翻转课堂在大气污染控制工程课程中的实施

(辽宁工业大学 化学与环境工程学院，辽宁 锦州 121001)

目前，我国产业结构正在从“中国制造”向“中国创造”的目标转变，这为我国的高等教育人才培养提出了挑战，也指明了方向。这就要求应用型本科院校在校大学生的课堂不再是“以教师为主角”的知识传授，而应该向“以学生为主角”的知识创造和再创造的课堂学习转变。课堂学习要从知识的认识和积累向深度挖掘和创新应用能力的获得转变[1]。翻转课堂，即教师在课前将重要的知识点和知识体系录制成微课，对大气污染控制工程课程中一些重要的基本理论和工艺设计进行精讲，学生通过观看微课和相关的教学视频进行预习，为课堂教学做了比较充分的准备，使学生在课堂上从被动接受知识向主动获取知识转变。

采用任务驱动的翻转课堂正好实现了传统教学模式的逆转，教学任务通过MOOC 平台布置，学生利用课下时间通过观看视频完成教学任务。在课堂上教师不再是唯一主角，而是学生变成了课堂的主角，教师仅是作为知识解惑或知识传授的引导者。大气污染控制工程课程教学内容主要包括大气污染的基本理论、燃煤烟气末端治理与控制技术及主要除尘、脱硫及脱销设备的选型与设计计算。培养学生分析和解决由燃煤带来的大气污染问题的能力[3]。以大气污染控制工程课程中“粉尘的物理性质+除尘器的选择与发展”两节为例，将任务驱动式的翻转课堂教学模式应用于课堂教学，取得了良好的教学效果。本文以辽宁工业大学（以下简称我校）2016 级环境科学与工程专业教学班为授课对象，总结任务驱动式翻转课堂的实施过程及所取得的教学效果。

一、大气污染控制工程课程教学中存在的问题

《大气污染控制工程》是一门理论性和实践性非常强的专业课。传统教学主要通过“教材+多媒体+板书”，教师在课堂上讲授为主，学生课后根据教师课堂讲授的重点内容进行复习并完成作业的教学模式。这种教学模式不适合《大气污染控制工程》工程实践性很强的课程，又无法调动学生自主学习的积极性，阻碍了学生工程实践能力的提高和创新能力的开发，达不到理想的教学效果。

教师也尝试把“互动式、互换式和案例讨论式”的教学方法引入课堂[4]。把平时考核、烟气除尘脱硫脱硝工艺选择和分组讨论等多种考核方式纳入了最终成绩综合评定中。但在授课过程中教师不能兼顾学生的个性、知识背景、兴趣和能力，学生本身学习的能动性没有被充分地调动起来。这种弊端体现在《大气污染控制工程》课程设计阶段，学生的流程设计基本固化在课本，与生产实际脱轨，也没有将课本上的理论知识应用于课程设计过程中，更没有将“知识的应用”的理念体现在课程设计过程中。因此，亟需转变教学模式和考核方法，提高该课程教学效果。

二、任务驱动式翻转课堂的教学设计

以“除尘器的选择”为主题，结合粉尘的物理性质、除尘器的除尘原理、设计等内容，实施了以“燃煤烟气除尘”为核心任务的新型教学模式，即任务驱动式翻转课堂教学。学生利用课下时间查阅与该教学任务相关的资料、文献，围绕教学任务复习所学过的知识点，完成除尘器类型的选择，总结所选除尘器的发展趋势。教学组织与实施过程如下。

（一）课前教学活动设计

1.教师的教学内容设计。课前，教师准备充足的教学资源。

（1）制作课件、录制微课、选择相关的教学视频，并将这些教学资源上传于我校教学资源平台。教师要提前录制好与翻转课堂内容直接相关的重要知识点的微课，微课视频的时间在7—8 分钟左右，重点讲解大气污染控制工程中的基本原理和工艺计算。此外，要精选与翻转课堂有关的教学视频，修改并完善教学课件。

（2）教师要发布翻转课堂上的教学任务。教师要根据课件、微课及教学视频的教学内容，制定教学任务，提出教学目标，推荐学习方法，归纳教学内容的重点和难点，使得学生课前预习的学习目标明确。

（3）制作并发布学习记录册。课前，通过我校教学资源平台下载教学资源并尽心学习，要求学生记录自己的自学时间、自学方法，达到的自学目标，在自学过程中遇到的问题都一一记录在学习记录册上。并将学习记录册课前通过QQ 或微信反馈给教师，教师课前总结学生的共性和个性问题，在课堂上进行解答。

（4）布置2—4 个思考题。课前，教师设计2—4个思考题并通过我校教学资源平台发布，思考题基本上是翻转课堂教学内容的深化或延伸。主要是针对自学能力比较强的同学提出的，可以时这些学生通过查阅文献资料做出思考题的答案，并带到课堂上和大家分享。教师将教学视频和教学内容以MOOC 平台为载体上传，将教学任务上传至讨论区，并将教学目标分解成不同的任务内容，见表1。

