翻转课堂在“景观生态学”课程教学中的实践

郑景明 齐建东2 康峰峰 牛树奎

(1.北京林业大学林学院，北京 100083； 2.北京林业大学信息学院，北京 100083)

翻转课堂(flipped classroom)是一种基于信息技术的新型教学模式，是将信息技术与课程改革相融合的一次教育革命。在课上，教师先聚焦主要问题，通过与学生的互动交流，开展有针对性的学习。在课下，学生在有无线网络覆盖的地方开展学习，完成教师留下的练习作业。

翻转课堂将知识的传授转移到课外，让课堂成为师生面对面进行思想碰撞的场所。翻转课堂核心的理念是教育目的的翻转、教育理念的翻转和教学方式的翻转，其实现途径为通过“教学微视频”与新型教学组织方式相结合，从学习者本身出发引导学生提高学习的兴趣与效率[1]。

目前，多数大学本科专业课程都有深厚的教学资源的积累，授课教师都具有丰富的教学经验，同时大学校园基本上都已完成网络全覆盖，这些都为翻转课堂在大学专业课程教学中的实施奠定了基础。笔者以北京林业大学“景观生态学”课程为例，探索了将翻转课堂引入专业课程教学的途径。

一、“景观生态学”课程教学存在的问题

北京林业大学的“景观生态学”是针对林学、资源与环境规划、自然保护区等本科专业开设的专业选修课程，具有较强的理论性和实践性，对于扩展学生的专业视野、培养学生的专业思维具有重要作用。“景观生态学”不同于其他林业专业的基础课程，它强调的是从更大的时空尺度上观察生态学现象，从不同层次上理解生态学规律，并将其运用于实践。在近几年的教学实践中，笔者发现“景观生态学”课程教学中存在着一些问题。

(一)课程教学内容落后于学科的快速发展

传统的“景观生态学”课程教学内容主要包括景观要素、景观格局、景观动态3部分，然而随着景观生态学的迅速发展，授课范围已经远远超过了这3部分教学内容。所以，开设“景观生态学”课程的各高校首先应进一步丰富课程教学内容和典型案例，针对不同专业的选课学生，不断拓宽景观生态学原理在各专业领域的研究和应用范围。

北京林业大学根据景观生态学的发展现状，对“景观生态学”课程教学内容进行了精心的编制，形成了突出林学和保护生物学特色的、较为系统的“景观生态学”课程的理论教学和实习教学模块。课程理论教学模块包括：景观成分、景观格局分析、景观功能及森林景观保护等；实习教学模块包括：空间数据的采集方法、景观格局的分析技术、景观变化的马尔科夫模型制作方法及森林与生物保护的景观设计[2]等。

(二)理论教学与实践教学缺乏有效衔接

景观生态学的研究对象通常是中尺度的土地单元，理论知识比较抽象，如果不能和实际相结合则必定成为纸上谈兵。因此，“景观生态学”课程教学既要帮助学生理解抽象的理论知识，又要帮助学生掌握宏观实践的方法，所以理论教学应与实践教学有序衔接。但是由于传统课堂教学模式存在着局限性，影响了理论教学与实践教学的有效衔接。

(三)课程教学缺乏专业针对性

选修“景观生态学”课程的学生主要来自林学、资源与环境、自然保护区等不同专业，学生基础知识差异较大，所以“景观生态学”课程教学尤其是实习部分需要做有针对性的调整，以提升课程教学效果。笔者在近年的教学实践中发现，部分基础薄弱的学生普遍反映课程实验内容相对较难，虽有详细的电子版指导书，但开展自主学习还是有一定的难度，所以学生在做实验时花费了很多时间和精力，但还是不能确定实验结果的正确与否。

