嚴(yán)志宇，于 穎

（大連海事大學(xué)，遼寧大連 116026）

雖然研究生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)在課題的研究中，但在基礎(chǔ)知識的夯實(shí)和專業(yè)的拓展上，還是離不開課堂教學(xué)。不同于本科生，在研究生專業(yè)課的教學(xué)中，2 學(xué)時(shí)課堂教學(xué)應(yīng)該有相對本科4 學(xué)時(shí)的信息，并引發(fā)更多學(xué)時(shí)的思考，產(chǎn)生擲地有聲、空谷回音的效果。課堂教學(xué)不僅是知識的傳授，更是知識的引燃、思想的激發(fā)；不僅要為學(xué)生建立自己的知識體系添磚加瓦，更要為其構(gòu)建邏輯框架給予指導(dǎo)，并啟發(fā)知識應(yīng)用的各種可能。針對不斷提高的教學(xué)要求，教學(xué)模式層出不窮，但是符合研究生培養(yǎng)目標(biāo)的模式仍需探索。目前，有的研究生課程延續(xù)本科教學(xué)模式，教師以講授為主；有的課堂教學(xué)則過度互動，教學(xué)內(nèi)容在豐富性和系統(tǒng)性方面未能得到有效保障；有的則過度強(qiáng)化學(xué)生的主體，讓學(xué)生進(jìn)行文獻(xiàn)匯報(bào)，弱化教師的指導(dǎo)，造成學(xué)生因茫然而積極性不足。針對這些問題，需要對先進(jìn)的教學(xué)理念進(jìn)行深入剖析，通過建立特定教學(xué)模式來實(shí)現(xiàn)先進(jìn)理念的有效實(shí)施。

一 翻轉(zhuǎn)課堂的解讀

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是以學(xué)生自我構(gòu)建知識為主的一種混合式教學(xué)，是我國推進(jìn)“課堂革命”的一個重要內(nèi)容[1]，這是基于“成果為導(dǎo)向”理念的教學(xué)。然而，在深層次上實(shí)現(xiàn)這一教學(xué)理念，還需要在不同類型的課程中，對不同的授課對象，借助最新的信息化教學(xué)手段進(jìn)行不斷探索，以正確把握這一“追求卓越教育的正確方向”[2]，從而實(shí)現(xiàn)知識（Knowledge）、能力（Ability）、實(shí)踐（Practice）、創(chuàng)新（Innovation）和品行（Virtue），即KAPIV 的統(tǒng)一教學(xué)[3-4]。因此，如何設(shè)計(jì)好的教學(xué)模式，成為教學(xué)改革的重要內(nèi)容。

對于翻轉(zhuǎn)課堂，首先要認(rèn)識到這不是目的，是手段，不要為翻轉(zhuǎn)而翻轉(zhuǎn)。有些教學(xué)內(nèi)容不適合翻轉(zhuǎn)教學(xué)，有些也只適合部分翻轉(zhuǎn)教學(xué)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，教師的講授可能會弱化，但是教師的作用應(yīng)該強(qiáng)化和深化。不應(yīng)誤解教學(xué)中學(xué)生的主體性，搞形式上的翻轉(zhuǎn)。其次，翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)現(xiàn)是需要有效的課程設(shè)計(jì)來保障。針對不同內(nèi)容，如理論、技術(shù)、設(shè)計(jì)和工程課，應(yīng)有不同的模式。一些教學(xué)技術(shù)，比如微課、提問、互動、測驗(yàn)和討論等，需要目標(biāo)導(dǎo)向來構(gòu)建特定的模式，來保障翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，而不是公式化地進(jìn)行所謂的翻轉(zhuǎn)課堂。第三，翻轉(zhuǎn)課堂能提高教學(xué)效率，也意味著對學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性有更高要求，學(xué)生沒機(jī)會在課堂上“劃水”或“摸魚”。但是，如果教學(xué)強(qiáng)度沒有和學(xué)生的積極性相匹配，不顧及學(xué)生正常的惰性，教學(xué)中也易出現(xiàn)違背有張有弛的文武之道的情況。倘若學(xué)生未能有效跟進(jìn)教學(xué)，那么翻轉(zhuǎn)課堂就會成為教師的自娛自樂?？傊?，提高教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果才是王道，是實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的最終目的，這需要基于最新教學(xué)理念、結(jié)合各種教學(xué)方式，針對每門課、每節(jié)課和每個知識點(diǎn)，設(shè)計(jì)科學(xué)教學(xué)模式來保障教學(xué)目的的實(shí)現(xiàn)。

