翻转课堂在“水质工程学”教学中的应用
     李绍秀，李冬梅，杜星，秦雯，蒋树贤   
（广东工业大学土木与交通工程学院，广东广州  510006）

 
[摘  要］翻转课堂是以学生为中心的教学模式，是顺应工程教育认证OBE理念的新型教学模式。给排水科学与工程专业核心课程“水质工程学”基于OBE理念的教学应用了翻转课堂教学模式。本文阐述了“水质工程学”采用翻转课堂教学的教学设计和实践过程及效果，对“水质工程学”应用翻转课堂的教学进行了深入的思考，为翻转课堂在课程教学中的进一步推广应用提供参考。
[关键词］翻转课堂；水质工程学；教学改革
[基金项目］2019年教育部高等学校给排水科学与工程专业教学指导分委员会教学改革项目“基于OBE理念的‘水质工程学’课程教学改革与实践”（GPSJZW2019-14）；2019年广东工业大学普通教改项目“基于OBE理念的给排水专业核心课程‘水质工程学’教学改革探索”（广工大教字〔2019〕70号）；2019年广东省高等学校重点专业建设项目“给排水科学与工程”（SJZL20191206）
[作者简介］李绍秀（1967—），女，广西合浦人，博士，广东工业大学土木与交通工程学院副教授，研究方向为水处理理论。
[中图分类号］G642.0  [文献标识码］A  [文章编号］  
 