根据这些反馈，笔者在课程实验完成后的下一次课堂上预留出一定时间，对每一次的课程实验中出现的共性问题进行分析和讨论，通过面对面的师生交流，加强了学生对学习内容的深度理解，使学生获得较大的成就感，从而提高了学生对课程学习的积极性。但是由于课程总学时的限制(总计32学时)，加之选修学生人数较多(通常70～100人)，要想对每个学生进行有针对性的指导是很难做到的。经过不断地思考和总结，笔者认为，不能完全依赖课堂教学活动而忽视对课下学习的组织，应调整课程教学的组织方式，加强线上、线下学习的组织联系，弥补由于学时少而对学生缺少个性化指导的不足。因此，笔者尝试将翻转课堂的教学理念引入“景观生态学”课程教学，以解决课程教学中存在的问题，提高“景观生态学”课程的教学质量。

二、基于翻转课堂教学模式的“景观生态学”课程教学的设计

翻转课堂的核心设计是教师借助于网络信息技术，精心组织课程教学，根据教学内容分主题制作简明易懂的小视频，在授课之前通过网络平台发布，让学生进行自学，从而将节省出来的课堂时间用于解决学生不易理解的教学内容。翻转课堂使教师的作用从主导课程学习转换为组织、引导学生自主学习；学生则可以充分利用自己的碎片化时间，灵活地安排学习计划，并通过网络平台及时与教师进行交流，解决自学中出现的问题。翻转课堂使学生实现了从传统课堂上被动学习到课下主动学习、个性化学习的转变。翻转课堂实施的关键不在于课程教学中如何运用先进的信息技术，而在于通过教学形式的设计与创新，完成教学理念的转变和课程学习效果的提升。

(一)课程教学内容的设计

翻转课堂是依托网络教学平台实施的，网络教学平台既有利于吸收慕课等网络课程的开放性优点，也有利用微视频等新型教学资源的便利性。基于此，笔者将“景观生态学”课程教学内容设计为3个部分，即基础理论讲授、课程实验和综合实习，3部分的教学目标各有不同。基于翻转课堂的“景观生态学”课程教学设计见图1。

图1 基于翻转课堂的“景观生态学”课程教学设计方案

由图1可以看出，这3部分教学设计并非是截然分开的，而是按照课程大纲逐步展开，并能借助网络教学平台很方便地实现。在基础理论讲授部分，因为涉及到等级、尺度、格局、功能等相对抽象的教学内容，因而以教师课堂讲授和学生借助网络教学平台提供的微视频等学习资料进行自学并自我测试学习效果。在课程实验部分，因为涉及到景观生态学的一些核心概念和基本分析方法，所以采用课下以学生小组的形式完成学习和作业，同时借助网络教学平台进行小组讨论和小测试以增强其学习效果。在综合实习部分，因为涉及到对典型案例和实际数据的分析总结，所以授课地点应选择在大型电子计算机房，学生上机开展实际操作，教师面对面指导，学生最终独立完成实习报告。由于上机时间有限，学生还可以借助网络教学平台在课下继续开展小组学习和讨论。这样的教学设计，为学生灵活安排学习时间和学习方式提供了可行性。

(二)课程教学组织方式的设计

翻转课堂使教师的角色由传统的课堂讲授者转变为课内、外教学的组织者。教师不但要精心组织教学内容，还要组织学生在线上和线下开展小组学习和讨论，更重要的是还要引导学生学会利用多种学习资源，制定个性化的学习计划，并对其在各阶段的学习效果及时给予客观的评价和鼓励。翻转课堂使教师的地位和权威性与传统课堂教学中的主导性相比好像是下降了，但实际上这只是教师角色的翻转，教师“隐身”于课程教学的组织中，并以此种形式促使学生开展自主性学习和个性化学习，从而使教师和学生之间形成了新型的师生关系[3]。

在课程教学中，教师首先通过网络教学平台发布学习资料，包括不同数量的学习主题，每个主题配置了相应的课件、小视频、实验指导书及相关学习材料，并随着课程教学的进展，按期开放相应的主题。选修本课程的学生通过学号可以登录并下载相关资料，开展自主学习。其次，网络教学平台设置有问题讨论区，在这里教师组织学生针对自学中遇到的难点开展讨论。尤其对于课程实验，学生虽然通过小视频基本了解了复杂的技术操作环节，但对于其背后所蕴含的专业原理及其与实验中其他部分之间的关系仍存在疑惑，这时教师应鼓励学生通过文字、截屏图等方式随时提问，教师汇总其中共性问题给予详细解释，并将这部分解答内容归入知识库，其他人也可以浏览；对于个性化的问题，教师则适时予以解答。对于理论性比较强的课程内容，教师则在随后的课堂教学中予以详细讲解。最后，教师在每个学习主题下设置1～3个与学习主题相关的课程实验，鼓励学生按自己的兴趣选择其中一个进行研究，并按时提交实验报告，教师对报告进行简要评价和打分，实验报告也是评价学生课程总成绩的重要参考。这样的课程教学组织方式，体现了学生的主体作用，实现了教学方式的翻转。