作者開設(shè)的研究生課界面化學(xué)技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，是為環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的研究生講授界面化學(xué)知識、方法論及新技術(shù)在環(huán)境治理與修復(fù)中具體應(yīng)用的課程，內(nèi)容包括：膠體化學(xué)和混凝技術(shù)、固相界面和吸附技術(shù)、化學(xué)界面和多相催化、電極界面和化學(xué)修飾、液液界面和分離技術(shù)，以及功能界面和應(yīng)用展望。這是具有知識面廣、理論深、前沿內(nèi)容更新快和實(shí)踐要求強(qiáng)的一門課。在32 學(xué)時(shí)內(nèi)，給研究生高效率、高質(zhì)量和高啟發(fā)性傳授該課程具有很大的挑戰(zhàn)。但是，不管怎樣，任何課程都需要好的設(shè)計(jì)，使學(xué)習(xí)活動與課程的預(yù)期目標(biāo)聯(lián)系起來[5-6]。因此，面對這種挑戰(zhàn)，作者以學(xué)為中心，對整個教學(xué)進(jìn)行整體建構(gòu)，提出一種雙螺旋的互動方式中提升教學(xué)層次的翻轉(zhuǎn)課堂模式。在模式的實(shí)施中，充分利用大連海事大學(xué)的一個自主學(xué)習(xí)管理平臺“海貝云課堂”提供的信息化的智慧教學(xué)手段?！昂Ｘ愒普n堂”是源自世界著名的Canvas 教學(xué)平臺。該平臺開放、直觀，集成并簡化了老師和學(xué)生喜歡的所有數(shù)字工具和內(nèi)容，從而提供了更簡單、更互聯(lián)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，可為翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐提供技術(shù)平臺。本文將對這種翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐方式進(jìn)行探討。

二 雙螺旋模式的構(gòu)建

本文設(shè)計(jì)的雙螺旋模式進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，是指教和學(xué)兩條路徑圍繞教學(xué)目的這一共同的軸心，在交織中盤旋上升，如圖1 所示。其特點(diǎn)不僅在于翻轉(zhuǎn)，更在于交織中提升。其中“教之路徑”包括理論教學(xué)和應(yīng)用教學(xué)。理論教學(xué)包括深入淺出的微課教學(xué)和邏輯重建的課堂教學(xué)；應(yīng)用教學(xué)包括傳統(tǒng)技術(shù)、創(chuàng)新技術(shù)和新環(huán)境問題的解決方案三階段教學(xué)，具有從理論到實(shí)踐的提升特點(diǎn)?！皩W(xué)之路徑”是通過課前、課后測驗(yàn)來輔助理論教學(xué)；通過基礎(chǔ)問題的討論、創(chuàng)新技術(shù)探討和實(shí)際問題解決方案的研討來輔助技術(shù)教學(xué)，以此構(gòu)成學(xué)生自主學(xué)習(xí)路徑，其上升特點(diǎn)是從以客觀題進(jìn)行考核來指導(dǎo)學(xué)生基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)到以主觀題進(jìn)行考核來促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用知識的學(xué)習(xí)，最后的開放式討論方式對學(xué)生創(chuàng)新思維進(jìn)行激發(fā)。兩條路徑在交錯實(shí)施中實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)與教學(xué)結(jié)合和提升，以形成所謂的雙螺旋模式。

圖1 雙螺旋教學(xué)模式

要說明的是，教師提供的微課文件是供學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)用，教學(xué)內(nèi)容是按教材內(nèi)容順序，由淺入深、循序漸進(jìn)地講解。微課講解內(nèi)容全面、詳細(xì)，穿插一些非測驗(yàn)、非作業(yè)的和無答案的小問題，引起學(xué)生興趣和好奇心。

課堂上仍講述同樣內(nèi)容，只是對其邏輯框架進(jìn)行重構(gòu)。這是教師根據(jù)知識本身的邏輯關(guān)系，或依據(jù)知識內(nèi)化需要，或依據(jù)應(yīng)用輸出的需要重構(gòu)知識框架。教學(xué)內(nèi)容是微課壓縮后的精華，不再是循序漸進(jìn)，而是邏輯關(guān)系的講解。一些簡單的、一看就懂的知識則略講，或僅出現(xiàn)在微課中。上課時(shí)教師使用的課件，通過“海貝云課題”也可被學(xué)生獲取。結(jié)合微課文件，這種讓學(xué)生多次但不重復(fù)地學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生多角度、多層次理解教學(xué)內(nèi)容。

課堂上對知識重構(gòu)的教學(xué)特點(diǎn)是啟發(fā)式的、引導(dǎo)式的。這種啟發(fā)教學(xué)是在學(xué)生使用微課之后進(jìn)行的，因此更有效，可增進(jìn)學(xué)生的參與感和自信度。

