《水污染控制工程》翻转课堂教学方法设计与实践

廖德祥

(上海海事大学 海洋科学与工程学院,上海 201306)

人才培养是新时期高等学校五大基本职能之一，而高校的课堂教学环节是人才培养的重要组成部分。目前的课堂教学方式主要以教师为主，教师将知识点灌输给学生，与学生互动较少；另外，评价方式较为单一，不利于调动学生学习的积极性与主动性[1]。近些年，基于慕课[2]、超星学习通[3]、雨课堂[4]等平台的混合式翻转课堂教学方法改革在全国如火如荼的进行，翻转课堂教学模式借助现代化信息技术实现线下和线上相结合的教学模式，倡导学生主动学习，培养学生学习兴趣，大大提高教学效率[5]。本文主要对《水污染控制工程》课程依托互动教学环境开展翻转式教学模式的研究，从翻转式课堂教学环境、教学内容设计及评价方法三方面对本课程线上线下混合式翻转课堂教学改革与实践进行了初步探讨。

1 上海海事大学互动式教室教学环境介绍

1.1 互动教室建设背景

互动教室建设是以培养具有高智能和创造力的人才为导向，利用信息技术再造传统课堂教学流程，从而实现个性化与智慧化的教与学，为学校构建基于智能终端的教学方式方法的变革提供有力的支撑。

1.2 互动教室的组成

互动教室采用 “互动课堂+线上平台+桌面云”三位一体的智慧教室建设理念，具体组成如下：

1.2.1 互动课堂

互动已经成为未来课堂的核心，而互动不仅仅局限于师生之间，生生之间，还包括人与技术、人与环境、人与资源等方面的互动。具体包含：

(1)多变模式、组织灵活，打破传统静态教学空间，满足多样的学习空间需求；

(2)多元互动、弹性且有效地运用面对面互动、人机互动、计算机中介互动以及群组同步互动等各种不同互动方式建构知识，互动打破传统的单向教学；

(3)多屏展示、实现设备之间的无缝链接与资源共享，打造研讨式、体验式的创新教学环境与科创互动空间；

(4)多点触控，支持智能手势识别，提供友好、直观、自然的互动界面，实现多用户交互任务协作。

1.2.2 线上平台

线上平台依赖于大数据、学习分析等技术，实施学情诊断分析和资源智能推送，开展“云+端”学习活动与支持服务，进行学习过程记录和多元智能评价，助力混合式教学改革与实践。

课前，引导学生预习、学生掌握节奏、检测预习下效果、建立小组讨论及解疑；

课中，打造基于小组的互动式教学，教师对疑难点进行解释，对学生给予指导和反馈，课堂上可以进行多项互动：签到、投票、抢答、弹幕等。

课后，学生利用平台提供的课外阅读、课程作业，对学习内容进行深化知识理解、重点难点提高、知识内化顺应，教师根据学生反馈信息可以对学习针对性指导。

课外，学习者可以进行自主探究式学习、将课堂所获理论应用到实践中，实现理论实践一体化、个性化拓展、在线互动答疑、社交学习、学习社交。

2 翻转课堂教学内容设计

《水污染控制工程》翻转式教学主要分为课前、课中和课后三部分，下面就从这三个不同阶段的教学模式的设计进行具体阐述。

2.1 课前线上平台导学

教师上课前把全班30个左右的学生分为6个学习小组，并提前一周把学习任务、相应教学资源，包括教学课件、微课视频、设备运转视频或动画、预习测试题等上传教学平台，各小组的学生在线上自主自学相应知识，并就预习中遇到的问题，在平台讨论区向老师或同学提问；教师在平台上设置预习测试，学生可通过预习测试发现自己的不足，从而在课堂上做到“心中有数”。教师通过查看平台上学生预习情况，了解内容的难点，在课堂上做到“有的放矢”。

课前学习任务从易到难分三个层次:

一是基础知识的理解，任务较容易，比如活性污泥法及活性污泥工艺的演替部分，全班同学都必须课前在学习通平台自学活性污泥的概念、组成等基础知识，同时将传统推流式曝气池、渐减曝气、分段进水；完全混合式曝气池、延时曝气、氧化沟、SBR等曝气池分门别类指派给6个小组，各小组根据自己的任务完成PPT，用于课中汇报，各小组的任务及要求见表1。

