环境微生物学课程线上线下混合式“金课”建设路径探索与思考

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  摘  要:课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定着专业人才的培养质量。文章以武汉理工大学精品在线开放课程环境微生物学为例,分别从课程定位和目标设定、课程团队建设、课程内容与资源建设、课程教学模式与方法、课程成绩评定方式、课程特色与创新总结等方面,开展对线上线下混合式“金课”建设路径的探索与相关思考,为环境科学专业课程混合式“金课”建设提供参考和借鉴。
  关键词:金课;线上线下混合式教学模式;环境微生物学
  中图分类号:G642        文献标志码:A         文章编号:2096-000X(2021)23-0129-04
  Abstract: Based on the on-line opening course Environmental Microbiology in Wuhan University of Technology, online and offline hybrid "golden course" curriculum construction was explored and discussed from the following aspects respectively, such as course orientation and goal setting, course team building, course content and resource construction,  teaching mode and method of the course, evaluation methods of course grades, summary of course features and innovations, in order to offer valuable references to online and offline hybrid "golden course" curriculum construction of major in environmental science.
  Keywords: golden course; online and offline hybrid teaching mode; Environmental Microbiology
  2019年10月31日,教育部正式發布《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》(高教[2019]8号),对一流本科课程的建设内容和要求做了明确阐述。打造“金课”,建设“一流课程”已然成为当前各高校本科教学工作的重点工作[1]。与此同时,混合式教学模式的发展是当下教学改革的重要领域之一,颠覆了传统课堂上“教师讲,学生听”的旧模式,是“以学生为中心”的教学模式和教学理念的改革创新[2]。线上线下混合式“金课”建设是提高本科教学质量的重要途径之一,对于高校本科人才培养质量的提升具有重要意义。
  一、环境微生物学课程建设发展历程、课程定位及培养目标设定
  环境微生物学在线开放课程于2016年9月开始建设,2018年被评为武汉理工大学第一批“校级精品在线开放课程”,继而转为中国大学MOOC独立SPOC,并已正式运行两个教学周期。在课程建设过程中,课程教师团队积极开展混合式教学专项课程改革,并基于此申报了湖北省高等学校省级教学研究项目“基于创新人才培养的《环境微生物学》在线开放课程建设与混合式教学实践研究”,获得批准立项。
  环境微生物学是一门横跨现代微生物学与技术、环境科学、环境工程等众多学科的新兴交叉学科, 在环境科学专业人才培养中具有重要地位,并发挥着重要作用。鉴于环境微生物学课程理论与技术体系的基础性、重要性与应用性,学校环境科学专业培养方案中一直将其列为专业核心基础课程与特色课程,以专业必修的方式开设该课程。
