基于泛雅平台的环境工程翻转课堂实验教学研究
宋娟娟
（电子科技大学中山学院，广东中山528400）
摘要：根据现阶段环境工程专业人才需求的形势和专业认证的需求，以培养创新、应用型人才为目的，在环境工程专业传统实验教学的基础上进行了教学改革。以环境工程专业的必修课程“环境工程综合实验”为例，利用泛雅平台建立了翻转课堂教学模式，并将其应用于教学实践。实践表明采用线上线下结合方式进行实验教学，有助于激发学生的学习兴趣，培养创新能力，学生的实验设计能力和学习效果得到了有效的提高。
关键词：环境工程实验 泛雅平台 教学改革 翻转课堂
Abstract:According to the current situation of the demand for environmental engineering professionals and the needs of professional certification, in order to cultivate innovative and applied talents, the teaching reform was carried out on the basis of the traditional experimental teaching of environmental engineering. Taking the compulsory course "comprehensive experiment of Environmental Engineering" as an example, the flipped classroom teaching mode is established by using pan Ya platform and applied to teaching practice. Practice shows that the combination of online and offline experimental teaching is helpful to stimulate students' interest in learning and cultivate their innovative ability. The experimental design ability and learning effect of students have been effectively improved.
Key words:Environmental Engineering Experiment, Pan Ya platform, Reform in education，Flipped Classroom
环境工程专业属于交叉学科，是一门应用性很强的专业，这要求学生具有较强的创新能力和动手能力，注重理论与实践能力的结合。实验教学是实现学生理论与实践相结合的重要途径之一，也是高等教育课程体系的重要组成部分。电子科技大学中山学院是应用型人才培养高校，凸显“实践+创新”的应用型人才培养特色，通过实验教学是达到教育目标的重要手段。
环境工程实验分基础实验和专业实验，实验内容涉及到基础化学、化工原理、仪器分析等门课程相关内容，实验内容综合性强，专业实验多数要求与工程实践相结合，以综合性和设计性实验为主。这就要求学生能够综合、灵活地运用所学的知识和实验技能设计出实验新方案，去验证知识、获得知识和进行探索性研究的能力，表现出较强的综合性、创造性。
1、环境工程实验教学存在的问题
（1）实验项目需要更新
由于受到实验室条件、实验试剂、仪器设备等的限制，很多实验项目仅限于对书本内容的验证，环境工程专业实验课课时少、时间短，学生“照方抓药”完成实验，看不到事物的本质，学生不能学到更多的实验技能，分析解决问题的能力得不到很好的锻炼[1]。
（2）学生缺少实验设计能力的培养
环境工程专业实验中综合、设计性实验所占比例较少，实验内容缺乏科学性和系统性。在传统的实验课堂教学只能培养学生的实验操作能力，学生的实验设计能力，实验数据分析及对实验知识的拓展能力没有得到全方位的培养。
（3）教学模式单一
传统教学模式下，学生缺乏自主学习能力和积极的学习态度，也缺乏足够的学习兴趣，实验设计能力能难提高[2]。
（4）实验课程缺少师生交流与互动
当前传统的实验教学模式多以“教师的教”为主，不利于学生实验设计能力培养，课前对学生的预习情况不能充分了解，课堂只能指导学生的实验操作，课后通过纸质的实验报告了解学生学习状况，学生在实验过程中只是按照操作流程完成实验，缺少实验的思考。
2、翻转课堂教学模式的构建
翻转课堂是指将课前先完成一定的学习任务和作业，在学习中提出需要解决的问题，课堂再内化知识、解决疑难问题，课后在教师的指导和同学的交流协助中针对重点问题进行深度探讨。翻转课堂是在传统的先教后学的教学模式上实行翻转。是以学生为中心的个性化教学，受到教育界学者的广泛关注，也引起了一场教育教学变革的浪潮。
如丁永刚等人设计的翻转课堂教学模式，强调了一个任务、两种个性、三次内化，以解决问题为目的进行课堂教学设计。[3]钱飞跃等人设计了“五星法”教学模式，以重力沉降实验为例进行了翻转课堂教学实践，有效提升环境工程原理课程实验环节的教学质量，[4]吴明彩等人分别采用翻转课堂和传统课堂，以测试和调查问卷评价学习效率与体验，发现翻转课堂模式提高了学习效率和对深层次知识的理解能力。[5]李海龙等从学习内容开发、过程控制、分析设计、流程信息化等四个角度进行翻转课堂教学，将四个机制融入到教学模式中，取得了良好的教学效果。[6]
3、基于泛雅平台的环境工程实验教学实践
