目标问题导向的混合式教学改革初探——以“环境工程微生物学”为例

樊启哲，梁 淼，余长林

（广东石油化工学院 a.环境科学与工程学院；b.党委办公室；c.分析测试中心，广东 茂名 525000）

一、“环境工程微生物学”课程改革现状分析

自1994年起，该门课程的教学改革已有报道并取得了较好的成效，主要集中在教学和实验两方面。随着科技和社会的发展，改革内容逐渐增多。教师发展了多媒体教学、双语教学等方式，在教学内容更新上也引入产学研结合方式。有学者将深度学习引入该门课程的教学中，在实现知识传递与能力培养的同时，构建了深度学习目标及评价体系，形成了深度学习认知目标和高阶思维能力评价的实践模式，为课程的教学改革提供参考［1］。我们的教学团队也开始结合学校特色，开展了系列的石化特色课程改革与实践［2-3］。2012年，翻转课堂进入我国，微课、在线课程等的改革逐渐成为研究热点，开始从单纯的基本内涵研究转向各基础学科的应用研究［4］。目前，“环境工程微生物学”课程改革的研究热点为：在“互联网+”的信息化教育背景下，针对学生学习习惯、考核方式的改变，翻转课堂如何有效地被融入线上与线下教学活动，挤掉水分，锻造金课［5］。

混合式教学（B-Learning）是传统教学（Face to Face）与网络化教学（E-Learning）优势互补的一种教学模式，是目前高校打造金课的一个重要研究方向［6］。该概念最早由国外培训机构提出，指的是线上与线下的混合，通过引进面对面教学来改进E-Learning的不足。随后，混合式教学模式被引入高校教育领域，并得到高度关注。国内首次正式倡导混合式教学概念的是北京师范大学的何克抗教授。他的观点是：混合式教学模式把传统教学方式的优势和网络化教学的优势结合起来，既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。随后，上海师范大学的黎加厚教授、华南师范大学的李克东教授等对混合式教学模式做了深入研究。混合式教学模式的出现，为教育教学改革提供了新思路。它打破了以教师讲授为主的教学模式的局限性，体现了学生在学习过程中的主体地位。但在传统的混合式教学中，由于大部分教师会将电子课件放在网络教学平台上，很多学生很少会做笔记，听讲时也不是很认真。而且，由于在线学习的时空分离，教师不易对学习者的学习行为和学习进度进行及时的监督管理；学生在自主学习过程中发现问题后通过网络教学平台与同学或教师的交流较少，或仅进行一些浅层次的交流，教师难以得到学生的反馈信息。因此，它仍存在重讲授、“满堂灌”、师生缺乏交流、不重视实践等缺点。

二、“环境工程微生物学”混合式教学模式的课堂运用策略探究

（一）目标问题导向式的教学方法

目标问题导向式教学方法为解决上述问题提供了新的思路，为“环境工程微生物学”课程的混合式教学改革提供了非常好的范本，具体思路如图1所示［7］。可以看出，所有问题均是围绕目标问题设置的，主要包括基本问题、重点问题、难点问题、实践问题及拓展问题五大类，着重于培养和提高学生的自主学习能力、团队协作能力、实践应用能力和创新思维能力。不同于传统的问题导向式教学理念，“目标问题导向式教学”是广东石油化工学院基于学校、专业、课程三个层级提出的一种全新教学模式。其核心要义，即目标问题，是基于人才培养目标、专业目标、课程目标及课堂目标来设计五大类问题，通过问题设计、课堂教授、答疑解惑、研讨交流来主导教与学，致力于培养“人格健全、基础扎实、实践能力强、具有创新精神的应用型高级专业人才”。

图1 目标问题导向式教学的基本思路

该模式力求破解当前教学中普遍存在的教学目标不清晰、问题意识不凸显、教学设计少、教与学脱节的问题和困境。这为解决传统混合式教学的共性问题提供了很好的解决思路。如王丽等分析了如何将该教育模式融入在线教学设计，讨论了线上教学评价的必要性及挑战，构建了过程形成性评价框架及思路，并在“化工设计”课程中进行应用［8］；秦大伟等基于石油工程专业“岩石力学”课程内容，从教学设计出发，结合线上教学特性，对互联网背景下目标问题导向式教学的设计思路进行改革与实践，取得了良好的效果［7］。这些课程改革为我们利用目标问题导向式教学理念构建“环境工程微生物学”混合式课堂提供了宝贵的经验。

（二）目标问题导向式课堂教学改革

基于学校环境类不同专业人才培养和课程思政目标，综合考虑培养目标的分层达成要求、目标问题的分类、学生能力达成度等方面的因素，研究设置合理目标问题的理念、思路及教学内容。