学生在课前根据教学任务有针对性地观看教学视频，开展自学活动，循序渐进地完成一系列由简单到复杂、由易到难的任务，并归纳记录自学过程中遇到的问题，根据问题梳理所涉及的知识体系和知识结构。

表1 部分任务内容与目标

2.学生的活动。翻转课堂强调的是以学生为主，要充分发挥学生学习的主动性，所以课前预习是学生一个非常重要的学习任务。课前每个学生都必须要观看视频，可以单独观看，也可以和小组同学一起观看，边看边思考，遇到不懂的可以记录下来，通过反复观看PPT、微课和视频解除疑问或者将其反馈给教师，由教师在课堂上解答。对于教师布置的习题和思考题也是要求学生课前完成的，完成形式可以单独完成，也可小组讨论。

（二）课上教学活动设计

1.教师的教学内容设计

在任务驱动的翻转课堂的教学过程中，教师根据课前学生自学阶段提出的共性问题进行课堂教学内容的重点和难点设计，并围绕共性问题给出恰当的工程案例。以粉尘的物理性质对除尘器性能的影响作为教学主题，讲解除尘器的类型、概念、除尘原理及除尘方法，引出环境空气质量及大气污染物排放标准，重点讲解目前工业上常用的除尘技术，除尘器的选型及设计。根据粉尘的密度、粉尘的润湿性、粉尘的比电阻等物理性质，通过燃煤烟气治理工程案例讲解学生课前预习中遇到的共性问题。

2.学生的活动

学生们根据教学案例及在课前自学过程中遇到的问题展开讨论及分析。此时，教师根据学生的学习能力、讨论结果及课堂活跃度进行分组，进一步学习任务内容，完成任务目标。

期间，教师也要参与课堂讨论及分析，及时解决对于同一个学习任务出现分歧的课堂讨论，并给出启示，让同学们最后达成共识。

课后，每位同学再一次独立思考课上讨论的学习任务，总结完成任务过程中掌握到的技能，评估自己的学习目标，形成学习成果并在教学资源平台上展示。

先由学生互相评价，最后由教师给出最终评价，评价方法见表2。

表2 翻转课堂部分总体评价

三、任务驱动式翻转课堂的外延与深化

为了对粉尘的物理性质及除尘器的选择与发展两部分知识体系进行深化与应用，教师在MOOC上发布“发电厂燃煤锅炉除尘方案”，按翻转课堂上的分组完成除尘方案的选择。首先，要求学生自己查阅资料和书籍，获得工业锅炉分类及型号，锅炉常用煤及其低位发热量等知识。然后，结合“燃烧与大气污染”部分内容，加深理解煤燃烧过程中释放的污染物，烟气的含尘浓度、烟气温度，尤其是粉尘（包括粉尘的粒径、粒径分布、粉尘的密度等物理性质）。最后，根据每类除尘器的技术性能指标确定除尘方案。“发电厂燃煤锅炉除尘方案”的成果以Word 和PPT 两种形式分组提交，在课堂上通过PPT 展示并汇报除尘方案的主要内容，通过学生点评和教师的总结和指导，极大提高了学生们对大气污染及大气污染物治理的兴趣。对于后续的课程设计及其毕业后从事大气污染治理工程的学生来说，是一次难得的教学实践，也使得大气污染控制工程的理论教学与实践教学取得较好效果。

四、任务驱动式翻转课堂的教学效果评价

翻转课堂的教学效果评价要体现出教师的主导地位和学生的主体地位。为了更好地激发学生的学习热情，让学生参与到翻转课堂成绩评定的全过程。教学过程不仅仅在课堂上答疑解惑，而是延伸至整个授课过程中。学生会带着学习兴趣和疑问去学习后面的章节内容。在课上、课间或课下，始终有一部分同学会带着各种问题来咨询教师或同学之间展开讨论，使原来枯燥的课堂变得生机勃勃，同学不知不觉中变成了课堂主角。

此外，在教学过程中，通过学生自评和互评，教师及时掌握学生知识掌握的情况。根据学生课下学习、作业完成、课前反馈、学习成果等表现情况，做到终结性评价和过程性评价相结合[4]。最终，由教师给出翻转课堂的终结性评价，取得了非常满意的教学效果，加深了学生对工程设计理念的了解，激发了学生对其他专业课程的学习热情，使学生对就业和考研充满了期待。

五、结束语

在《大气污染控制工程》这门课程中，采用任务驱动与翻转课堂相融合的教学模式来进行教学，教师精心制定翻转课堂的教学目标，利用我校教学资源平台发布教学任务和教学视频。学生在课前围绕教学任务反复观看教学视频。在这种教学模式下，学生需要利用大量的课下时间预习和思考教学任务，带着个性问题进入课堂教学。教师必须在课前对课堂教学内容进行更新和充实，并与工程实践融合。此外，教师和学生可以在课前、课上和课后进行实时讨论、不断提出问题和解决问题，教师能实时关注学生的学习效果。任务驱动式翻转课堂适用于应用型创新人才培养目标的实现。