依托泛雅教学平台，将翻转课堂教学模式引入环境工程专业实验教学中。以《环境工程综合实验》为例，师生可以在平台上进行视频浏览和上传、作业提交、课件下载、问题讨论、课堂提问、课后答疑、课程考核等基本教学活动，实现线上和线下学习的有效结合，教师对教学方法和教学手段进行改革，全方位提高学生的实验综合能力和实验设计能力。
3.1 课前自主学习
在教师活动中，教师在泛雅平台准备实验操作视频、设备使用规范等学习资源，并发放学习任务单，通过泛雅平台学生任务点的完成情况了解学生学习的学习过程。如部分综合性实验和设计性实验，引导学生对实验室设备上的阀门、流量计、泵、等各种零部件进行实验前的了解，通过实验设备的操作视频，对沉淀池、曝气池、气浮池、除尘器、吸附塔等等设备的结构及性能的比较，感受现代新技术的发展所带来的实实在在的变化，增加对科学技术探索的兴趣。
在学生活动中，学生依据学习任务单，自学实验内容。学习本次实验的内容后，在讨论区把学习过程中的疑难问题记录下来，并完成相应的任务点。
3.2 课中内化知识
在实验室进行实验操作前，教师先对学生在泛雅平台上的学习数据进行分析。通过查看学生观看视频时间、任务点完成情况、访问量等，了解学生的课前自学情况。然后讲解学生自学中出现的疑难问题，实验的基本原理、操作流程等重难点知识。开展设计性实验时，有一定的难度，在进行“翻转课堂”教学的过程中，要增加学生讨论和教师答疑的时间比例。实验室提供仪表、工具、药品，学生自习设计实验方案并记录及处理、分析数据。
3.3 课后强化知识
教师通过查看泛雅平台中学生在讨论出发言的次数、课后思考题的完成情况等，了解学生的学习现状和对课程的满意度，从而对整个教学过程进行总结和继续改进，达到更好的教学效果。学生在课后通过平台完成重要问题的讨论，完成实验报告。
3.4 课堂评价
从学习监控与反馈、课前学习材料、课堂教学活动、课后拓展迁移等多个维度，对学生实验能力的水平进行客观评价，充分调动学生的积极性。如图1所示。
图1 翻转课堂评价体系
4、教学效果
教学效果是以学生的学习能力为主要的评价指标。以环境工程专业必修实验课程《环境工程综合实验》为例，对学生的学习能力进行分析。
4.1 线上视频完成情况
线上视频的完成时间和完成率可以反映学生的自学态度和自学能力。教师通过泛雅平台的统计模块，可以分析每个学生观看视频的情况。该门课程有95%的学生观看了完整视频，但其中有5%的学生在课后才观看视频。总体来说学生的学习态度较端正，学习积极性比较高。
4.2 学习任务单下载情况
每一章节的学习任务单包含课件阅读、预习任务、预习记录、课前思考题等四个部分的内容，从平台统计数据看，学习任务单的下载量是100%。学习任务单可以帮助学生了解学习内容和学习方法，对学生的自学是有帮助的。
4.3 讨论区发帖与回帖情况
泛雅平台的讨论区是教师与学生交流互动的主要场所。教师针对每次实验课提出拓展性的问题，引发同学去思考和讨论，可以锻炼学生的独立思考能力，改变传统的实验课“按方抓药”的现状。学生也可以在讨论区提出疑难问题，老师和同学一起来解答。学生在讨论区的活跃程度反映了学生学习能力和学习思维。但是相对来说课后回帖人数较少，因此在后续课程中，教师还要注重引导学生参与讨论。
4.4 学习效果评价
对2017级环境工程专业88名学生进行了问卷调查。调查结果如表1所示。从统计数据可以看到，80%以上的学生对翻转课堂实验教学改革表示非常满意。
表1 教学效果情况反馈表
评价指标 | 满意程度 | ||
不满意 | 基本满意 | 非常满意 | |
加深对知识的理解和掌握程度 | 3.5% | 19% | 77.5% |
激发学习兴趣 | 2.5% | 17% | 80.5% |
提高自主学习能力 | 3.5% | 14.2% | 82.3% |
增强团结协作的意识 | 2.5% | 9.0% | 88.5% |
提高实验操作技能 | 2.2% | 14.8% | 83.0% |
增强创新和实践应用能力 | 3.5% | 11.3% | 85.2% |
总体评价 | 3.5% | 14.2% | 82.8% |
5. 结论
随着环境工程学科的发展，社会越来越需要综合性和应用型人才，传统的环境工程实验教学模式已不能满足当今社会人才培养的要求。采用基于泛雅平台环境工程实验教学设计后，改变了传统实验课程的现状。在该教学模式下，将线上教学与线下教学有机结合，丰富了教学资源，激发了学生的学习兴趣，提高了学生自主学习的能力，培养了学生的创新能力、实验设计能力和科学素养，达到较好的教学效果。
参考文献：
[1]王建宏，梁存珍，朱玲，等.环境工程专业实验混合教学模式初探[J].实验室研究与探索，2016，35（3）：205-209.
[2]陈豆.环境工程专业实验教学改革与创新的思考[J].教育现代化，2019，6（23）：43-44.
[3]丁永刚，金梦甜，张馨等.基于SPOC的翻转课堂2.0教学模式设计与实施路径[J].中国电化教育，2017（65）：95-101.
[4]钱飞跃，李勇，等.OBE背景下五星教学法在环境工程原理实验教学中的应用[J].化工高等教育，2020（1）：115-119.
[5]吴明彩，吕俊，等.基于雨课堂的 PBL 翻转课堂模式在生物化学实验教学中的应用[J].教育教学，2020,5（21）：378-379.
[6]李海龙，李新磊.“后MOOC”时代基于分布翻转的SPOC体验式学习探讨[J].电化教育研究，2015（4）：102-108.
作者简介：宋娟娟，女，河南信阳人，1982年7月出生，硕士，副教授，从事环境工程专业教学及科研工作。
基金项目：电子科技大学中山学院教学改革项目JY201811
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