基于创新型人才培养的翻转课堂教学模式探索——以“环境监测”课程为例

李 威，程 虎，李 川，俞元春

（南京林业大学 生物与环境学院，江苏 南京 210037）

党的十八大以来，国家对生态环境保护和生态文明建设日益重视，对生态环境保护人才的需求日益增加，同时对环境类人才的实践创新能力也提出了更高的要求。“环境监测”是高等院校环境科学与工程专业的基础核心课程，其主要是通过监测反映或影响环境质量的因素代表值，准确、及时、全面地反映环境质量现状（或污染程度）及其变化趋势，为污染物的防治、环境管理与规划等提供科学依据。环境监测具有较强的综合性、应用性和实践性，其在环境科学与工程专业的人才培养过程中占有非常重要的地位。如何通过有限的理论和实验课时，最大限度地培养学生分析与解决问题的能力和实践创新能力，是环境监测教学面临的一个重要问题。

另一方面，现代化信息技术的发展为改进人才培养模式，提升人才培养质量提供了重要支撑。翻转课堂是近年来比较新且应用比较多的一种创新教学模式，它改变了传统的“老师教、学生学”的教学模式，将学习的主动权从教师转移给学生，能够充分调动学生的积极性和主动性，有利于学生实践创新能力的培养。本文主要探讨翻转课堂教学模式在“环境监测”课程中的应用，为培养能够从事环境监测工作的创新型人才提供服务。

一、翻转课堂教学模式的内涵及其优势

翻转课堂教学模式指利用现代信息技术的便利，教师把对知识的讲解录制成短小精悍的微视频发送到学习平台，学生利用课余时间自主学习相关知识，对于不理解的知识，可以查阅资料、利用网络平台和通信工具，或者带到课堂上与老师和同学们进行交流。在课堂上宝贵且有限的时间里，教师主要通过对重点和难点的强化讲解、对学生问题的答疑、引导学生对具体问题进行分析讨论等，加强学生对知识的内化理解和应用，提高学生分析和解决问题的能力，培养学生的综合素质。

相对于传统的教学模式，翻转课堂教学模式在创新型人才培养中具有独特优势：（1）短小直观的视频更容易引发学生的兴趣，实现个性化教学。翻转课堂中的微视频是教师针对相关知识点制作的，一般具有时长短、内容完善、形象直观等特点，能够在短时间内引发学生的兴趣，吸引学生的注意力。学习平台上的微视频课程不受上课时间地点的影响，可由学生根据自己的情况自由学习，培养学生的自主学习能力，实现个性化教学。（2）课堂互动拓展探究，培养学生的创新能力。相对于传统的教学模式，课堂上有更多时间进行师生、生生互动。而且，在学生前期已学习了相关知识点视频的基础上，通过课堂互动，一方面能够加深对知识的理解和内化，另一方面，通过教师引导主题性讨论等，强化学生对理论知识在解决实际问题中的应用和理解，培养学生理论联系实际、分析解决问题等创新能力。

二、“环境监测”课程教学中存在的问题

“环境监测”课程在环境类专业人才培养中具有举足轻重的作用。但是，受传统教学模式的限制，其课堂教学中仍存在一些问题。

第一，教学内容多为记忆性内容，学生兴趣不高。环境监测教学内容广泛，包括环境中的主要污染物及其性质、环境标准、监测方案、分析检测方法、质量保障等，虽然具有较强的系统性，但在教学中各部分内容的关联度较弱。在课堂教学中，学生不需要过多思考和分析，只需听、记、背，学生兴趣不高。因此，教师在教学过程中应注重讲解知识点之间的整体性和各知识点的独立性，引导学生从整体和部分两方面思考问题，建立各部分内容的知识网络。

