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[摘 要] 环境工程微生物学是随着工业技术进步后不断出现的环境污染问题而发展起来的一门技术性较强的课程。传统的教学很难引导学生独立思考、积极实践，为了改变传统教学模式的不足，我们探索出了环境工程微生物学教学课程结构新模式，真正实现课堂上“学生为主，教师为辅”的翻转课堂教学模式。通过分析SPOC、雨课堂与翻转课堂的内涵，设计并提出了以SPOC、“雨课堂”为载体的翻转课堂教学模式，以打造出能培养学生独立思考、积极创新的环境工程微生物学教学课程。
[关 键 词] “雨课堂”;SPOC; 翻转课堂;教学模式
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2021）09-0050-02
泱泱华夏五千年，教育兴则国兴，教育强则国强，教育乃国之大计！中华人民共和国成立以来，我们国家对教育改革与发展的投入不断增加，2001年，我国启动了以“一切为了学生的发展”为核心理念的新一轮基础教育课程改革，提出了改革传统教学内容呈现方式、教师教学方式、学生学习方式和师生互动方式等任务[1，2]，要求建设课程教学新模式。国务院办公厅2010年印发了《关于开展国家教育体制改革试点的通知》（国办发〔2010〕48号），一批改革目标明确、政策措施具体的教育改革项目完成备案程序，标志着国家教育体制改革试点工作全面启动。如何将优秀的线上资源和线下资源有机结合实现教学效果的最佳化，成为教学改革的主要方向。
SPOC是一种结合课堂教学与在线教学的混合学习模式，由于其短小精悍，学生可以在短时间内掌握课程的主旨，抓住重点深入思考。SPOC也让教师走出录制整节课程视频在视频课程中当“主角”的误区，让教师更多地回归校园，回归小型在线课堂。
“雨课堂”是学堂在线与清华大学在线教育办公室共同研发连接师生的智能终端，将课前—课中—课后的每一个环节都实现无缝连接，推动教学改革的目标。“雨课堂”将信息技术融入教师最熟悉的PowerPoint和师生都熟练使用的微信里面，建立了课外预习与课堂教学间的沟通桥梁。课前，教师运用雨课堂，将SPOC视频、习题、语音的预习课件推送到学生手机端，学生在微信中可以随时查看，摆脱了学生安装额外App的环节;课中，教师运用“雨课堂”实现学生实时答题、弹幕、投稿互动，为传统课堂的教学互动环节提供了更丰富的补充，师生间的沟通可以实现实时反馈。
本文以环境工程微生物学课程为例，把短小精悍的SPOC视频通过“雨课堂”推送给学生，让学生利用微信实现课前预习，课中在教师“问题导向”的引导下，翻转课堂的教学形式使学生把课前预习的知识点以个人理解与小组讨论的形式在课堂上表达出来，创新了课堂教学模式，激发了学生的学习热情和课堂活力。
一、SPOC“翻转课堂”的教学目的和思路
环境工程微生物學实践性比较强，对学生的思考总结能力要求较高，运用传统的教学模式，教师虽然能够将知识重点、难点给学生讲解清楚，课上也能带领学生思考讨论部分相关知识和要点，但是由于上课时间有限思考讨论的问题数量、展开的广度及进展的深度不够，学生课上的主动性也有很大的局限。这样亟需寻找一种能够积极调动学生课下主动学习、课上积极参与、思考和讨论的学习途径。“翻转课堂”就是不照本宣科、不满堂灌，注重引导学生思考问题、研究问题、解决问题的教学模式，能够有的放矢地引导学生，调动学生自己解决实际问题的积极性，让学生在教师的启发引导下，通过自身的探索，不但知道相关学科领域核心知识“是什么”和“为什么”，而且知道“做什么”“怎样做”，培养学生勇于实践、勇于探索的精神和能力。
环境工程微生物学翻转课堂力求打破现有的教师主导评价学生学习状况的传统做法，建立一种新型的评价机制。在学生学习的过程中，通过观看任课教师的视频来进行主要知识点的预习，只要能够顺利通过学习，达到连续的网络学习时间，就可参与任课教师在课上组织的主要知识点和先进研究进展的纵深方向的讨论，各抒己见，学生也可以在预习的过程中把问题和见解带到课堂，组织研究讨论。这样既能促进学生积极主动学习，激发学生对环境工程微生物学的学习积极性，又能够带动学生以自己的视角和发展意愿来有侧重点地学习;既可以满足学生学习的共性问题，又可以解决学生学习的个性需求，对教学个性化、培养学生个性化发展具有积极的意义。