三、翻转课堂在“景观生态学”课程教学中的实践效果

(一)完善了课程网络教学平台

课程组根据“景观生态学”课程教学的实际需求建设了课程网络教学平台，并将其作为协助完成教学方式翻转的重要工具。课程网络教学平台主要包括3部分功能：一是为学生提供学习资料，二是开展课程讨论，三是进行教学评价，这3种功能都依托于大学的虚拟主机得以实现。教师作为课程网络教学平台的管理者，按教学进程逐步开放学习主题，学生可以提前自学教师课堂讲授的理论内容，自学完每个主题的内容后，可以通过回答网上的小问题对自己的学习效果进行评价。不断完善的课程网络教学平台为翻转课堂在“景观生态学”课程教学中的实施提供了保障。

(二)构建了科学的课程教学模式

在传统的课程教学中，主要是通过教师的课堂讲授、学生被动接受的方式开展教学的，虽然教师也在课堂上组织讨论，但往往因为学时的限制难以达到理想效果。为了真正实现教育理念的翻转，课程组的教师不断探索，针对学生的总体水平及差异化特征，构建了不同层次的学习主题，并制作了相应的教学小视频、自学测试题、课程实验、综合实验等学习资料。

目前，北京林业大学的“景观生态学”课程教学团队经过多年的教学实践积累，形成了一系列的学习主题，为实现该课程教学方式的翻转打下了坚实的基础。例如，在学习主题设置方面，课程组参考了国内外相关课程的内容，设计了10余个课程小实验，每个小实验有一套相对独立的理论说明、操作方法、实习数据和指导书等，供学生进行选择性学习。再比如景观格局分析的主题，既有借助excel进行随机景观模拟和格局定量化指标计算的小实验，也包括最后在公共电子计算机房借助专业软件GIS和Fragstats开展的实际景观数据格局分析的大实验。在小视频制作方面，课程组采用Camtasia Studio、ev等屏幕录制软件，针对不同的主题制作时长不超过10分钟的学习小视频，用于学生预习课程理论知识，了解小实验中关键的操作环节。同时，教师也鼓励学生将自己学习中遇到的难点制作成小视频，教师会选择其中制作优良的小视频上传到网络教学平台，方便其他学生参考借鉴，最后在课堂上教师将对这些难点进行有针对性的讲解。通过这些教学组织方式，学生对相关学习主题的理论和技术都有了较为系统的掌握，提升了学生的自学能力和信心。

(三)实现了从传统教学到翻转式教学的转变

“景观生态学”课程教学结束后，笔者对学生进行了问卷调查，结果表明，大多数学生认为改革后的课程教学内容和组织方式增强了他们对课程学习的兴趣，提高了自学能力。部分学生表示，通过选修该课程使自己找到了未来发展的方向；还有一些学生将“景观生态学”课程的重要实验内容作为一个成果保存起来，用作继续攻读研究生及出国的申请材料。

翻转课堂教学模式符合当今信息时代教育方式的变革要求。各高校应当吸取翻转课堂和慕课等精华，探索出不同专业课程的最佳教学模式。北京林业大学正在逐步开展基于慕课平台的涉林课程教学模式的改革探索，并计划建立涉林课程教学战略联盟，邀请全国农林高校、林业科研院所参与联盟，逐步实现相关教育资源的共享，以进一步提升林业人才培养的质量。

资助项目：北京林业大学2018年教学改革项目——基于翻转课堂理念的“景观生态学”课程实习教学方法改革，项目编号BJFU2018JG001。