1.课程目标问题设计思路分析。首先，对教学对象、教学内容及教学环境进行分析，明确学生的共同特征、已有知识储备、学习风格，根据教学对象知识、技能水平和动机态度等因素确定目标问题设计思路。本课程教学以环保设备专业的“环境工程微生学”为例，教学内容主要包括三大块：（1）微生物的基本知识，包括对原核、真核及病毒等微生物的概念、分类及特点；（2）微生物的营养、代谢、繁殖、遗传变异及生态学原理；（3）水污染控制、有机固体废弃物处理、废气污染控制及污染环境修复工程等微生物工程。然而，由于学生没有相关的微生物学知识基础，仅有高中部分的生物课基础，因此仅能了解一些基础概念，对于多数微生物的专业名词较陌生，而且学时有限，仅有32学时。基于以上分析，确定的目标问题设计思路为：将目标问题按课前、课中和课后分类设置。课前，学生基于高中生物学习进行知识迁移，自主学习基础问题；课堂上，在教师的引导下，学生与教师就重点和难点问题进行交流，针对实践问题进行分组汇报；课后，学生针对拓展问题线上提交作业和进行讨论。

2.课程目标问题设计初探。根据设计思路，教学设计总体包括教学和评价部分，如图2所示。（1）教学阶段。课前，设置“环境工程微生物学”SPOC课，建设课程资源和题库，以“基本问题”设计自主学习任务单，并将其和在线配套课程资源上传至学习平台。使用对应的学习软件实施教案管理、课堂活动设计，通过平台监督学生根据要求完成学习任务情况，同时收集学生自主学习状况及问题，形成课前自主学习反馈，为线下教学进行有针对性的解答和指导打好基础。课中，将线下课堂分为答疑和汇报两个部分，重点攻破“重点问题+难点问题”。针对前期共性问题，采用集中讲授或组织讨论的方式答疑解惑。在答疑解惑过程中，发布实践问题，并将辩证法、物质发展规律等课程思政内容融入实践问题的讨论过程，引导学生主动思考。在解决问题的基础上，综合运用头脑风暴等活动组织形式，调动学生参与的积极性和主动性，开展分组现场讨论，通过作品展览、限时演讲等形式，汇报解决实践问题的方案。课后，结合课程思政要求，发布“拓展问题”。该问题要求学生结合所学，修改、完善、提炼自己的学习成果和反思总结，形成文字提交到学习平台，这是过程性学习评价的重要组成部分。同时，学生提交的总结，又可以充实与更新学习资源，为后续的课程教学提供新的资料。（2）评价阶段。评价阶段包括形成性评价和总结性评价两个方面。在形成性评价中，首先确定评价任务，随后主要通过向学生发放调查问卷收集数据，根据学生反馈结果，与学生讨论教与学过程中存在的问题和需要改进的方面，并将思想政治教育元素渗透到讨论过程中，和学生共同探讨和评价，最后以此反馈和指导完善教学设计方案。总结性评价则在教学实施完成后进行，主要通过考试或考查方式，对学生的学习成效、知识掌握及价值观完善等进行综合评价。同时，根据评价结果，修正目标问题设计，通过迭代式循环，形成基于目标问题导向的“环境工程微生物学”混合式教学设计的最佳实践。因此，评价阶段是该教学模式形成正反馈的重要环节，教师和学生都需要参与到评价环节中。（3）课程的初步实践。在目标问题导向式的课程教学实践中，教师和学生分别主导教学过程的两个阶段，分别是以学生为主导的自主学习释疑阶段和以教师为主的教师引导释疑阶段。其中，自主学习释疑阶段包括课前的基本问题和课后的拓展问题讨论；教师引导释疑阶段包括课堂中的重点问题、难点问题和实践问题的讲解与学习。

图2 基于目标问题导向的“线上+线下”混合教学模式实施流程

以“微生物的营养及其在环境工程中的应用”一节学习为例。在课前学生预习阶段，教师推送了两个基本问题，供学生自主学习与掌握：（1）微生物细胞的化学组成；（2）微生物的营养要素。课堂上，教师就重点问题、难点问题及实践问题引导学生进行课堂讨论。比如，讨论重点问题——微生物四大营养类型及特点；分析难点问题——微生物四种营养运输方式的异同点。对于实践问题，结合教师给出的问题，一是举例说明在生物废水处理中C/N比的重要性体现在哪些方面，二是四大营养类型微生物在环境工程领域的作用及实践，学生自主进行小组讨论，合作释疑，并分组汇报。课后，结合课程思政及教师研究成果，设置拓展问题，如人类活动与微生物营养需求的相互制约关系、微生物的研究与相关法规监管等，引导学生开展课后拓展活动和在线讨论，给予学生充分思考与讨论的机会，夯实课堂所学的重点和难点知识。通过系统的课程评价，课前对学生的基础知识进行考查，课中观察学生分析问题、解决问题的能力，进行综合评价，课后基于学生反馈进行评价等，学生的学习兴趣明显提高，学习的主动性也有所增加，尤其是对微生物在环境工程中的应用有了更深刻的理解。

结语

本文针对“环境工程微生物学”这门环境工程重要的学科基础课的教学改革进行研究，分析了其课堂教学改革取得的成绩及不足之处，基于目标问题导向式教学理念构建了混合式课堂，建立了目标导向式教学的问题库，开展了初步的教学实践。从已开展的教学改革来看，教学成果较为明显，由教师主导的课堂逐步向学生主导的课堂转变，学生参与课堂及知识学习的主动性有了较大提高，取得了较好的效果。该教学模式为教师在有限学时下提高学生学习效率、夯实实践基础提供了新思路和方案，不仅可以对该教学理念领域的理论深入认识有积极意义，而且有助于拓展学生的学习深度和广度，促进人才培养目标的达成。