通常，考試、測驗(yàn)是通過分?jǐn)?shù)給學(xué)生施壓來促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)并評價(jià)學(xué)習(xí)的。在雙螺旋模式中，測驗(yàn)變成一種教學(xué)手段。這種教學(xué)型測驗(yàn)，成為“學(xué)之路徑”中的重要教學(xué)方式。模式中設(shè)置有兩種測驗(yàn)：理論理解和基本應(yīng)用型的測驗(yàn)，以及綜合應(yīng)用和解決問題型的測驗(yàn)。

第一類測驗(yàn)是綜合“學(xué)習(xí)-指導(dǎo)”用的。這里有對教學(xué)內(nèi)容的直接提問或公式的簡單應(yīng)用。測驗(yàn)題面上會給出相關(guān)的知識點(diǎn)或提示。這類測驗(yàn)是非?！坝押玫摹?，都屬于“看一眼即解”的題，是幫助學(xué)生抓住重點(diǎn)、理解理論，并學(xué)會公式的直接應(yīng)用，并非考核學(xué)生的。

第二類測驗(yàn)是通過問題引導(dǎo)教學(xué)。問題的解答并非完全拋給學(xué)生，是有講解、提示或示范在前的，引導(dǎo)學(xué)生從模仿開始、一步一步地思考。再在課堂現(xiàn)場合成師生解答的綜合結(jié)果，然后進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的提問。學(xué)生在思維方面的參與度從討論、探討到研討，步步深入，從而完成創(chuàng)新性教學(xué)。

也就是說，雙螺旋模式通過遞進(jìn)式的教和學(xué)，在知識體系構(gòu)建中教，在問題解決中學(xué)，完成理論分析、方法應(yīng)用的教學(xué)，實(shí)現(xiàn)對學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐

下面以混凝技術(shù)的教學(xué)為案例來介紹該模式下實(shí)現(xiàn)的翻轉(zhuǎn)課堂。

（一）用于基礎(chǔ)教學(xué)的微課體系

首先，制備內(nèi)容完整的微課課件及具有啟發(fā)性的課前測驗(yàn)，發(fā)布到“海貝云課堂”上，供學(xué)生課外學(xué)習(xí)。微課課件不同于傳統(tǒng)意義上的課程模塊[7]，是具有強(qiáng)烈目標(biāo)導(dǎo)向的集成式體系[8]。其內(nèi)容從膠體化學(xué)開始，講述膠體的穩(wěn)定性相關(guān)的原理、穩(wěn)定性影響因素和混凝技術(shù)概述。示例的微課件頁面如圖2（a）所示。這個多媒體課件可借助“海貝云課堂”平臺來完成。本課制備的微課課件的特點(diǎn)是學(xué)生可單頁循環(huán)播放，手動換頁，基于自己學(xué)習(xí)情況以控制播放進(jìn)度。

（二）進(jìn)行知識重構(gòu)的遞進(jìn)討論

在課堂上，教師簡單重復(fù)講解微課課件中的基礎(chǔ)知識，然后進(jìn)行啟發(fā)式討論，引導(dǎo)學(xué)生把相同的內(nèi)容以不同的邏輯方式重新構(gòu)建，讓學(xué)生以不同角度、換種方式理解。傳統(tǒng)的教學(xué)方式難以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[9]，這種讓學(xué)生重構(gòu)知識體系的方式，可讓學(xué)生對理論進(jìn)行再思考，從而成為知識的主人。這種將任務(wù)意識貫穿整個教學(xué)活動，也是一種創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)方式[10]，能有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動性。

如針對混凝技術(shù)，可在“海貝云課堂”發(fā)起第1 階段討論題目為“膠體穩(wěn)定的原因是什么？盡管微課課件里有深入淺出的講解，但還是要求學(xué)生在課堂上用50 以內(nèi)的字?jǐn)?shù)寫下來，最后教師再補(bǔ)充整理，共同完成回答。課堂用的課件示例頁面如圖2（b）所示。接下來發(fā)布第2階段的問題“影響穩(wěn)定的因素有哪些？”重復(fù)上述討論后，第3 階段問題就是“破壞穩(wěn)定的機(jī)理有哪些？”接下來就是大家一起探討機(jī)理實(shí)現(xiàn)的方法。這些都是學(xué)生借助“海貝云課堂”的討論功能用簡單的語言或關(guān)鍵詞共同完成。每完成一個問題，教師總結(jié)后，向下一個階段推進(jìn)。圖3 顯示的是引導(dǎo)學(xué)生層層遞進(jìn)的討論題，圖4 是學(xué)生發(fā)布的討論內(nèi)容界面。