二、SPOC视频和课内翻转实施方案
本课程32学时，共设计16个SPOC视频课程，覆盖全本教材和教学大纲规定的所有知识点，短小精悍地提出知识点，提出思考问题并提出线下课程翻转课堂的讨论内容和任务。每一个线上预习视频课程支撑90分钟线下课程讨论与翻转。以第一章“环境工程中的原核微生物——细菌”为例课程实施方案示例如下：
主题：环境工程中的原核微生物——细菌
1.线上内容
利用“雨课堂”把SOPC短小视频以预习课件的形式发送到学生微信端，具体内容如下：
线上视频：介绍原核微生物的特点和类型，说明细菌的定义、结构特征及其结构的作用与功能。
要求：连续看完视频，不得快进，否则系统自动从头播放。
线上问题：细菌的一般结构和特殊结构分别是什么？
要求：看完视频后独立完成问题测试，计入线上考核成绩。
线上讨论：细菌的特殊结构对细菌本身的意义和在环境工程技术中应用的机理是什么？ 要求：线上形成独立的思想简要介绍和概括，线下形成报告的形式供课上讨论分享。
2.线下内容
利用“雨课堂”的随机点名、弹幕与投稿互动等形式开展线下翻转课堂教学，具体形式如下：
课堂翻转：5分钟教师梳理知识点，总结线上存在的问题和解决方案。从“什么是原核生物”导入“细菌的结构及其应用”，引导学生讨论“认识细菌的基本结构和特殊构造及其在环境工程中的应用”。此课程共计2个教学班，每班35人的课堂容量。每班分成4组，共计8组，每组10分钟（5分钟讲解，5分钟讨论），课程最后5分钟教师总结归纳此次课程的要点与本专业的关系，并提出如何利用细菌解决环境工程专业中遇到的相关问题。
3.课外辅导
视频学习及辅导：
每次上课前3天通过“雨课堂”将SPOC预习视频发送学生预习，在视频讲解过程中梳理知识点，每个知识点后附加一道思考题，学生在预习完视频以后独立完成思考题，视频上线即开启辅导模式，学生可以通过微信随时提问，教师在上课前一天把所有学生的问题回复完毕。
作业与测试：
视频预习与课上讨论结束后，教师发布作业与测试，要求学生2天内完成，完成作业和测试方可进入下个知识点的视频预习。
4.课程考核方式及评价
考核和评价方法分为线上考核与线下考核两部分。
线上考核：占比20%，要求完成视频预习、作业和测试，其中视频预习占比10%，必须连续完整看完不可以快进，否则不计入完成的分值;作业和测试占比10%，由线上及时评价给出成绩。
线下考核：占比80%，分为课上讨论成绩、期末考试成绩两部分，其中课上讨论成绩占10%，期末考试成绩占70%。课上讨论要求团体平均分，一共16次课16个主题视频，将班级同学按照10人一组分组，每次课每组都要派一名代表参与讨论并将分数计入该组讨论考核成绩，最后将全组成员的分值加权平均得到该组的团体平均分计入每一位学生的考核成绩。
最终考核成绩=10%视频预习成绩+10%线上作业与测试成绩+10%讨论团体平均分+70%期末考试成绩
三、实施效果与展望
（一）利用“雨课堂”开展翻转课堂显著提高了学生的课堂参与度
根据SPOC视频和课内翻转实施方案，环境工程微生物学主要的教学方式为：（1）教师整理一章的知识点;（2）在整理知识点的过程中提出问题，带着问题教师布置学生讨论分析5分钟;（3）利用“雨课堂”技术通过“随机点名”和“开启弹幕”的方式由学生陈述观点，教师引导学生讨论;（4）教师总结整理答案。在15次课的翻转课堂教学中学生参与度很高，每节课平均随机点名14次，学生发表弹幕每节课平均36条。学生参与度最高弹幕数量达到83条，随机点名也高达24次，课堂气氛非常活跃，翻转课堂显著调动了学生课上思考的积极性。
（二）“雨课堂”和SPOC的混合教学效果与MOOC相比效果更佳、效率更高