“以学生为中心”的教育理念由西方国家提出并在西方教育界得到迅速发展，也已被我国教育界所接受，正在改变着我国传统的教育模式。翻转课堂是“以学生为中心”的其中一种教学模式。所谓“翻转”，就是将传统的先课堂教师讲授知识，课后学生作业的模式颠倒过来，即，教师布置任务让学生课前预习学习，课堂再由教师讲解或以研讨方式把学生自学的知识内化和拓展，实行“先学后教”。该模式以学生为主体，改变了传统的教师为主体、学生被动学习的模式，提高了学生学习效果。 “水质工程学”是一门关于水质控制的给排水科学与工程专业重要核心课程，学习水处理原理与方法以及工艺设计方法，应用性较强。该课程运用了OBE理念进行教学^[1]，为践行OBE理念要素之一的“以学生为中心”，“水质工程学”课程采用了翻转课堂教学模式进行教学。
一、“水质工程学”应用翻转课堂的教学设计
（1）课前学生自主预习学习。在这一阶段，教师需要规划学生需要掌握的知识点，布置学生学习的内容与需要完成的任务。为学生提供学习素材，或指定教材、参考书、视频资料等。学生按照教师的要求，充分利用教师提供的或自主查询的资料课前独立学习，并完成教师布置的思考题。
（2）课堂知识内化。教师需要根据需要学的知识点设计课堂内容和具体的教学活动。讲解学生学不懂的难点以及重点。提供机会和设定学时给学生汇报自学成果如PPT展示。对学习的知书点以主题研讨的形式让学生讨论，通过讨论把课前学习的知识点消化并引导学生进一步思考，拓展思维，表达学生自己的观点，教师作为引导者驾奴课堂。
（3）课后知识点巩固与拓展。教师需要设计好课后需要完成的作业、练习，布置运用知识点解决工程问题。课后要求学生对课前预习作答内容自行书面订正作为作业之一，与下次课的预习一起完成。此外，设置开放性题目，通过学生进一步查阅资料，拓展知识点，锻炼开放性思维，培养学生创新能力与创造力能力。
三个阶段为一个周期，从预习完成思考题作答到课后订正形成知识点学习的一个闭合循环。通过一个周期，使学生掌握所学的知识点，培养了学生自主学习能力、独立思考能力和创新能力。
二、“水质工程学”应用翻转课堂的教学实践
（1）课前
目前，“水质工程学”为线下教学。第一次上课前一周，“水质工程学”任课教师会提前把预习任务通过网络班群发布。第二次课开始会在下课前2分钟把下次课预习任务以PPT展示给学生，需要学生拍照誊写到读书报告本上，通过手抄加深印象。为使学生预习落到实处，真正做到学习知识点，且检查学生学习效果，教师精心设计准备预习思考题，需在学习知识点后书面完成在读书报告本上，在上课前提交。教师在布置预习任务时列出学生学习的参考用书、资料以及相关的在线课程网址。
“水质工程学”应用性强，课程学习结束后要求能完成水厂或污水处理厂的工程设计。多读实际工程图纸了解构筑物的结构是设计构筑物的基础，因此，读图是课前预习的一项任务。课前预习阶段就把需要学习的水处理构筑物的工程图纸发给学生，让学生提前琢磨构筑物的结构，学习水处理构筑物的工作原理及其工艺设计。要求自学构筑物的理论知识把构筑物的工作过程通过标注水流经过表达出来。
学生根据教师布置的任务，充分利用现有的教育资源，带着教师布置的思考题学习，通过将获取的信息整理、分析，书面作答思考题。这一过程学生作为学习主体，调动了学生学习的主观能动性，提高了学生自主学习能力。学生提交的读书报告在上课前提交，教师检查完成情况和质量并做好登记后立即返回给学生，暂时不批改。目的是让学生在课后自主订正。疫情特殊期间线上教学，预习报告同样手写拍照上传，教师在线审阅登记。
（2）课中
翻转课堂教学模式学生课前学习的知识需要课堂上内化。学生课前学习并不能把所有知识点都弄懂弄透，因此，教师需要对难点精讲，传统课堂的教授方式不能完全抛弃，对重要知识点也仍要加大讲授力度^[2]。“水质工程学”课程有较多相对难理解的理论，学生自学很难弄懂，这些需要课堂上教师讲透。容易学懂的知识点课堂上无需重复，腾出学时开展讨论和学生预习成果PPT汇报。
课堂讨论的题目需要教师设计并提前布置给学生准备。讨论中教师做好引导，既使学生从中用到所学的知识点，又把学生带入到一定深度的思考，促使学生积极思考，提高逻辑分析能力，通过学生不同观点碰撞，锻炼学生批判思维和辨析能力。
“水质工程学”课程需要学习最新的水处理技术，这部分内容需要涉猎大量资料进行归纳总结，往往要求学生以小组形式合作分工查阅资料、汇总写文稿、课堂PPT演讲。这个过程培养了学生分析和解决问题的能力、团队协作能力和表达能力。
（3）课后
课后需巩固学习的知识点，要求学生对预习思考题答案对照课堂已经内化内容及教师讲解的答案修改更正。通过学生自己订正，加深印象和理解，相当于再次消化。学生自行订正这一环节非常重要，强调学生参与，清楚自己初步答案错在哪里，如何改，正确答案是什么。订正的情况作为评定成绩考核的要素之一。学习完一章或整个课程，要求学生对一章或整个课程的知识结构做思维导图，使学生对所学知识有整体系统的认识，梳理出章、节知识点的有机联系与关系。课后教师布置一些开放性题目和练习训练。开放性题目既是知识点的延伸，也锻炼学生创造性思维。练习训练是必须的，尤其是计算题，反复练习才能巩固。
三、“水质工程学”应用翻转课堂的效果
“水质工程学”应用翻转课堂教学，学生较好地配合。预习思考题的书面报告在每次课前登记都发现全部完成，绝大部分同学书写工整，认真作答。订正也很认真，学生根据自己的理解对预习答案进行了修改与补充，留有很多修改过的痕迹。图1是预习思考题书面作答及课后订正情况。图2 是学完一章的课后思维导图作业。图中反映了学生对预习学习的用心，课后对知识点掌握后能根据自己的理解对预习答案重新整理，更正或补充完整或增加理解的内容，自行进行一些比较，融入比较学习方法，增强理解和加深记忆。这种通过学生亲自“做”的以学生为中心的模式对于加强学生对知识点的理解非常有效，这也体现在期末考试中，由于复习时间有限，复习记忆不充分，考核知识点概念时学生表达不够准确，但其答案反映出学生对知识点有较深的理解，能够写出个中道理。而传统模式学生被动的听，通过复习也短暂记住了，考试能准确写出，但若干天后可能就忘光，知识点在脑中仅一闪而过。而翻转课堂由于学习过程由学生主动完成，学习的知识点能很深地印在脑海里。图3图中显示的箭头为学生对滤池构筑物工作过程标注的水流方向。学生利用不同颜色详细标注滤池过滤和反冲洗不同工作过程，从中反映出学生认真读图，教师也从中判断出学生对知识点的掌握情况，为教师后面课堂教授提供依据。
 
