基于“海贝云课堂”的双螺旋模式翻转课堂设计

2023-03-30严志宇

高教学刊 2023年9期

严志宇，于颖

（大连海事大学，辽宁大连 116026）

虽然研究生培养的重要环节在课题的研究中，但在基础知识的夯实和专业的拓展上，还是离不开课堂教学。不同于本科生，在研究生专业课的教学中，2 学时课堂教学应该有相对本科4 学时的信息，并引发更多学时的思考，产生掷地有声、空谷回音的效果。课堂教学不仅是知识的传授，更是知识的引燃、思想的激发；不仅要为学生建立自己的知识体系添砖加瓦，更要为其构建逻辑框架给予指导，并启发知识应用的各种可能。针对不断提高的教学要求，教学模式层出不穷，但是符合研究生培养目标的模式仍需探索。目前，有的研究生课程延续本科教学模式，教师以讲授为主；有的课堂教学则过度互动，教学内容在丰富性和系统性方面未能得到有效保障；有的则过度强化学生的主体，让学生进行文献汇报，弱化教师的指导，造成学生因茫然而积极性不足。针对这些问题，需要对先进的教学理念进行深入剖析，通过建立特定教学模式来实现先进理念的有效实施。

一翻转课堂的解读

翻转课堂教学是以学生自我构建知识为主的一种混合式教学，是我国推进“课堂革命”的一个重要内容[1]，这是基于“成果为导向”理念的教学。然而，在深层次上实现这一教学理念，还需要在不同类型的课程中，对不同的授课对象，借助最新的信息化教学手段进行不断探索，以正确把握这一“追求卓越教育的正确方向”[2]，从而实现知识（Knowledge）、能力（Ability）、实践（Practice）、创新（Innovation）和品行（Virtue），即KAPIV 的统一教学[3-4]。因此，如何设计好的教学模式，成为教学改革的重要内容。

对于翻转课堂，首先要认识到这不是目的，是手段，不要为翻转而翻转。有些教学内容不适合翻转教学，有些也只适合部分翻转教学。翻转课堂教学中，教师的讲授可能会弱化，但是教师的作用应该强化和深化。不应误解教学中学生的主体性，搞形式上的翻转。其次，翻转课堂的实现是需要有效的课程设计来保障。针对不同内容，如理论、技术、设计和工程课，应有不同的模式。一些教学技术，比如微课、提问、互动、测验和讨论等，需要目标导向来构建特定的模式，来保障翻转课堂教学，而不是公式化地进行所谓的翻转课堂。第三，翻转课堂能提高教学效率，也意味着对学生学习的主动性有更高要求，学生没机会在课堂上“划水”或“摸鱼”。但是，如果教学强度没有和学生的积极性相匹配，不顾及学生正常的惰性，教学中也易出现违背有张有弛的文武之道的情况。倘若学生未能有效跟进教学，那么翻转课堂就会成为教师的自娱自乐。总之，提高教学质量、教学效果才是王道，是实施翻转课堂的最终目的，这需要基于最新教学理念、结合各种教学方式，针对每门课、每节课和每个知识点，设计科学教学模式来保障教学目的的实现。

作者开设的研究生课界面化学技术在环境领域的应用，是为环境科学与工程专业的研究生讲授界面化学知识、方法论及新技术在环境治理与修复中具体应用的课程，内容包括：胶体化学和混凝技术、固相界面和吸附技术、化学界面和多相催化、电极界面和化学修饰、液液界面和分离技术，以及功能界面和应用展望。这是具有知识面广、理论深、前沿内容更新快和实践要求强的一门课。在32 学时内，给研究生高效率、高质量和高启发性传授该课程具有很大的挑战。但是，不管怎样，任何课程都需要好的设计，使学习活动与课程的预期目标联系起来[5-6]。因此，面对这种挑战，作者以学为中心，对整个教学进行整体建构，提出一种双螺旋的互动方式中提升教学层次的翻转课堂模式。在模式的实施中，充分利用大连海事大学的一个自主学习管理平台“海贝云课堂”提供的信息化的智慧教学手段。“海贝云课堂”是源自世界著名的Canvas 教学平台。该平台开放、直观，集成并简化了老师和学生喜欢的所有数字工具和内容，从而提供了更简单、更互联的学习体验，可为翻转课堂的实践提供技术平台。本文将对这种翻转课堂的实践方式进行探讨。