  在“金课”建设背景下,结合我校环境科学专业培养方案和课程特色,本课程教学目标设定为:使学生掌握环境微生物学基础知识和技术原理,了解其在水处理工程、大气污染控制、固体废弃物资源化领域中的应用,为后续的水、大气、固体废弃物的污染控制工程以及污染环境修复技术等专业主干课程提供知识储备和理论基础。通过本课程使学生具备扎实的微生物学基础知识和基本技能,了解行业发展动态和前沿研究成果及热点,并具备利用课程知识解决具体问题的思辨能力、科学分析能力和实操能力。本课程特别强调了通过混合式教学和翻转课堂创新教学模式和教学理念,紧密结合环境微生物技术应用等实践环节培养学生创新精神和训练科学思维,同时将专业知识技术学习与激发学生个人理想、社会责任感有机结合,将思政教育有机融入课程学习,以培养具有创新精神和科学态度,知识、能力、综合素质协调发展的高级创新型人才为最终目标,真正实现“金课”立德树人的育人目标。
  二、环境微生物学课程团队建设
  打造“金课”就是要拓展课程深度、提高课程难度、提升学业挑战度,让教师和学生需要跳一跳才能够得着[2]。课程教学团队的组建有助于“金课”建设与混合式教学实践的开展。在混合式教学模式下,新理念、新技术均对教师提出了更高要求,教师线上线下双重工作,相比传统教学模式,往往需要投入更多的时间和精力,仅仅依靠个人力量难以保障高质量的课程建设。团队授课教师之间加强沟通与交流,可以协调好不同专业课程中相关联内容的教学,避免教学内容重复或共同回避、教学内容的连贯性障碍等问题。因此,课程教学团队建设的重要性和必要性不言而喻。
  作者以环境微生物学课程建设为核心,申报了武汉理工大学“本科教学团队建设”项目获得批准,组建了环境微生物学课程群本科教学团队。本课程教学团队共七人,其中有五名校内专业教师:教授两名,副教授一名和讲师两名,均获得博士学位,老中青结合,梯队合理有活力,在团队发展过程中通过传、帮、带,加强对青年教师的培养和指导,使其尽快成为团队的中坚和骨干力量。同时,本团队还积极引进两名校外高级工程技术人才参与教学过程和指导学生科研实践,提升团队教师综合素质。   在混合式“金课”课程建设过程中,教师不可避免会遭遇一系列难题,例如在线上线下混合式教学和翻转课堂组织实施中遇到的实际困难和解决具体措施:MOOC背景下教师角色转换、翻转课堂教学活动设计、组织、学生个性化教育、创新型人才培养具体措施、思政教育与课程教学有机融合实施等具体问题。在教学团队建设过程中,我们会组织教师定期参加各种课程研讨班、学术交流会,鼓励教师自觉结合课程教学改革中所遇到的深层次问题进行教学理念、课程体系、教学内容、教学方法与手段等方面的研究,开展教学技能培训、经验交流和团队协作,使团队教师在提高专业能力的同时也能够不断提高应用信息技术的能力、教学设计的能力和教学实施的能力,具体包括如何灵活应用網络教学平台的多项功能,如何录制高质量的微课视频,如何设计、组织翻转课堂项目活动,如何线上线下师生有效互动等,以集体的智慧探索教师实际困难、寻求解决方案,努力将在线学习、混合式学习以及翻转课堂之类的创新型教学模式融合到课堂教学和人才培养中,以团队的力量积极推动“金课”建设进程。
  三、环境微生物学课程内容与资源建设
  1. 优化课程知识体系,形成以知识模块为基础的新版“混合式教学”教学大纲和教学日历,线上线下合理分配学时,满足混合式教学实践与在线开放课程的应用需求。在混合式教学和翻转课堂模式中,学习任务的制定需要以独立的知识点为单位,否则学生很难独立开展自主学习。传统的基于章节知识体系制定的教学大纲已经不能满足现有需求。因而需要将整个课程内容按照知识结构组织为若干模块,每个模块再划分为若干知识点,基于此,教授在授课内容上需要本着少而精的原则合理取舍,同时注重相关知识点的衔接融合,在此基础上凝练核心教学内容,“重基础、突技能、强思维”,优化整个课程知识体系,形成以知识模块为基础的新版“混合式”教学大纲,线上线下合理分配学时,满足混合式教学实践与在线开放课程的应用需求。
  优化知识体系、更新课程内容时需要密切结合课程培养目标和德育目标。微生物学是遗传学、分子生物学、基因工程等学科的基础,随着细胞学、分子生物学等现代生物技术不断地应用到环境生态保护的各个方面和领域,课程教学内容仅仅介绍微生物基础知识是难以满足时代需求的。教学内容的选择需要围绕重大环境与资源问题,既着眼于详尽介绍基本理论和技术方法,又尽可能结合最新成就和发展方向以及行业实践,适量引入新知识、新应用,关注生命科学发展前沿、进展及近年来的重大科研成果,选取与环境微生物学相关的案例融入课堂教学中,增加时代感和应用性。例如可将“荧光定量PCR”“荧光原位杂交”“微生物燃料电池”“生物柴油”等先进技术应用案例引入课堂。与此同时,教师主动从各知识点中挖掘思政元素和哲学思想,有意识地引导专业知识蕴涵的思想内涵,恰到好处地开展意识形态教育。