 
图1 预习思考题作答与订正
 
图2 课后作业章节知识结构思维导图
 
图3 构筑物工艺图读图标注
 
   课堂上的PPT汇报也反映了学生能较好地利用文献资源及整理总结资料能力、分析问题能力，演讲的语言表达能力也有较好的表现。课堂讨论学生能清晰表达自己观点，有较深入的思考，思辨能力逐渐构成。翻转课堂不但提高教学效果，也充分培养了学生的综合能力。    
四、“水质工程学”应用翻转课堂教学的思考   
（1）课前预习并书面完成思考题以及课后订正是线下课程翻转课堂模式的重要环节。课前带着问题学习，并完成思考题，促使学生采用各种手段和资料深入探究，最终获得相关的认知。这一过程能发挥学生主观能动性，提高学习能力。课后的自行订正对加深理解和巩固知识点起到很大作用。从前面图1和图2学生在预习答案中添加的内容看出，学生对所学知识通过大脑进行了再次加工，融入了自己的理解，对学习的知识点做了很多标记，表达了对知识点的理解和体会。学生预习书面完成的思考题，由于是自学所得，答案不一定正确或标准，因此教师没必要对其预习答案评分，只需学生认真完成作答即可。但对预习报告完成情况作登记很有必要，是否书面完成预习思考题是作为总成绩考核项目之一，其能促使学生主动完成预习环节，尤其是自觉性差的学生，这样才能保障翻转课堂模式的正常实施。
（2）采用翻转课堂学习，学生能获得较好的学习效果。通过访谈，学生反映，翻转课堂强制性的预习学习，比传统模式非强制性预习对知识点领会接受效果高出50%以上。这归因于学生亲自经历学习过程，主动思考，对知识点认识深入，提高了学习效果和教学效果。
（3）翻转课堂使学生综合能力得以提高。预习自学提高了自学能力，也培养了认真学习的态度和精神。课堂讨论培养了学生思辨能力，学习成果总结和汇报，培养了学生总结归纳能力，PPT汇报培养了学生文稿撰写、语言表达能力，整个过程学生分析问题、解决问题能力得到锻炼^[3]。
（4）对学生考核应从结果考核转为过程考核与结果考核相结合。传统的教学模式是学生被动地学，往往以期末考试成绩为主考核学生学习情况。但翻转课堂强调的是学生亲自经历的学习过程，因此，评价学生应该从单一的结果评价走向过程评价与结果评价相结合^[4]。“水质工程学”教学预习报告的完成占总成绩一定分值比例，课后对预习答案的订正是教师非常重视的过程，订正作为课后的一项作业要求完成。从订正的痕迹能看出学生对知识的掌握情况和理解的程度以及学习的态度。订正在预习报告成绩中权重较大。课堂讨论学生的发言和思考问题的深度以及PPT的内容、汇报时的表达等在总成绩中也都占一定的比例，总成绩不再是由期末考试一锤定音。
   五、结语
翻转课堂应用于专业核心课程“水质工程学”教学，是课程基于OBE理念教学的“以学生为中心”的实践，“水质工程学”的翻转课堂教学模式的教学设计及其具体实施与取得的学生学习效果，反映翻转课堂是一种有效提高学生学习效果和教学效果、培养学生学习能力、提高综合能力的教学方式，值得在课程教学中进一步推广应用。
[参考文献]
[1] 李绍秀，李冬梅，杜星，秦雯，蒋树贤. 基于OBE理念的水质工程学课程教改与教学大纲设计.教育教学论坛, 2020,(42):119-121.
[2] 罗文华．规则与共识:从电子签名到区块链. 中国政法大学学报，2019，(2):48-59．
[3] 王帅兵，陈海峰，赵 丽. 翻转课堂教学模式在高职实验动物学课程教学中的应用效果. 卫生职业教育，2021，39(3):40-41.
[4] 梁晓娟，李 强，杨礼康，李培庆. 翻转课堂在汽车运用基础课程教学中的应用研究. 浙江科技学院学报，2019, 31(1):75-80.