第二，污染物分析测试方法侧重于理论化讲解，学生动手操作能力弱。环境监测课程中各种污染物质的分析测定是其中占比较重的一部分内容，这涉及大量科学仪器的使用，传统课堂上对仪器和分析方法的原理以及测定步骤的讲解，虽然可使学生对污染物的检测分析方法产生一定的了解，但是对于具体的仪器使用和操作仍比较迷糊。再者，近年来现代分析技术的发展，一些大型仪器如液相色谱质谱联用仪等在环境监测中的应用日益增多，但是由于大型仪器比较精密，在环境监测实验课程中学生几乎没有机会使用或操作大型仪器，导致学生实践动手能力较弱。针对此问题，教师可事先录制相关仪器设备的构造及其使用和操作的视频，通过观看视频，以更直观的方式帮助学生理解和掌握大型仪器对相关指标的检测方法，增强学生的实践动手能力。

第三，理论和实践的联系不足，学生创新思维能力弱。环境监测是一项系统性的工作，涉及监测方案的制定、资料的收集、优化布点、采集样品、预处理、分析测试、结果表达，以及贯穿整个过程中的质量保证措施。传统的教学模式下，学生对于某个具体样品的预处理或者某个指标的测定掌握较好，但是在解决实际环境问题时尚有所欠缺。因此，在教学过程中应注重理论知识与实践之间的联系，可结合教师科研工作中的案例，通过科研反哺教学，培养学生应用理论知识解决实际环境监测以及其他问题的能力。

三、翻转课堂在“环境监测”课程中的应用探索

针对传统教学模式下环境监测课程教学中存在的问题，探索翻转课堂教学模式在环境监测课程中的应用与实践，采用“以学生为主导”的教学思路，通过生动直观的视频课程和课堂上的讨论、汇报和总结等环节，激发学生的学习兴趣，强化知识的内化掌握，同时，提高学生的自主学习能力、分析解决问题能力、交流能力和团队合作能力，培养学生的创新思维和实践能力。

（一）教学模式

根据教学内容和学生的学习特点，建立“课前—课中—课后”的闭环学习路径（见图1）。课前，教师将课程内容制作成生动的视频并上传至课程平台，学生通过观看视频自主学习，掌握较易理解的理论知识，同时将不理解的问题带到课堂上向教师请教，或者与其他同学共同讨论。课堂上，教师强调并讲解重点和难点，解答学生疑问，引导学生思考和讨论，指导学生完成项目式作业，开展专题讨论等，强化学生对知识点的内化理解；课后，要求学生进行总结，查漏补缺，并通过课后作业、课后讨论和网络交流等方式加深对知识的理解和应用。

图1 “环境监测”课程翻转课堂教学模式

（二）师资队伍建设

翻转课堂对教师提出了更高的要求，教师不仅要开发精练且有针对性的微视频，更要组织好课堂互动活动，指引学生进行有效的交流讨论，并在教学过程中结合实际探索新型高效的教学模式。这些角色要求教师不断提高自己的信息技术能力、课程设计能力、课堂组织能力、教学科研能力以及与学生的沟通能力。另一方面，为了更有效地指引学生开展课堂上的项目式作业，利用科研反哺教学，实现理论与实际的联系，由不同研究背景的教师组建课程教学团队，每位教师负责个人所擅长的内容开展翻转课堂教学，提高整体教学水平和学生培养质量。

（三）教学内容组织与优化

“环境监测”教学内容设计是提升课程教学质量、实现人才培养目标的基础和核心。如前所述，环境监测内容较多，在有限的学时内不可能也没必要面面俱到。因此，必须深入分析教材内容和教学目标，对教学内容进行组织和优化，注重知识点之间的联系，构建知识网络。

1.视频资源建设。在对知识点前期分析整理的基础上，根据知识点特征建设视频资源。对于理论性的知识点，注重突出其逻辑关系，按照“知识点的总体结构—分知识点的逐层展开—知识点的总结”组织教学视频，使学生在脑海中形成完整的知识网络。同时，在视频课程的PPT课件中，注重借助图等直观方式对知识点进行展示，吸引学生的兴趣，加深学生对理论知识的理解。