  2. 构建立体化的课程资源与学习平台(在线开放课程体系)。针对线下课堂和线上学习的双重需要,教师构建立体化的课程学习资源。从服务课堂教学层面上,提供电子教材、多媒体课件、教学视频以及教学日历、教学大纲、试题库等资源;从在线学习层面上,建设学习单元体系(由单元导学、课件资源、微课视频、在线作业、在线测试、课程论坛讨论区等多类资源有机融合构建而成);从师生互动交流层面上,建设课程答疑讨论区(调查问卷、常见问题、课程论坛讨论区、邮件答疑等);从能力培养层面上,建设相关拓展资源(大师讲堂、工程实践图片、视频影像、补充参考文献、补充课件、案例分析等);从学习效果评价及课程考核层面上,建设在线作业、在线测试、在线试题库、试卷库等,由此形成的立体化教学资源与学习平台能够克服以往教学课时不足的问题,使传统课堂教学在空间和时间上都得到了延伸,能够为学生学习提供全方位、开放性的学习环境[3]。这需要课程组教师投入大量的时间与精力开展建设,教学团队的形成能够为高质量在线资源建设提供有力的支撑与保障。
  3. 《环境微生物学》新形态教材建设。教材建设是保障课程教学质量的必要条件,也是课程建设的重要内容。以往授课使用的教材均以章节体撰写,其知识体系与当前的混合式教学实践显然是不匹配的,学生自主学习时使用不便,容易感到困惑,不利于混合式教学及翻转课堂的开展实施。“互联网+”时代,传统纸质教材与数字化教学资源融合形成的新形态教材,将成为教材建设的一种新趋势。本团队撰写“纸质教材+数字资源”的新形态教材《环境微生物学》,纸质教材与在线开放课程网络平台、教学资源库等线上线下资源将通过互联网技术有机衔接,教学内容与时俱进、及时更新,学生也可以随时随地进行学习使用,灵活、方便,满足自主学习需求,有利于有效实现混合式教学、翻转课堂、探究式学习等创新型教学模式,培养学生创新性思维,亦能够有效增强师生互动,使得学生阅读教材就如同正在与教师进行一次友好的谈话。目前该教材已获得武汉理工大学“十三五规划教材”资助,有望近期出版。
  四、课程教学模式与方法及成绩评定方式
  (一)线上多元化学习模式应用
  课程教学组织包括线下课堂教学和线上网络平台学习两部分。课程遵循“教师主导,学生主体”的原则,网络教学平台为学生提供了多元化的学习模式。学生可以登录网络课堂查阅由教师上传的课件、视频资源进行预习(配合翻转课堂实施),或是通过学习单元体系自学相关内容(本校、本专业、外校、外专业选课学生均可通过网络开展线上学习),或是查阅平台提供的参考文献、补充课件、视频等资源进行课外拓展学习,还可以通过课程论坛与教师沟通互动,最后通过完成在线作业、在线测试进行自我学习效果评价。这种多元化学习模式充分体现以学生为主导的教育理念,赋予学生学习的自主权,能够激发学生专业兴趣,有效促进学生学习能力发展。
  (二)融合线上、线上的混合式教学和翻转课堂模式
  目前我校环境科学专业开设一个班,学生人数相对较少,小班化教学为教学模式创新应用提供了很好的便利条件,在课程教学组织实施过程中重点探索混合式教学和翻转课堂模式。   在课程与教学改革过程中会遭遇到一系列实际困难,团队重点对以下问题进行探索:1. 教师在混合式教学和翻转课堂实施教学活动具体设计中,如何引导学生由知识的接受者转变为主动认知的学习者,调动学生自主学习积极性?如何提供更具吸引力的课程资源和项目活动?2. 如何建立顺应SPOC模式下新的考核评价方式,客观、全面反映学生在学习过程中的态度和能力?3. 课程思政与混合式教学实践融合实施中面临的具体问题。
  对于第一个问题,作者在线上资源和学习平台建设中就需要考虑到,要科学合理地设计在线开放课程体系的各个模块。无论是课程导学模块还是考核评价模块,我们都充分考虑到了学生自主学习的需求,强调培育学生学习积极性。例如,线上部分通过单元导学模块给予学生详细而明确的指导,分析学习内容,明确学习目标,分别从课前、课中、课后三个阶段细化学习任务,从而避免学生面对新知识时无从下手产生畏难情绪,使其能够从容、独立地完成课前学习过程。同时,结合知识点将相关课件、视频、论坛答疑讨论、作业及测试等学习资源有机组合,借助网络教学平台构建一体化学习单元体系,各部分内容一键链接,使用起来方便、简洁,避免学生花费过多线上时间、盲目寻找资源[4]。
  打造优质的课程资源在翻转课堂中对于提升学生的自主学习效果非常重要。其中,微课视频的质量高低很大程度上决定了学生在课前学习的积极性和对知识点的理解与掌握程度,是保障后续翻转课堂顺利开展的关键。
