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一翻轉(zhuǎn)課堂在環(huán)境工程物探課程中應(yīng)用的意義

環(huán)境工程物探是地球探測與信息技術(shù)和應(yīng)用地球物理專業(yè)都會開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它涉及淺層地球物理勘探的多種方法，包括地震勘探、電法勘探、聲波法探測和探地雷達(dá)探測等。是針對深度在0-200m范圍內(nèi)的地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)開展地球物理探測的一門課程。由于本課程所涉及的探測方法多達(dá)五到七種，在有限的學(xué)習(xí)時間內(nèi)，教師除了要讓學(xué)生理解各種方法的原理、了解各類勘探的依據(jù)外，還要讓學(xué)生掌握儀器設(shè)備的操作方法和探測數(shù)據(jù)的處理解釋流程，并完成實踐能力的鍛煉，這對于課堂教學(xué)模式而言，是一個很難完成的任務(wù)。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，學(xué)生只能被動地接受理論和實踐中所涉及的各類知識，在課程短、內(nèi)容多的教學(xué)條件下，學(xué)生獲取知識像“放電影”的過程一樣，被動地“觀賞”了一遍，結(jié)果導(dǎo)致課程結(jié)束后，很多學(xué)生甚至連各種儀器最基本的連接和設(shè)置都沒有學(xué)會，理論知識也會因為內(nèi)容較多而產(chǎn)生混淆模糊，教學(xué)效果并不理想。針對這些問題，本文將通過引入翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，以學(xué)生為主體來培養(yǎng)其理論學(xué)習(xí)的主動性，鍛煉其實踐過程中的可行性，最終達(dá)到符合環(huán)境工程物探這門課程的學(xué)習(xí)要求和教學(xué)目標(biāo)。

二翻轉(zhuǎn)課堂在環(huán)境工程物探課程中的應(yīng)用

嘗試本研究結(jié)合實際情況，在環(huán)境工程物探課程中的“探地雷達(dá)實驗課”上，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行了初步的嘗試。探地雷達(dá)是一種常用的淺層地球物理探測方法，依靠向地下發(fā)射高頻脈沖電磁波并接收反射回波達(dá)到探測目的，具有無損、連續(xù)、高精度的探測特點。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于公路鐵路檢測、地埋管線探測、淺層水文地質(zhì)環(huán)境調(diào)查等領(lǐng)域。探地雷達(dá)實驗課需要預(yù)先設(shè)置探測內(nèi)容，設(shè)計探測方案，完成儀器操作并處理分析數(shù)據(jù)，最后給出探測結(jié)果，這一整套過程具有環(huán)境工程物探這門課程中其他方法實驗課的典型性。因此，選擇該方法實驗課進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，也具備該課程的代表性。

1翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計探

地雷達(dá)實驗課通常的實施環(huán)境為學(xué)校內(nèi)具有已知地埋管線的校園道路上方，學(xué)生在學(xué)習(xí)了雷達(dá)理論知識和探測原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)所學(xué)的儀器操作步驟和探測設(shè)計原理，對埋地管線開展探測，達(dá)到探明其位置和埋深的目的。該實驗課的教學(xué)目標(biāo)是驗證學(xué)生的理論學(xué)習(xí)情況，并鍛煉學(xué)生的實際操作能力。在該實驗課開展前，學(xué)生在前期的課程中主要學(xué)習(xí)到的是探地雷達(dá)的原理和構(gòu)造，以及儀器的結(jié)構(gòu)和功能，并沒有親自開展過探測設(shè)計和儀器操作。在課堂上有限的時間內(nèi)，學(xué)生通過被動的學(xué)習(xí)這些知識，很難形成一整套工作方案，導(dǎo)致實際探測效果不理想。此外，在實驗課中學(xué)生往往只對實驗儀器本身感興趣，忽略了重要的探測設(shè)計步驟，這又會導(dǎo)致增加了操作的盲目性，從而達(dá)不到預(yù)期的探測效果。本文為解決上述問題，按照翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)理念進(jìn)行了以下課程設(shè)計：在實驗課開始前，學(xué)生依據(jù)教師制作的視頻和手冊等學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行理論學(xué)習(xí)；實驗課上，教師將學(xué)生進(jìn)行分組，并將大多數(shù)時間交給學(xué)生獨立操作，僅留20分鐘進(jìn)行總結(jié)和討論；然后，學(xué)生以小組形式完成探測實驗報告。最后，教師通過對學(xué)生提交的報告對本次教學(xué)進(jìn)行評估，以郵件的形式糾正學(xué)生在實驗中出現(xiàn)的問題。

2翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)過程

根據(jù)上述的教學(xué)設(shè)計，本研究對該課程的探地雷達(dá)實驗課完成了以下的教學(xué)過程：一，在實驗課開始前，教師將相關(guān)的探地雷達(dá)理論知識和勘探設(shè)計依據(jù)，使用視頻錄制軟件制作成基于PPT(PowerPoint)的教學(xué)視頻，提前一周發(fā)給學(xué)生，使學(xué)生有學(xué)習(xí)準(zhǔn)備時間，能夠充分掌握知識。二，同樣在實驗課開始前，教師將依據(jù)課程所使用的中國礦業(yè)大學(xué)（北京）自主研發(fā)的GR(Geol-ogyRadar)探地雷達(dá)系統(tǒng)、GR軟件處理系統(tǒng)，和本次實驗課的探測目標(biāo)，編制儀器操作手冊和軟件使用說明。這部分內(nèi)容是將圍繞地埋管線進(jìn)行的探地雷達(dá)采集參數(shù)設(shè)置、測線布置原則和數(shù)據(jù)處理流程編制成冊，讓學(xué)生結(jié)合理論知識預(yù)先熟悉工作流程，并思考工作步驟中的細(xì)節(jié)。三，在授課過程中，首先對學(xué)生進(jìn)行以10人為單位的分組，充分發(fā)揮“翻轉(zhuǎn)”理念，以學(xué)生為主導(dǎo)讓各小組自由安排探測中的各項任務(wù)。在各組分別開始探測工作的過程中，教師首先規(guī)定本次探測的總時間，并不主動干預(yù)他們的獨立工作進(jìn)程，僅在發(fā)生容易導(dǎo)致儀器損壞的操作或其他嚴(yán)重錯誤時才主動介入，其余時間僅接受學(xué)生的提問和咨詢。四，課時的最后20分鐘，教師對各組的探測過程和結(jié)果進(jìn)行點評，并提出讓學(xué)生思考的問題和探測報告的要求。五，課程結(jié)束后一周內(nèi)，學(xué)生將報告以郵件形式發(fā)給教師作為教學(xué)的評價依據(jù)，教師也將通過郵件點評報告中的問題和學(xué)生的思考，并對探測過程和探測成果進(jìn)行總結(jié)評分。

3翻轉(zhuǎn)課堂的實施效果

通過上述翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)在探地雷達(dá)實驗課程中的實施，發(fā)現(xiàn)將理論和操作過程的學(xué)習(xí)放在課外，學(xué)生可以有充分的時間學(xué)習(xí)預(yù)備知識，并討論設(shè)計課堂上的探測方案。這樣，學(xué)生大多可以在課堂時間內(nèi)較獨立地完成一整套的探測工作，節(jié)約了課堂時間的同時，也克服了探測目標(biāo)的不明確性和儀器操作的盲目性。這種以主動學(xué)習(xí)來解決問題的教學(xué)方法，對于理論學(xué)習(xí)和操作實踐的教學(xué)效果明顯好于單純的教師講解。絕大多數(shù)學(xué)生都會為了達(dá)到實驗課上的管線位置探測目標(biāo)而思考、準(zhǔn)備。并且在分組條件下，學(xué)生更能夠集思廣益，通過相互提醒、溝通的方式，思考小組其他成員的思路，彌補自身方案設(shè)計上的不足，最終每個小組所開展的實驗、方法都很合理、完善。而課堂時間中最后20分鐘的教師點評，又非常好地確保實驗課教學(xué)效果，即使大多數(shù)同學(xué)都出現(xiàn)的小錯誤，也可以在這個環(huán)節(jié)里被及時糾正。最后，通過布置學(xué)生撰寫實驗報告，達(dá)到了一個完整探測過程的擬真化，讓學(xué)生切實感覺到自己在做一項工作，增強了他們的信心，也激發(fā)了他們的興趣。而教師則可以根據(jù)這份報告對學(xué)生知識的掌握情況進(jìn)行判斷和評價。電子郵件的交流則針對報告中的錯誤或問題，給學(xué)生又增加一次糾正或改進(jìn)的學(xué)習(xí)機(jī)會。因此，翻轉(zhuǎn)課堂的實施，提高了學(xué)生在實際操作上的信心，增加了學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣，同時也讓他們體會到使用專業(yè)知識解決實際問題的成就感，提高了他們對專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣和自覺性。另外，也鍛煉了學(xué)生之間的交流和溝通能力。

三結(jié)語

本研究通過在環(huán)境工程物探教學(xué)中實施翻轉(zhuǎn)課堂理念，根據(jù)在這一理念下的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)過程和教學(xué)效果的分析，發(fā)現(xiàn)該方法在環(huán)境工程物探課程的探地雷達(dá)實驗課中能充分發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)性，提使學(xué)生獲得了學(xué)習(xí)的主動權(quán)，提高了學(xué)生的實際操作能力，有利于提升教學(xué)效果。但是，翻轉(zhuǎn)課堂中教師的工作任務(wù)較普通教學(xué)方式增加較多，除了花費大量時間設(shè)計課程、制作教學(xué)視頻和教學(xué)資料外，組織課堂討論、答疑解惑、評估和反饋等現(xiàn)場教學(xué)工作也比單一的講述更加繁重。不過也正是由于教師付出了更多，才使得學(xué)生在課堂的有限時間內(nèi)獲得了更多的鍛煉和適應(yīng)機(jī)會，并對知識的掌握更加牢固。因此，翻轉(zhuǎn)課堂理念在環(huán)境工程物探專業(yè)的教學(xué)中是可行的，適合進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

作者：崔凡單位：中國礦業(yè)大學(xué)（北京）煤炭資源與安全開采國家重點實驗室