对于实践性较强的知识点，如污染物的分析测试方法或科学仪器的使用方法，可制作污染物的分析测试过程或仪器的构成和使用方法的视频。如在讲解水样COD的测定方法时，可录制重铬酸钾法的主要测定过程，使学生可以直观地看到试剂的添加过程，滴定时样品的颜色变化等。通过视频加深学生对于实践性知识的认识和理解，强化实践动手能力。

2.课堂教学的组织与实施。在学生课前自主学习和教师对学情掌握的基础上，充分利用课堂教学互动环节，组织实施重点和难点讲解与答疑、项目式作业和专题讨论，这对于发挥翻转课堂教学模式的创新型人才培养作用具有重要意义。

重点和难点讲解与答疑：课堂上，一方面，强调重点知识点，在学生前期学习的基础上，进一步深入讲解难点，加深学生的理解；另一方面，对学生自学过程中不理解的知识点进行答疑，并引导学生分析讨论。在引导学生分析讨论时，通过引入与学生生活相关的环境场景和问题，将理论知识应用于实际问题中，提高学生分析问题和解决问题的能力。

项目式作业：在每个章节知识体系学完时，可布置项目式作业，要求学生分组讨论，并制作PPT汇报。如在水和水质监测讲完时，可布置项目式作业：请制定一监测方案，以评价水产养殖对某湖泊水体质量的影响。在项目式作业的完成过程中，学生需要查阅资料，分析水产养殖业给湖泊水体带来的污染物，确定监测目的和指标；收集湖泊的水位、气象、功能区分布等资料，确定采样点的布设位置，提出采样方法和相关指标的分析检测方法，以及整个监测过程中的质量保证措施。通过项目式作业，可强化学生对理论知识和实践之间联系的理解，培养学生的整体思维、文献资料查阅能力、交流能力和团队合作能力。

专题讨论：针对目前的热点环境问题开展专题讨论课。如在讲解水中特定污染物的分析测定时，开设“新型污染物分析方法研究进展”专题，学生提前查阅资料，课上讨论新型污染物有哪些种类，不同的新型污染物有什么特征，一般采用什么样的方法进行监测分析？之后由教师总结新型污染物的种类、性质、环境污染特征和监测分析技术的发展。通过专题讨论，一方面加深学生对环境监测理论知识在实际问题中应用的理解，另一方面，也使学生了解环境监测领域的研究进展，培养学生用发展的观点看待问题。

（四）改革课程考核方式

翻转课堂教学模式下，改变传统的考核方式，注重过程性评价和评价方式的多元性，能够发挥评价考核的指导作用，促进学生认真对待课程学习的各个环节。环境监测课程总评成绩由过程性平时成绩和期末卷面成绩两部分组成，平时成绩占60%，期末成绩占40%。其中平时成绩主要由学生考勤（10%）、课程平台学习时长（10%）、课堂讨论和网络交流活跃度（40%）、项目式作业和汇报表现（40%）。过程性评价中课堂讨论和网络交流活跃度与项目式作业和汇报表现为主要评价依据，在这两项的评价中又包括教师打分（50%）和学生互评（50%）两个部分。

结语

翻转课堂教学模式通过将“枯燥的知识”转化为“直观形象的微视频”，并通过引发学生兴趣和课堂讨论要求压力的双重作用，促使学生自主学习。同时，将更多的课堂时间用于解疑释惑、理论知识在实际问题中的应用探究等方面，充分发挥学生学习的主体作用，有利于培养学生的实践创新等综合能力。但是，并不是所有的教学内容都适用于翻转课堂模式，也不能盲目夸大翻转课堂的作用。在教学过程中，应注重翻转课堂与传统课堂教学模式的结合，同时，结合教学过程中的实际，不断改进，探索适合于环境监测课程的新型教学模式，提升教学水平，培养能够从事环境保护相关工作的高层次创新型人才。