经由一个周期基于SPOC资源利用“雨课堂”的翻转课堂教学实践，我们发现SPOC资源与“雨課堂”结合的混合教学模式更具优势，具体体现如下：
1.SPOC视频更能提高学生的学习效率
SPOC视频课程短小精悍、知识高度浓缩，学生能够在短时间内将一节知识点提炼并理顺清楚，独立思考，深入分析解决知识点所涵盖的更深一步的理论及工程知识。
2.SPOC和“雨课堂”使学生和教师能够更好地互动和交流
SPOC和“雨课堂”一改MOOC课程制作、课程营销的高消费模式，重新定义了教师的作用，创新了教学模式。教师通过“雨课堂”把SPOC短小的视频作为家庭作业布置给学生，教师微信在线可以随时回答学生预习环节产生的各种问题。在线下课堂教学中，通过雨课堂“在线答题”“弹幕”“投稿”等方式积累学生的课堂表现和参与度，教师可以根据学生的实际表现和需求，自由设置和调控课程的进度、节奏和评分系统，更加强调学生进行完整、深入的学习体验，有利于提高课程的完成率。
3.基于SPOC和“雨课堂”的翻转课堂更灵活
SPOC与“雨课堂”相结合的翻转课堂教学模式，弱化了主讲教师的“明星效应”，降低了课程制作的高额成本，教学过程更加灵活，教师根据学生的特点可以随时调整教学手段，充分实现“以学生为中心”的教育理念。
综上所述，SPOC模式利用了MOOC的特征，但又优化了传统MOOC的教学手段和教学效果，使在线学习走出复制教室课程的状态;“雨课堂”基于微信平台，把SPOC小视频带入微信，使用更加方便，操作性很强，学生随时随地都可以利用这个平台参与预习、复习所学课程;二者有机结合，提高了学生的学习积极性和学习效率。
参考文献：
[1]易庆竑.基于慕课的翻转课堂及其教学结构研究[J].现代教育技术，2015，25（4）：94-100.
[2]蔡宝来，张诗雅.剑桥技能拓展课程资源库构建：需求分析与方案设计[J].课程·教材·教法，2015（11）：29-36.
编辑 郑晓燕
①本文受天津理工大学项目“基于MOOCs/SPOC的翻转课堂教学改革研究”（KC18-20）;天津理工大学“课程思政”课改专项项目（KG19-22）资助。
作者简介：解玉红（1976—），河北滦县人，硕士，副教授，主要从事环境生物技术领域的教学与研究。
*通讯作者：冯炘（1961—），山东泰安人，硕士生导师，教授，主要从事环境工程技术领域的教学与研究。
[关 键 词] “雨课堂”;SPOC; 翻转课堂;教学模式
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2021）09-0050-02
泱泱华夏五千年，教育兴则国兴，教育强则国强，教育乃国之大计！中华人民共和国成立以来，我们国家对教育改革与发展的投入不断增加，2001年，我国启动了以“一切为了学生的发展”为核心理念的新一轮基础教育课程改革，提出了改革传统教学内容呈现方式、教师教学方式、学生学习方式和师生互动方式等任务[1，2]，要求建设课程教学新模式。国务院办公厅2010年印发了《关于开展国家教育体制改革试点的通知》（国办发〔2010〕48号），一批改革目标明确、政策措施具体的教育改革项目完成备案程序，标志着国家教育体制改革试点工作全面启动。如何将优秀的线上资源和线下资源有机结合实现教学效果的最佳化，成为教学改革的主要方向。
SPOC是一种结合课堂教学与在线教学的混合学习模式，由于其短小精悍，学生可以在短时间内掌握课程的主旨，抓住重点深入思考。SPOC也让教师走出录制整节课程视频在视频课程中当“主角”的误区，让教师更多地回归校园，回归小型在线课堂。
“雨课堂”是学堂在线与清华大学在线教育办公室共同研发连接师生的智能终端，将课前—课中—课后的每一个环节都实现无缝连接，推动教学改革的目标。“雨课堂”将信息技术融入教师最熟悉的PowerPoint和师生都熟练使用的微信里面，建立了课外预习与课堂教学间的沟通桥梁。课前，教师运用雨课堂，将SPOC视频、习题、语音的预习课件推送到学生手机端，学生在微信中可以随时查看，摆脱了学生安装额外App的环节;课中，教师运用“雨课堂”实现学生实时答题、弹幕、投稿互动，为传统课堂的教学互动环节提供了更丰富的补充，师生间的沟通可以实现实时反馈。