表1 翻转课堂活性污泥法基础知识预习要求及小组任务Table 1 Preview requirements and group tasks of basic knowledge of activated sludge process in flipped class

二是设置知识点相关的讨论题，任务有一定的难度，如给出某个废水处理项目的工艺流程、废水进水水质情况等资料，讨论其为什么达到不到脱氮的效果或是除磷效果，学生分组提前就讨论题进行资料的查找，并整理用于课上汇报交流，表2是活性污泥工艺运维知识点讨论题翻转课堂设计范例。

表2 翻转课堂活性污泥工艺运维知识点讨论题任务设置Table 2 Task of discussion questions on operational and maintenance knowledge points of activated sludge process in flipped class

表3 工业废水处理知识点翻转课堂小组任务设计Table 3 Task design of the flipped class on knowledge points of industrial wastewater treatment

三是教师从实际运行的废水处理工程项目中，提炼素材设置相应的废水处理工程项目，学生通过所学理论知识、查阅文献找到该废水的处理方法，提出该废水的处理工艺，这一任务难度较大，培养学生应用水污染控制工程专业知识，发现、表达和解决废水处理的复杂工程问题并获得有效结论的能力。表3是工业废水处理知识点各学习小组任务的设计。

2.2 课中教学过程设计

翻转式课堂教学课中设计是以学生为“中心”[6]，根据课前学习任务的设置情况，课堂翻转教学安排有所差异。针对第一类简单任务(基础知识点的理解)，教师根据学生预习测试的结果及线上讨论区学生提问的主要问题，进行有针对性的讲解，让学生更深入的掌握相关知识点。如表1中的小组任务，各小组课堂上讲解其准备的曝气池知识点内容，并布置2～3个问题，供全班同学讨论，最后教师点评讲解，让学生们深入掌握曝气池的原理、结构、优缺点等；针对第二类讨论题学习任务的课堂教学，课中各小组相对而坐，全体同学对某个讨论题展开讨论，可以手机现场查阅相关资料，讨论5～10分钟后各组派一位代表陈述其观点或解决方案；课前接受该讨论题任务的小组由于有一周的准备时间，对该讨论题理解更深刻，由这组同学负责最后详细解答该问题；最后教师总结该讨论题的要点，并强调同学们应该掌握的重点；针对第三类废水处理工程项目方案的学习任务，如表3所示，每两组同学接受的是同一个废水处理项目的工艺流程设计，这两组同学分别阐述其废水处理方案，其他组的同学提问，并指出方案有什么优点、有什么缺点，最后教师讲解实际工程项目的工艺流程及运行过程中有哪些优缺点。通过以上三个层次学习任务的讲解和讨论，使学生真正掌握水污染控制工程设计的内涵。

2.3 课后教学环节的设计

课后主要是在线上平台布置作业和设置章节测试，章节测试是一章教学结束后，章节测试题发布出来，发布周期一般设定为一周，让学生在这一周内的任何时间在规定时间内答题，系统自动保存并提交，以便掌握学生对知识点的掌握情况。

3 课程考核评价方法设计

科学合理的考核评价方式是翻转式教学教学效果的重要保障[1]，本课程的考核平时分占到60%，期末考试占40%。平时成绩又分为几个部分：

(1)课前预习后，根据预习知识点在线上平台的讨论区向老师或同学提问，根据学生提问及参与讨论情况给分，占总分比例的10%；

(2)小组课程任务讲演，本课程每个小组设置4个任务，课堂上任课老师随机在各小组请一位同学讲解其小组合作完成的任务，其任务完成情况、讲演的熟练程度作为全组的平时分评定依据，旨在各小组同学相互督促参与到小组的任务中，该部分占总分的30%；

(3)线上平台上，各章节测验完成情况占总分的10%；

(4)课后作业的完成情况占10%。

通过上述平时成绩的分布，强化采用过程性考核，减弱期末考核的方式，全面考核学生技能掌握情况，小组协作情况和解决问题分析问题的能力。期末考核主要考核基本感念和基本理论。

4 结 语

以超星学习通为线上课程平台，对《水污染控制工程》课程教学进行了初步改革探索。经过几个学期的教学实践，翻转式教学已初显成效，学生课堂参与度和学习积极性明显提高。