统的“课堂授课+课后练习”的教学模式，把活跃、主动、积极的课堂氛围带给了学生和教师，也把枯燥的理论知识融入到探讨和辩论的教学实践中。

随着教学方式的改变，教师和学生的角色也都发生了改变，教师从传统的知识灌输者转变为学生学习的引导者和启发者，学生从原来被动的知识接受者转变为主动探索者。翻转课堂教学模式打破了传统课堂的局限，重视学生的个性化发展，鼓励学生结合社会问题，探索科学问题，并提高学生掌握科学知识的能力，被比尔·盖茨称为“预见了教育的未来”，加拿大《环球邮报》将其评为影响课堂教学的重大技术变革[4]。

二、翻转课堂教学模式应用于“植物生态学”课程教学的可行性分析

随着国家进一步深化高校课程教学改革试点工作，部分高校已将翻转课堂理念引入到课程教学中。有报道指出，有学者将翻转课堂应用到高校英美文学教学中，实践证明它增加了学生和教师之间互动化和个性化的接触时间，为学生提供了一种全新的个性化的教学环境[5]。在此环境下，学生是课堂活动的主体，处于学习知识的主动地位；教师是教学过程的设计者，是学生学习的引导者，而不再是站在讲台上的知识的“独裁者”。此外，该教学方法由于采用新媒体技术，使教学内容得以保存，学生可以随时按照自己的情况进行复习，使课堂缺席的学生不会被甩在后面。

(一)“植物生态学”课程教学内容的实践性和应用性较强

20世纪60年代以来，随着人口、资源、环境问题的日益严峻，人类在享受到物质文明发展成果的同时，生态环境问题也日益严重[1]。人们迫切需要应用生态学原理来解决这些问题，这是推动植物生态学快速发展的主要动力之一。其中，植物种群生态调控、植物资源可持续利用等科学理论都能够在人们的实际生活中得以应用，已成为对广大民众进行生态学科普教育的重要途径。“植物生态学”课程研究的最终目的是通过对基础理论知识的学习，让人们深入理解植物生态系统的功能与价值，最终为区域生态系统的可持续发展提供理论依据和实践指导，因此该课程具有极强的实践性和应用性。而翻转课堂教学模式本身就是以问题为导向的一种教学模式，与“植物生态学”课程的最终教学目的是一脉相承的[3]。

(二)“植物生态学”课程的教学资源丰富

近年来，国内外涌现出一批“植物生态学”课程的经典教材及配套视频，相关的学术网站、专业论坛含有大量与该课程相关的图片和视频资料，这为“植物生态学”课程采用翻转课堂教学模式开展教学活动提供了丰富的教学资源。教师可以充分借鉴这些资源，结合《植物生态学》教材的理论知识，整理和编辑相关的教学视频和多媒体课件，供学生使用。教师在讲授“植物生态学”课程之前，可以将这些教学视频等学习资料提前发给学生观看和学习；在讲解“植物生态学”课程理论知识的过程中，也可以选择性地播放一些与该课程相关的视频资料，提高学生的学习兴趣。同时，针对目前社会普遍关注的热点生态环境问题，如入侵植物防治、园林设计生态原则、受损生态系统的植被恢复、生物多样性的保护等，教师应鼓励学生积极探讨和交流，提出拟解决的科学设想，以提高学生学习的主动性和积极性。

基于以上两点，笔者将翻转课堂教学模式应用到了“植物生态学”课程教学实践中，以期提升该课程课堂活力和学生的参与度，提高学生学习理论知识的积极性、能动性，推动植物生态学知识的普及和运用。

三、翻转课堂教学模式在“植物生态学”课程教学中的应用实践

(一)以信息化教学环境和创新性多媒体教学内容吸引学生开展课前学习

在本次对“植物生态学”课程教学模式的改革中，授课教师在课前整理和编辑了以教学视频为主要形式的、融合相关知识点的学习资料，并提前发送给学生。同时，将“典型案例-主要基础理论知识-课前思考题”编辑成教学视频上传至学习平台，以便学生在课前主动完成针对知识点和概念的自主学习和相互探讨。以授课内容“植物的种内竞争”的课前视频为例，笔者详细介绍翻转课堂教学模式的应用。

首先，让学生观看大卫·爱登堡“探索植物王国”纪录片中植物种群的种内竞争，让学生直观认识到植物个体的种内竞争在自然界是非常普遍的现象，随后给学生展示种内竞争的概念，让学生思考“植物种内竞争会产生什么结果”。