本文以环境工程微生物学课程为例，把短小精悍的SPOC视频通过“雨课堂”推送给学生，让学生利用微信实现课前预习，课中在教师“问题导向”的引导下，翻转课堂的教学形式使学生把课前预习的知识点以个人理解与小组讨论的形式在课堂上表达出来，创新了课堂教学模式，激发了学生的学习热情和课堂活力。
一、SPOC“翻转课堂”的教学目的和思路
环境工程微生物學实践性比较强，对学生的思考总结能力要求较高，运用传统的教学模式，教师虽然能够将知识重点、难点给学生讲解清楚，课上也能带领学生思考讨论部分相关知识和要点，但是由于上课时间有限思考讨论的问题数量、展开的广度及进展的深度不够，学生课上的主动性也有很大的局限。这样亟需寻找一种能够积极调动学生课下主动学习、课上积极参与、思考和讨论的学习途径。“翻转课堂”就是不照本宣科、不满堂灌，注重引导学生思考问题、研究问题、解决问题的教学模式，能够有的放矢地引导学生，调动学生自己解决实际问题的积极性，让学生在教师的启发引导下，通过自身的探索，不但知道相关学科领域核心知识“是什么”和“为什么”，而且知道“做什么”“怎样做”，培养学生勇于实践、勇于探索的精神和能力。
环境工程微生物学翻转课堂力求打破现有的教师主导评价学生学习状况的传统做法，建立一种新型的评价机制。在学生学习的过程中，通过观看任课教师的视频来进行主要知识点的预习，只要能够顺利通过学习，达到连续的网络学习时间，就可参与任课教师在课上组织的主要知识点和先进研究进展的纵深方向的讨论，各抒己见，学生也可以在预习的过程中把问题和见解带到课堂，组织研究讨论。这样既能促进学生积极主动学习，激发学生对环境工程微生物学的学习积极性，又能够带动学生以自己的视角和发展意愿来有侧重点地学习;既可以满足学生学习的共性问题，又可以解决学生学习的个性需求，对教学个性化、培养学生个性化发展具有积极的意义。
二、SPOC视频和课内翻转实施方案
本课程32学时，共设计16个SPOC视频课程，覆盖全本教材和教学大纲规定的所有知识点，短小精悍地提出知识点，提出思考问题并提出线下课程翻转课堂的讨论内容和任务。每一个线上预习视频课程支撑90分钟线下课程讨论与翻转。以第一章“环境工程中的原核微生物——细菌”为例课程实施方案示例如下：
主题：环境工程中的原核微生物——细菌
1.线上内容
利用“雨课堂”把SOPC短小视频以预习课件的形式发送到学生微信端，具体内容如下：
线上视频：介绍原核微生物的特点和类型，说明细菌的定义、结构特征及其结构的作用与功能。
要求：连续看完视频，不得快进，否则系统自动从头播放。
线上问题：细菌的一般结构和特殊结构分别是什么？
要求：看完视频后独立完成问题测试，计入线上考核成绩。
线上讨论：细菌的特殊结构对细菌本身的意义和在环境工程技术中应用的机理是什么？ 要求：线上形成独立的思想简要介绍和概括，线下形成报告的形式供课上讨论分享。
2.线下内容
利用“雨课堂”的随机点名、弹幕与投稿互动等形式开展线下翻转课堂教学，具体形式如下：
课堂翻转：5分钟教师梳理知识点，总结线上存在的问题和解决方案。从“什么是原核生物”导入“细菌的结构及其应用”，引导学生讨论“认识细菌的基本结构和特殊构造及其在环境工程中的应用”。此课程共计2个教学班，每班35人的课堂容量。每班分成4组，共计8组，每组10分钟（5分钟讲解，5分钟讨论），课程最后5分钟教师总结归纳此次课程的要点与本专业的关系，并提出如何利用细菌解决环境工程专业中遇到的相关问题。
3.课外辅导
视频学习及辅导：
每次上课前3天通过“雨课堂”将SPOC预习视频发送学生预习，在视频讲解过程中梳理知识点，每个知识点后附加一道思考题，学生在预习完视频以后独立完成思考题，视频上线即开启辅导模式，学生可以通过微信随时提问，教师在上课前一天把所有学生的问题回复完毕。
作业与测试：