圖2 課件示例

圖3 關(guān)于遞進(jìn)關(guān)系的討論題的課件簡圖

圖4 學(xué)生討論結(jié)果示例

通過討論，形成了如圖5 所示的一個不同于微課件內(nèi)容的邏輯關(guān)系，里面融入了學(xué)生自己的理解，構(gòu)建了屬于學(xué)生自己的知識體系。

（三）啟發(fā)技術(shù)創(chuàng)新的理論探討

在前面理論和傳統(tǒng)技術(shù)的學(xué)習(xí)之后，再進(jìn)行新型技術(shù)研發(fā)切入點(diǎn)的探討，探討是從圖5 所示的理論圖中深色字體顯示的“ζ 電位”作為切入點(diǎn)開始的，啟發(fā)學(xué)生思考如何改進(jìn)，然后引出新型技術(shù)的內(nèi)容，如圖6 所示。比如，磁混凝是產(chǎn)生類似但更強(qiáng)于重力的效果來破壞膠體穩(wěn)定的；破壞膠體的技術(shù)主要就是加混凝劑，而電混凝是在“加”上做文章；混凝劑則是新材料研發(fā)，其中雜化復(fù)合材料就是在分子層次上進(jìn)行的技術(shù)組合。通過這種啟發(fā)式探討，引導(dǎo)學(xué)生由傳統(tǒng)技術(shù)向新型技術(shù)推進(jìn)。同時(shí)讓學(xué)生學(xué)習(xí)一些創(chuàng)新技能，如技術(shù)組合，并懂得創(chuàng)新必須基于機(jī)理研究才能實(shí)現(xiàn)的道理。

圖5 關(guān)于構(gòu)建傳統(tǒng)技術(shù)理論的課件簡圖

圖6 關(guān)于技術(shù)研發(fā)切入點(diǎn)的課件簡圖

（四）制定解決方案的問題研討

最后以研討的方式啟發(fā)學(xué)生制定實(shí)際問題解決的方案，比如針對廢水中的微塑料，從其特點(diǎn)、混凝機(jī)理分析上確定混凝劑和絮凝劑，如圖7 所示。

圖7 研討實(shí)際問題解決方案的課件簡圖

課程最后，通過對混凝技術(shù)在處理納米塑料的局限性的分析，幫助學(xué)生把對環(huán)境的擔(dān)憂引向?qū)夹g(shù)革新的追求上，把正能量帶入到環(huán)保事業(yè)中。

通過上述討論，學(xué)生們給出自己的混凝方案，收獲了知識，鍛煉了能力，激活了思維，增強(qiáng)了自信，也就是說借助“海貝云課堂”的討論平臺，教師通過設(shè)計(jì)的雙螺旋模式，在短短的2 學(xué)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了KAPIV 的教學(xué)。學(xué)生對此模式的翻轉(zhuǎn)課堂反應(yīng)積極、發(fā)言活躍，并產(chǎn)生了有亮點(diǎn)的見解，一些同學(xué)體現(xiàn)了較系統(tǒng)的科研思維特點(diǎn)。

這里提出的以雙螺旋模式進(jìn)行的翻轉(zhuǎn)課堂，在其他的教學(xué)內(nèi)容中，會表現(xiàn)出不同特點(diǎn)。在理論性偏強(qiáng)的界面催化技術(shù)中，課堂討論部分相對困難；在技術(shù)性為主的吸附技術(shù)授課中，知識重構(gòu)上特點(diǎn)不太突出?？偟膩碚f，雙螺旋模式還是適合工科類課程的教學(xué)，既有理論深度，又有技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新。尤其在環(huán)境領(lǐng)域，由于一直都有新的問題挑戰(zhàn)技術(shù)發(fā)展，該模式能很好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情和社會責(zé)任感。當(dāng)然，一個好的課程設(shè)計(jì)模式，還需要在不同教學(xué)中不斷打磨，每堂課都有自己的特點(diǎn)，不存在固定的、普適的教學(xué)模式，雙螺旋模式只是提供了一種深層次實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，在其他研究生課堂教學(xué)中可以提供參考。

四 結(jié)束語

以上就是基于“海貝云課堂”建立雙螺旋模式進(jìn)行的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐。其特點(diǎn)如下。

1）微課件和課堂上對知識的重構(gòu)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、通過遞進(jìn)式的討論培養(yǎng)學(xué)生的解決問題能力，通過教-學(xué)雙螺旋的交織提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2）在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生在緊張的、高效的討論中完成理論構(gòu)建、技術(shù)應(yīng)用、問題解析和創(chuàng)新思維，其能力得以展現(xiàn)，從而高效實(shí)現(xiàn)了KAPIV 教學(xué)。

在該模式的實(shí)踐中，學(xué)生反應(yīng)積極，全部對教學(xué)給予好評，在翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施中的普適性將在教學(xué)中進(jìn)一步推進(jìn)，為高等教育提供參考。