二双螺旋模式的构建

本文设计的双螺旋模式进行翻转课堂教学，是指教和学两条路径围绕教学目的这一共同的轴心，在交织中盘旋上升，如图1 所示。其特点不仅在于翻转，更在于交织中提升。其中“教之路径”包括理论教学和应用教学。理论教学包括深入浅出的微课教学和逻辑重建的课堂教学；应用教学包括传统技术、创新技术和新环境问题的解决方案三阶段教学，具有从理论到实践的提升特点。“学之路径”是通过课前、课后测验来辅助理论教学；通过基础问题的讨论、创新技术探讨和实际问题解决方案的研讨来辅助技术教学，以此构成学生自主学习路径，其上升特点是从以客观题进行考核来指导学生基础知识的学习到以主观题进行考核来促进学生应用知识的学习，最后的开放式讨论方式对学生创新思维进行激发。两条路径在交错实施中实现培养与教学结合和提升，以形成所谓的双螺旋模式。

图1 双螺旋教学模式

要说明的是，教师提供的微课文件是供学生预习和复习用，教学内容是按教材内容顺序，由浅入深、循序渐进地讲解。微课讲解内容全面、详细，穿插一些非测验、非作业的和无答案的小问题，引起学生兴趣和好奇心。

课堂上仍讲述同样内容，只是对其逻辑框架进行重构。这是教师根据知识本身的逻辑关系，或依据知识内化需要，或依据应用输出的需要重构知识框架。教学内容是微课压缩后的精华，不再是循序渐进，而是逻辑关系的讲解。一些简单的、一看就懂的知识则略讲，或仅出现在微课中。上课时教师使用的课件，通过“海贝云课题”也可被学生获取。结合微课文件，这种让学生多次但不重复地学习，有助于学生多角度、多层次理解教学内容。

课堂上对知识重构的教学特点是启发式的、引导式的。这种启发教学是在学生使用微课之后进行的，因此更有效，可增进学生的参与感和自信度。

通常，考试、测验是通过分数给学生施压来促进学生学习并评价学习的。在双螺旋模式中，测验变成一种教学手段。这种教学型测验，成为“学之路径”中的重要教学方式。模式中设置有两种测验：理论理解和基本应用型的测验，以及综合应用和解决问题型的测验。

第一类测验是综合“学习-指导”用的。这里有对教学内容的直接提问或公式的简单应用。测验题面上会给出相关的知识点或提示。这类测验是非常“友好的”，都属于“看一眼即解”的题，是帮助学生抓住重点、理解理论，并学会公式的直接应用，并非考核学生的。

第二类测验是通过问题引导教学。问题的解答并非完全抛给学生，是有讲解、提示或示范在前的，引导学生从模仿开始、一步一步地思考。再在课堂现场合成师生解答的综合结果，然后进行下一环节的提问。学生在思维方面的参与度从讨论、探讨到研讨，步步深入，从而完成创新性教学。

也就是说，双螺旋模式通过递进式的教和学，在知识体系构建中教，在问题解决中学，完成理论分析、方法应用的教学，实现对学习和创新能力的培养。

三翻转课堂教学实践

下面以混凝技术的教学为案例来介绍该模式下实现的翻转课堂。

（一）用于基础教学的微课体系

首先，制备内容完整的微课课件及具有启发性的课前测验，发布到“海贝云课堂”上，供学生课外学习。微课课件不同于传统意义上的课程模块[7]，是具有强烈目标导向的集成式体系[8]。其内容从胶体化学开始，讲述胶体的稳定性相关的原理、稳定性影响因素和混凝技术概述。示例的微课件页面如图2（a）所示。这个多媒体课件可借助“海贝云课堂”平台来完成。本课制备的微课课件的特点是学生可单页循环播放，手动换页，基于自己学习情况以控制播放进度。