  在历时数年的课程建设过程中,作者在前面的教学周期中先尝试选取几个学习单元进行翻转课堂教学设计,循序渐进,最后逐步实现全部教学内容的翻转教学。从课堂学习活动的设计到课堂内容的选择均采用基于任务驱动的翻转课堂,即教师将教学内容具化为问题或任务,预设学生学习过程中存在的困难,提供学习支架支持学生自主學习,及时答疑解惑,实施“先学后教”的教学模式。同时注重启发式教学和研讨式教学,课堂项目活动形式多样,如分组讨论、正反方辩论、个人PPT演讲等,克服目前专业课教师与学生交流沟通偏少的情况,课后及时收集学生意见和建议,及时反馈、改进,将教与学有效结合,以促进学生自主学习,培养学生综合素质,从而获得较好的教学效果,评教分连续三年获得 “优秀”。
  对于第二个问题,在课程评定方式中,实施全过程评价是激励学生、提升学习效果的关键环节。提高平时成绩在课程总成绩中所占比重,在线作业、在线测试、线上学习时间、线上互动交流等方面的表现均可列入考核,考核方式灵活多样,考核时间贯穿整个课程学习阶段,学习效果以动态数据方式呈现,教师能够及时了解课程学习状况,掌控课程整体教学效果并给予学生有效帮助。如果学生作业获得优秀作业和有精彩发帖互动表现,教师还将会另外给予平时成绩奖励分值,从而有效调动学生自主学习积极性。
  最后,对于第三个问题,与传统课堂教学模式相比,在线开放课程的混合式教学模式能够为思政教育提供更多的便利条件,成为思政教育的良好载体和活动平台。团队在完成教学目标的同时,在专业课程中挖掘凝练思政要素,通过科学设计项目活动,积极引导学生对自己周围的环境问题进行认识和思考,通过他们自身的体验与感悟,把德育目标真正内化成自身素质的一部分,避免单一枯燥说教,应融情于景,教师正面教授与学生自我反思相结合,从而有效提高思政教育教学效果。与此同时,在线学习平台的使用也使得思政教育从时间和空间上都得到了拓展。
  五、课程特色、创新总结与思考
  本课程特色与创新主要体现在以下几个方面:1. 聚焦高校教师在适应MOOC环境中提升教学能力遇到的实际困难,关注在混合式教学和翻转课堂教学实施中师生角色转变的应对问题和具体措施,打造师生新型学习共同体。2. 以评促学,关注过程,动态考核,探索混合式教学模式下形成性考核评价新方式,客观、全面反映学生自主学习效果和能力培养状况。3. 将课程内容与教材整体设计,互为支持,以学为本,探索充分反映技术进步与互动参与的新形态教材撰写。4. 探索专业教育、思政教育融合新模式,内化德育目标,真正达到素质教育的最终目标。
  打造线上线下混合式“金课”,是对传统教学模式的创新改革,需要教师在教学实践中逐步探索和研究。当前大多数高校的混合式教学模式还处在探索适应的初级阶段,尤其是线下翻转课堂,尚存在一些问题,例如全面实施翻转课堂模式,将面临着不同学生认知能力的差异性。教师如何兼顾不同水平学习者的学习需求,打造个性化学习平台,需要在教学实践中逐步摸索,寻找规律和具体措施,同时要考虑对线上资源与线下活动进行系统化设计,避免产生线上学习与线下课堂学习的分离和脱节。
  对于习惯于传统教学模式的学生而言,毫无疑问,翻转课堂是一个新鲜事物,一定程度上增加了学生的学习压力和负担。因此,对学生准确的引导和积极性的调动是非常有必要的。这里的关键点是如何改变学生现有的被动学习的思维方式,打破原有学习习惯,提供更具吸引力的课程资源和项目活动。
  混合式教学模式中,学生能否在获得知识的同时赢得创新性思维的发展和综合素养的提升应是我们重点关注的问题。能力和素养的提升并非能够直接快速反映在分数的提高上,作为教师需要转变原来的评价观念,不能把分数作为衡量学生是否优秀的唯一标准,在提升自身道德修养的同时,注重学生思想道德素质和创新能力在评价中的导向作用,坚持“以生为本”,不断深化“围绕学生,服务学生,关注学生”的工作理念[5],以强大的责任心和更多的精力投入到教学中,才能真正实现本科人才培养质量的提升,达成“金课”育人的最终目标。
  参考文献:
  [1]唐瑞梁,文旭.关于国家级一流本科课程建设的思考[J].教育论坛,2020(2):2-6.
  [2]曲丹,刘敏,徐红娟,等.浅谈线上线下混合式“金课”教学模式与课程建设的探析与思考[J].科教文汇,2020(6):497-498.
  [3]刁红丽,夏世斌,黄永炳.《环境微生物学》在线开放课程教学与评价体系设计及思考[J].教育教学论坛,2018(6):205-206.
  [4]刁红丽,夏世斌,黄永炳,等.基于SPOC和翻转课堂的《环境微生物学》混合式教学应用探讨[J].教育现代化,2019(7):162-166.
  [5]张霞,焦学然,康海彦,等.环境保护概论课程的思政教学改革探究[J].科技导刊(上旬刊),2019(28):146-147.
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