其次，通过展示图片“小兴安岭红松林和云杉林树木株数随林龄的变化过程”，让学生思考图表数据的变化所反映出来的种内竞争效应。

最后，展示课前思考题，让学生思考和探讨“植物种内竞争是否有利于种群的发展”。

通过这样的学习和探讨，学生对将要学习的课程内容有了基本的理解，并对感兴趣的问题主动查找相关资料。同时，针对学生之间、师生之间交流较少的问题，笔者也在“植物生态学”课程开课之前就建立了该课程微信讨论互动平台，针对一些学生争议的问题进行答疑，以加强师生之间的互动交流，激发学生学习的积极性和主动性，提高学生主动获取知识和解决实际问题的能力。

(二)采取灵活多样的教学形式巩固学生的理论知识

在进行“植物生态学”课程教学过程中，笔者首先将学生随机分组，选出小组长，让每组学生进行5分钟的组内讨论，对课前视频资料和典型案例进行集中学习和讨论；其次由小组长以PPT形式汇报展示小组学习情况，并提出本组的疑难问题；最后由教师统一解答问题。一般小组讨论、汇报和答疑解惑的时间控制在10～15分钟，随后教师开始对该内容进行讲授。

经过前期的自主学习、互动讨论和解答疑惑后，教师讲授该内容的时间显著缩短。以授课内容“植物的种内竞争”为例，教师除课前向学生发放视频资料和典型案例外，在课堂上还需强调重要知识点“种内竞争和密度效应的相关概念和法则”内容，并结合实例和图片对知识难点“种内关系强度的计算”进行详细地讲解，理顺内容之间的逻辑关系，提高学生对课程内容的理解和掌握，巩固知识。

另外，实践是检验真理的唯一手段，学生对理论知识的掌握程度和应用能力如何，必须要通过课后实验和社会实践来进行验证[6]。因此，笔者将教师的科研项目或学校的本科生科研创新项目引入到“植物生态学”课程教学中。与理论课相比，学生更愿意参与教师的科研项目和学校的本科生科研创新项目，并在参与的过程中更深入地理解了该课程所学理论知识，进一步提高了教学效果。

(三)改革课程考核方式，注重学生综合素质的考察

翻转课堂教学模式改变的不仅仅是教与学过程中的顺序，更重要的是调动了学生自主学习的积极性，学生是学习的主体，教师在教学过程中起辅助作用。因此，过去那种传统、单一的期末考试方式必须被打破，转向综合全面的智能评价，即对学生的考核评价贯穿于该课程的整个学习和课外活动中。“植物生态学”课程总成绩由4部分组成：问题讨论与探索实践占15%、定期小测验占20%、课程PPT汇报占15%和期末课程论文占50%。

四、翻转课堂教学模式在“植物生态学”课程教学中的应用效果

(一)调查对象和方法

调查的对象为北京林业大学野生动物与自然保护区管理专业本科三年级学生。这些学生在二年级已完成对专业必修课“普通生态学”的学习，因此已掌握相关的生态学基础理论知识。同时，完成了“植物学”“无机化学”“有机化学”课程实验，因此具备了一定的实验技能。本次调查采用问卷调查的形式，调查内容见表1。

表1 翻转课堂教学模式在“植物生态学”课程教学中的应用效果%

调查内容非常满意满意一般不满意自主学习能力2362150新知识接受能力356050团队协作能力405820沟通能力375490学习兴趣425260

(二)调查结果与分析

从提高学生自主学习能力、对新知识的接受能力以及与教师沟通能力的调查结果看，将翻转课堂教学模式应用到“植物生态学”课程教学中取得了良好的教学效果，见表1。80%以上的学生认为，将翻转课堂教学模式应用到该课程教学中提高了他们从课前视频、学习资料和学习平台中自主获取知识的能力，以及对新知识的接受能力。大部分学生在课前翻阅了相关资料，并观看了教学视频，了解了该课程的重要知识点，同时能就课前学习中遇到的疑难问题与组内同学进行讨论，极大地提高了学生之间交流沟通、合作的能力。

总体来看，大部分学生对“植物生态学”课程教学改革是满意的。但是笔者在“植物生态学”课程教学过程中也发现了一些问题，希望在以后的教学中引起注意：①学生的学习自主性还不够高，主要表现在学生仍习惯于被动地从教师处获取知识，不习惯于借助学习资源和网络平台自己主动地去发现和探究问题；②少数课前视频、音频、图形和动画等资料的导向还不是很明确，需教师确定该课程学习的重点和难点知识，以避免学生因为信息量繁杂而造成的迷惑甚至反感；③个体差异的教学考评形式还有待进一步完善，由分数为王的单一评价转向综合全面素质评价，既是对教师教学能力的考察，也是对学生个体在整个学习过程中的表现进行考核，因此教师在教学过程中必须重视学生个体学习差异，使考评指标更加的公平合理。