视频预习与课上讨论结束后，教师发布作业与测试，要求学生2天内完成，完成作业和测试方可进入下个知识点的视频预习。
4.课程考核方式及评价
考核和评价方法分为线上考核与线下考核两部分。
线上考核：占比20%，要求完成视频预习、作业和测试，其中视频预习占比10%，必须连续完整看完不可以快进，否则不计入完成的分值;作业和测试占比10%，由线上及时评价给出成绩。
线下考核：占比80%，分为课上讨论成绩、期末考试成绩两部分，其中课上讨论成绩占10%，期末考试成绩占70%。课上讨论要求团体平均分，一共16次课16个主题视频，将班级同学按照10人一组分组，每次课每组都要派一名代表参与讨论并将分数计入该组讨论考核成绩，最后将全组成员的分值加权平均得到该组的团体平均分计入每一位学生的考核成绩。
最终考核成绩=10%视频预习成绩+10%线上作业与测试成绩+10%讨论团体平均分+70%期末考试成绩
三、实施效果与展望
（一）利用“雨课堂”开展翻转课堂显著提高了学生的课堂参与度
根据SPOC视频和课内翻转实施方案，环境工程微生物学主要的教学方式为：（1）教师整理一章的知识点;（2）在整理知识点的过程中提出问题，带着问题教师布置学生讨论分析5分钟;（3）利用“雨课堂”技术通过“随机点名”和“开启弹幕”的方式由学生陈述观点，教师引导学生讨论;（4）教师总结整理答案。在15次课的翻转课堂教学中学生参与度很高，每节课平均随机点名14次，学生发表弹幕每节课平均36条。学生参与度最高弹幕数量达到83条，随机点名也高达24次，课堂气氛非常活跃，翻转课堂显著调动了学生课上思考的积极性。
（二）“雨课堂”和SPOC的混合教学效果与MOOC相比效果更佳、效率更高
经由一个周期基于SPOC资源利用“雨课堂”的翻转课堂教学实践，我们发现SPOC资源与“雨課堂”结合的混合教学模式更具优势，具体体现如下：
1.SPOC视频更能提高学生的学习效率
SPOC视频课程短小精悍、知识高度浓缩，学生能够在短时间内将一节知识点提炼并理顺清楚，独立思考，深入分析解决知识点所涵盖的更深一步的理论及工程知识。
2.SPOC和“雨课堂”使学生和教师能够更好地互动和交流
SPOC和“雨课堂”一改MOOC课程制作、课程营销的高消费模式，重新定义了教师的作用，创新了教学模式。教师通过“雨课堂”把SPOC短小的视频作为家庭作业布置给学生，教师微信在线可以随时回答学生预习环节产生的各种问题。在线下课堂教学中，通过雨课堂“在线答题”“弹幕”“投稿”等方式积累学生的课堂表现和参与度，教师可以根据学生的实际表现和需求，自由设置和调控课程的进度、节奏和评分系统，更加强调学生进行完整、深入的学习体验，有利于提高课程的完成率。
3.基于SPOC和“雨课堂”的翻转课堂更灵活
SPOC与“雨课堂”相结合的翻转课堂教学模式，弱化了主讲教师的“明星效应”，降低了课程制作的高额成本，教学过程更加灵活，教师根据学生的特点可以随时调整教学手段，充分实现“以学生为中心”的教育理念。
综上所述，SPOC模式利用了MOOC的特征，但又优化了传统MOOC的教学手段和教学效果，使在线学习走出复制教室课程的状态;“雨课堂”基于微信平台，把SPOC小视频带入微信，使用更加方便，操作性很强，学生随时随地都可以利用这个平台参与预习、复习所学课程;二者有机结合，提高了学生的学习积极性和学习效率。
参考文献：
[1]易庆竑.基于慕课的翻转课堂及其教学结构研究[J].现代教育技术，2015，25（4）：94-100.
[2]蔡宝来，张诗雅.剑桥技能拓展课程资源库构建：需求分析与方案设计[J].课程·教材·教法，2015（11）：29-36.
编辑 郑晓燕
①本文受天津理工大学项目“基于MOOCs/SPOC的翻转课堂教学改革研究”（KC18-20）;天津理工大学“课程思政”课改专项项目（KG19-22）资助。
作者简介：解玉红（1976—），河北滦县人，硕士，副教授，主要从事环境生物技术领域的教学与研究。
*通讯作者：冯炘（1961—），山东泰安人，硕士生导师，教授，主要从事环境工程技术领域的教学与研究。