翻转课堂教学模式在应用型本科课程教学中的探索与实践——以《环境与工程地球物理》课程为例

周峰，张志勇，谢尚平，李曼，翟斌军

（东华理工大学 地球物理与测控技术学院，江西 南昌）

《环境与工程地球物理》是本科地球物理类专业的专业核心课程，是综合应用重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探、地球物理测井等地球物理方法解决环境与工程问题的一门以应用性为主的课程。但在实际教学过程中发现，传统教学设计的课时偏重于理论基础知识的传授和简单案例的分析等，且这些知识的传授和案例分析大多数局限于理论研究，由此导致课堂教学以教学演示为主，这与本课程强调解决环境与工程问题要求有一定差距，同时也不能更好地支撑本专业解决实际地球科学问题的培养目标。

另一方面，由于课程涵盖了地球物理类专业大部分的方法技术，传统课堂模式学生学习动力与课堂氛围均有待改善，且不利于学生突破习惯性认知模式及养成探究式与个性化的学习方式。同时，就教学效果来看，多数学生依赖并满足于课堂中教师“灌输式”讲解，对理论知识点的学习止步于“一知半解”的状态，缺乏进一步进行深度分析、勇于创新的动力。因此，基于上述传统教学模式中出现的问题和困难，有必要在混合式教学与翻转课堂教学模式研究方面进行探索，以期进一步强化教学质量。

翻转课堂将线上自主型学习与线下互动式学习相结合，使学生成为学习和课堂的主体，重视实际问题的解决思路和过程培养。以问题为导向，调动学生的科研学习自主性，充分发挥学生的主观能动性，提高解决环境与工程问题的组织和动手能力，培养和树立同学们投身于基层服务事业的决心和信心[1-3]。

一 拟解决的关键问题

（一） 理论和实践基础薄弱

《环境与工程地球物理》作为一门综合性应用型课程，学生在学习过程中需要根据实际问题采用不同方法进行研究和探讨，这就对学生思维的广度和专业知识的深度提出了巨大的挑战。传统课堂教学模式下，学生所进行的课前预习是有限的，对专业知识的学习主要依赖于授课教师在课堂中的“灌输式”讲解，对理论知识点的学习止步于“一知半解”的状态；受课堂教学的限制，学生仅仅停留于了解实际环境与工程问题的阶段，缺少动手实操而导致实践基础较为薄弱。

翻转课堂模式，要求学生能够利用线上平台丰富的信息化教学资源（超星、智慧树、MOOC、SPOC等）和线下平台优质的传统学习条件（图书馆、实验室、实习基地等）独立自主或团队协作完成课前预习，并总结凝练预习阶段的问题和收获，制作相应的演示文档参与课堂讨论。这一过程中，由于理论和实践基础薄弱引发的畏难情绪会严重影响学生的学习状态和学习效率，同时降低课堂质量。因此，翻转课堂的教学模式需要合理安排各环节教学方法和评价指标，确保学生能够高效地参与到课堂的课前、课中、课后等各个教学阶段，进而高质量、高效率地学习知识、转化知识、应用知识[4-6]。

（二） 主观能动性差异

学习方式的改变是本科教育同中小学教育的重要区别之一。从中小学教育步入本科教育，教学方式更加自由、灵活，学生主观能动性对自身求学的影响显著加深。翻转课堂模式下，教师将部分基础性理论学习教学内容借助于超星、智慧树、雨课堂、MOOC、SPOC等信息化教学资源提前至课前预习阶段，由于学生主观能动性差异导致学生课前预习的进度和效果大有不同，教学阶段进入课堂环节时，该差异造成的影响被进一步扩大，并逐渐两极分化。另一方面，环境与工程地球物理作为综合性应用型课程，是对不同地球物理方法在环境与工程问题中应用延伸。从专业培养角度分析，个性化培养有助于提高学生专攻于某一方法在实际问题中的应用，对专业知识进行深度挖掘和学习，提高学生运用科学技术手段解决实际问题的能力，使学生真正做到学有所获、学有所长、学以致用。

翻转课堂模式教学方案设计需要充分考虑到学生的主观能动性差异，建立正向反馈激励机制，改进教学评价指标和标准，提高学生学习的积极性，增强学生进行深度分析、勇于创新的动力。