（二）进行知识重构的递进讨论

在课堂上，教师简单重复讲解微课课件中的基础知识，然后进行启发式讨论，引导学生把相同的内容以不同的逻辑方式重新构建，让学生以不同角度、换种方式理解。传统的教学方式难以调动学生学习的积极性[9]，这种让学生重构知识体系的方式，可让学生对理论进行再思考，从而成为知识的主人。这种将任务意识贯穿整个教学活动，也是一种创造有意义的学习方式[10]，能有效地激发学生学习兴趣和主动性。

如针对混凝技术，可在“海贝云课堂”发起第1 阶段讨论题目为“胶体稳定的原因是什么？尽管微课课件里有深入浅出的讲解，但还是要求学生在课堂上用50 以内的字数写下来，最后教师再补充整理，共同完成回答。课堂用的课件示例页面如图2（b）所示。接下来发布第2阶段的问题“影响稳定的因素有哪些？”重复上述讨论后，第3 阶段问题就是“破坏稳定的机理有哪些？”接下来就是大家一起探讨机理实现的方法。这些都是学生借助“海贝云课堂”的讨论功能用简单的语言或关键词共同完成。每完成一个问题，教师总结后，向下一个阶段推进。图3 显示的是引导学生层层递进的讨论题，图4 是学生发布的讨论内容界面。

图2 课件示例

图3 关于递进关系的讨论题的课件简图

图4 学生讨论结果示例

通过讨论，形成了如图5 所示的一个不同于微课件内容的逻辑关系，里面融入了学生自己的理解，构建了属于学生自己的知识体系。

（三）启发技术创新的理论探讨

在前面理论和传统技术的学习之后，再进行新型技术研发切入点的探讨，探讨是从图5 所示的理论图中深色字体显示的“ζ 电位”作为切入点开始的，启发学生思考如何改进，然后引出新型技术的内容，如图6 所示。比如，磁混凝是产生类似但更强于重力的效果来破坏胶体稳定的；破坏胶体的技术主要就是加混凝剂，而电混凝是在“加”上做文章；混凝剂则是新材料研发，其中杂化复合材料就是在分子层次上进行的技术组合。通过这种启发式探讨，引导学生由传统技术向新型技术推进。同时让学生学习一些创新技能，如技术组合，并懂得创新必须基于机理研究才能实现的道理。

图5 关于构建传统技术理论的课件简图

图6 关于技术研发切入点的课件简图

（四）制定解决方案的问题研讨

最后以研讨的方式启发学生制定实际问题解决的方案，比如针对废水中的微塑料，从其特点、混凝机理分析上确定混凝剂和絮凝剂，如图7 所示。

图7 研讨实际问题解决方案的课件简图

课程最后，通过对混凝技术在处理纳米塑料的局限性的分析，帮助学生把对环境的担忧引向对技术革新的追求上，把正能量带入到环保事业中。

通过上述讨论，学生们给出自己的混凝方案，收获了知识，锻炼了能力，激活了思维，增强了自信，也就是说借助“海贝云课堂”的讨论平台，教师通过设计的双螺旋模式，在短短的2 学时，实现了KAPIV 的教学。学生对此模式的翻转课堂反应积极、发言活跃，并产生了有亮点的见解，一些同学体现了较系统的科研思维特点。

这里提出的以双螺旋模式进行的翻转课堂，在其他的教学内容中，会表现出不同特点。在理论性偏强的界面催化技术中，课堂讨论部分相对困难；在技术性为主的吸附技术授课中，知识重构上特点不太突出。总的来说，双螺旋模式还是适合工科类课程的教学，既有理论深度，又有技术研发和创新。尤其在环境领域，由于一直都有新的问题挑战技术发展，该模式能很好地激发学生的创新热情和社会责任感。当然，一个好的课程设计模式，还需要在不同教学中不断打磨，每堂课都有自己的特点，不存在固定的、普适的教学模式，双螺旋模式只是提供了一种深层次实现翻转课堂的教学方式，在其他研究生课堂教学中可以提供参考。