（三） 角色转变

传统课堂教学模式，课堂以教师为主体。通过课堂教学完成对学生的知识传授，辅之以课堂讨论、课后答疑、课程作业、结课考试等手段或方法加强学生的知识转化和吸收。

翻转课堂教学模式，课堂以学生为主体。翻转课堂将线上自主型学习与线下互动式学习相结合，使学生成为学习和课堂的主体，重视实际问题的解决思路和过程培养。

目前，国家正处于教育改革的关键时期，传统课堂教学模式仍是中小学教育和本科教育的主要形式之一，多数学生在长久的教育过程中，已经养成了被动学习的习惯，其学习方式相对固化。在进入翻转课堂教学模式时，必定会经历角色转变的过渡期和阵痛期，适当的、合理的师生角色转变，能够缩短该环节时间，加强师生在教学各个环节中的沟通和交流，提高教学质量。如何引导学生快速、高效地完成角色转变对教师的执教水平和翻转课堂的教学效果提出了巨大的挑战。

二 教学方案的若干思考

（一） 以问题为导向，建立引导型课堂

改良教学方式，将单一的教师“灌输式”讲解方式，转变成问题驱动，将问题作为学生学习和整合新知识的起点，将学习过程分为实际问题设置、问题分析与探讨、解决问题方法与技术、问题的消化四个阶段，以问题为导向引领学生更全面、清晰、系统地把握课程章节知识。同时根据实际情况，通过线上、线下相结合的答疑、报告及问题解析等实施方式，开展线下课堂的翻转教学设计[7]。

针对本课程面向环境与工程地球物理工作的能力以及培养解决实际地球物理问题的能力，根据培养方案要求和教学进度安排，对问题的普遍性和专业性进行逐步加强，注重理论与实践紧密结合，渐进式逐步引导学生直观感受不同方法在处理某个问题所存在的差异性，切实体会不同的方法技术解决实际问题的能力，逐渐熟练掌握地球物理勘探方法在环境与工程问题中的应用。

（二） 以兴趣为抓手，加强自主性学习

《环境与工程地球物理》课程涉及技术方法较多，面对实际问题较为复杂，再加上学生的主观能动性差异，导致学生容易产生畏难情绪，因此要积极激发学生的兴趣、调动学生学习的积极性，明确专业方向，树立专业自信，让学生以更高昂的状态投入学习中去。

通过问题的建立与求解，逐步激发学生对解决环境与工程问题的兴趣，调动学生的积极性；在课程知识点的讲解过程中，融合相关科学家为探索真理而克服困难并不断追求的科学典故，激发学生大胆质疑、勇于创新、求真务实的科学精神；以老一辈中外科学家的先进事迹作为素材，引导学生树立学校“艰苦朴素，求真务实”的精神追求；在实际地球物理问题的讲解和探讨部分，穿插近年来我国科学家在地球科学前沿领域取得的理论研究及实践工程等重大突破和成就，突出新时代中国特色社会主义制度优势，围绕坚定“四个自信”，践行“不忘初心，牢记使命”主题教育等内容进行引导，明确专业方向，树立专业自信，坚定学生献身服务事业的决心。

（三） 以学生为主体，重视个性化教育

翻转课堂教学模式更加自由、灵活，学生根据授课教师设置的问题和要求独立自主或团队协作完成课前预习，知识获取渠道更多，内容更加丰富，更能够对问题提出独到性见解。通过设置差异化问题，促使学生多方法、多角度、多层次地思考和解决问题，学习不同地球物理方法在环境与工程问题的应用。得益于计算机技术和网络技术的发展，授课教师可以灵活应用线上平台完成基础理论知识的授课、问题剖析的讲解、最新技术的发展等一系列工作，借助虚拟教室、VR教学等辅助教学设施，可以让学生们更直观地感受环境与工程问题的形成机制和危害后果以及地球物理方法的有关应用。

另一方面，开放性的问题设置能够促使学生对某一环境或工程问题的研究更加多样化，思维更加发散，更容易形成头脑风暴，提高自身对地球物理方法技术的理解和应用，建立对知识点由理论到实践再到理论的学习过程。

三 教学评价

教学评价是教学过程的重要组成部分，系统的、科学的、高质量的教学评价体系是课堂教学有效性的重要保障。教学评价体系的设计与实施直接影响着学生专业知识的吸收和转化效率[7]。翻转课堂教学模式的应用标志着传统教育观念的转变，教育改革不仅仅是授课内容、授课形式的变革，也是教学评价的变革。

评价从本质上来说是一种价值判断。系统的、科学的、高质量的教学评价体系能够有效体现翻转课堂教学的传授效果，反馈学生对专业知识的学习程度和应用水平，对于教师教学的改进和完善、学生学习的激励和导向具有重要的意义和价值[8-9]。多元化的翻转课堂教学模式，知识涵盖面广、教学方式多样、教学主体差异大，故教学评价体系框架的搭建应具备全面、客观的评价内容，科学、多样的评价方式、合理、差异的评价标准[10]。

（一） 全面、客观的评价内容

传统的教学评价内容主要包括理论知识的掌握程度、专业技术的应用水平、课程教学的考勤分数等。《环境与工程地球物理》作为地球物理学的核心课程，其教学内容不仅仅包含理论知识的教学，更涵盖了重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探、地球物理测井等地球物理方法在环境与工程领域的实际应用。因此评价内容除传统教学评价内容外，应该加入课前预习内容的评价、线上教学环节和测验的评价、团队合作完成学习成果的评价等评价内容，关注学生素质的全面发展，体现教育促进学生全面发展的理念。

（二） 科学、多样的评价方式

传统的教学评价方式主要为结果性评价，往往采用课程考试成绩或课程论文分数，结合考勤情况对学生课业学习进行评价。单一的评价方式往往使得学生忽视学习过程、轻视方法技术，出于应试心态过度重视结课考试，进而导致理论知识不扎实、技术水平不足、团队合作能力弱。因此评价方式应将线上测评与线下成绩相结合、过程性评价与结果性评价相结合，注重实际问题的解决思路和过程培养，兼顾理论知识和方法技术。

（三） 合理、差异的评价标准

《环境与工程地球物理》课程涵盖了地球物理类专业大部分的方法技术，对于知识储备基础、学习主观能动性都存在一定差异的学生，固化的、唯一的评价标准并不能合理地对学生学业成果做客观评价，难以有效地反馈学生对专业知识的学习程度和应用水平，无法进一步地对学生学习进行激励和引导。从专业培养角度分析，个性化培养有助于提高学生专攻于某一方法在实际问题中的应用，因此教学评价应在立足于学生的个体差异化的基础上，强调学生素质的全面发展与专业技术个性发展相统一，不断提高学生自我革新能力。

翻转课堂的教学评价要实现多元化，打破传统评价中以结课考试或考查为主体对学生进行考核的评价体系，可以采用线上测评与线下成绩相结合、过程性评价与结果性评价相结合的课程考核体系，注重实际问题的解决思路和过程培养，兼顾理论知识和方法技术。如图1所示，课程考核成绩包括平时成绩（占70%）和结课考试（占30%），其中平时成绩由课程考勤（10%）、问题求解（30%）、课程表现（30%）组成。

图1 课程考核评价体系

评价体系的适用性对课程与教学的实施具有相当大的意义。受制于学生知识接受程度、方法应用水平，评价体系的适用性承受着诸多挑战，评价内容是否符合现代教学思想，评价指标或标准是否科学、系统，评价方式是否合理、合情，这都需要根据翻转课堂模式在实际课程教学的应用和反馈，不断从理论到具体内容持续完善和改进，逐步为课程教学工作制定一个科学的、系统的、实用的、高效的课程评价体系。

四 结语

翻转课堂教学模式的尝试是新时代教育教学改革的必然趋势。基于翻转课堂教学模式，开展《环境与工程地球物理》课程教学改革的探索与实践，既是加强本课程知识目标和技能目标关于方法理论分析与解决实际问题要求的有效措施，又是落实地球物理学专业培养学生具有环境与工程地球物理工作的能力以及掌握系统的地球物理学知识和技能并能将之应用于实际地球科学问题等能力的具体体现。