一翻转课堂在环境工程物探课程中应用的意义

环境工程物探是地球探测与信息技术和应用地球物理专业都会开设的一门专业基础课，它涉及浅层地球物理勘探的多种方法，包括地震勘探、电法勘探、声波法探测和探地雷达探测等。是针对深度在0-200m范围内的地下介质的结构和性质开展地球物理探测的一门课程。由于本课程所涉及的探测方法多达五到七种，在有限的学习时间内，教师除了要让学生理解各种方法的原理、了解各类勘探的依据外，还要让学生掌握仪器设备的操作方法和探测数据的处理解释流程，并完成实践能力的锻炼，这对于课堂教学模式而言，是一个很难完成的任务。传统的课堂教学模式，学生只能被动地接受理论和实践中所涉及的各类知识，在课程短、内容多的教学条件下，学生获取知识像“放电影”的过程一样，被动地“观赏”了一遍，结果导致课程结束后，很多学生甚至连各种仪器最基本的连接和设置都没有学会，理论知识也会因为内容较多而产生混淆模糊，教学效果并不理想。针对这些问题，本文将通过引入翻转课堂的教学模式，以学生为主体来培养其理论学习的主动性，锻炼其实践过程中的可行性，最终达到符合环境工程物探这门课程的学习要求和教学目标。

二翻转课堂在环境工程物探课程中的应用

尝试本研究结合实际情况，在环境工程物探课程中的“探地雷达实验课”上，采用翻转课堂教学模式进行了初步的尝试。探地雷达是一种常用的浅层地球物理探测方法，依靠向地下发射高频脉冲电磁波并接收反射回波达到探测目的，具有无损、连续、高精度的探测特点。目前已经广泛应用于公路铁路检测、地埋管线探测、浅层水文地质环境调查等领域。探地雷达实验课需要预先设置探测内容，设计探测方案，完成仪器操作并处理分析数据，最后给出探测结果，这一整套过程具有环境工程物探这门课程中其他方法实验课的典型性。因此，选择该方法实验课进行翻转课堂教学，也具备该课程的代表性。

1翻转课堂的教学设计探

地雷达实验课通常的实施环境为学校内具有已知地埋管线的校园道路上方，学生在学习了雷达理论知识和探测原理的基础上，根据所学的仪器操作步骤和探测设计原理，对埋地管线开展探测，达到探明其位置和埋深的目的。该实验课的教学目标是验证学生的理论学习情况，并锻炼学生的实际操作能力。在该实验课开展前，学生在前期的课程中主要学习到的是探地雷达的原理和构造，以及仪器的结构和功能，并没有亲自开展过探测设计和仪器操作。在课堂上有限的时间内，学生通过被动的学习这些知识，很难形成一整套工作方案，导致实际探测效果不理想。此外，在实验课中学生往往只对实验仪器本身感兴趣，忽略了重要的探测设计步骤，这又会导致增加了操作的盲目性，从而达不到预期的探测效果。本文为解决上述问题，按照翻转课堂的教学理念进行了以下课程设计：在实验课开始前，学生依据教师制作的视频和手册等学习内容进行理论学习；实验课上，教师将学生进行分组，并将大多数时间交给学生独立操作，仅留20分钟进行总结和讨论；然后，学生以小组形式完成探测实验报告。最后，教师通过对学生提交的报告对本次教学进行评估，以邮件的形式纠正学生在实验中出现的问题。

2翻转课堂的教学过程

根据上述的教学设计，本研究对该课程的探地雷达实验课完成了以下的教学过程：一，在实验课开始前，教师将相关的探地雷达理论知识和勘探设计依据，使用视频录制软件制作成基于PPT(PowerPoint)的教学视频，提前一周发给学生，使学生有学习准备时间，能够充分掌握知识。二，同样在实验课开始前，教师将依据课程所使用的中国矿业大学（北京）自主研发的GR(Geol-ogyRadar)探地雷达系统、GR软件处理系统，和本次实验课的探测目标，编制仪器操作手册和软件使用说明。这部分内容是将围绕地埋管线进行的探地雷达采集参数设置、测线布置原则和数据处理流程编制成册，让学生结合理论知识预先熟悉工作流程，并思考工作步骤中的细节。三，在授课过程中，首先对学生进行以10人为单位的分组，充分发挥“翻转”理念，以学生为主导让各小组自由安排探测中的各项任务。在各组分别开始探测工作的过程中，教师首先规定本次探测的总时间，并不主动干预他们的独立工作进程，仅在发生容易导致仪器损坏的操作或其他严重错误时才主动介入，其余时间仅接受学生的提问和咨询。四，课时的最后20分钟，教师对各组的探测过程和结果进行点评，并提出让学生思考的问题和探测报告的要求。五，课程结束后一周内，学生将报告以邮件形式发给教师作为教学的评价依据，教师也将通过邮件点评报告中的问题和学生的思考，并对探测过程和探测成果进行总结评分。

3翻转课堂的实施效果

通过上述翻转课堂教学在探地雷达实验课程中的实施，发现将理论和操作过程的学习放在课外，学生可以有充分的时间学习预备知识，并讨论设计课堂上的探测方案。这样，学生大多可以在课堂时间内较独立地完成一整套的探测工作，节约了课堂时间的同时，也克服了探测目标的不明确性和仪器操作的盲目性。这种以主动学习来解决问题的教学方法，对于理论学习和操作实践的教学效果明显好于单纯的教师讲解。绝大多数学生都会为了达到实验课上的管线位置探测目标而思考、准备。并且在分组条件下，学生更能够集思广益，通过相互提醒、沟通的方式，思考小组其他成员的思路，弥补自身方案设计上的不足，最终每个小组所开展的实验、方法都很合理、完善。而课堂时间中最后20分钟的教师点评，又非常好地确保实验课教学效果，即使大多数同学都出现的小错误，也可以在这个环节里被及时纠正。最后，通过布置学生撰写实验报告，达到了一个完整探测过程的拟真化，让学生切实感觉到自己在做一项工作，增强了他们的信心，也激发了他们的兴趣。而教师则可以根据这份报告对学生知识的掌握情况进行判断和评价。电子邮件的交流则针对报告中的错误或问题，给学生又增加一次纠正或改进的学习机会。因此，翻转课堂的实施，提高了学生在实际操作上的信心，增加了学生对学习的兴趣，同时也让他们体会到使用专业知识解决实际问题的成就感，提高了他们对专业学习的兴趣和自觉性。另外，也锻炼了学生之间的交流和沟通能力。

三结语

本研究通过在环境工程物探教学中实施翻转课堂理念，根据在这一理念下的教学设计、教学过程和教学效果的分析，发现该方法在环境工程物探课程的探地雷达实验课中能充分发挥学生的主导性，提使学生获得了学习的主动权，提高了学生的实际操作能力，有利于提升教学效果。但是，翻转课堂中教师的工作任务较普通教学方式增加较多，除了花费大量时间设计课程、制作教学视频和教学资料外，组织课堂讨论、答疑解惑、评估和反馈等现场教学工作也比单一的讲述更加繁重。不过也正是由于教师付出了更多，才使得学生在课堂的有限时间内获得了更多的锻炼和适应机会，并对知识的掌握更加牢固。因此，翻转课堂理念在环境工程物探专业的教学中是可行的，适合进一步推广和应用。

作者：崔凡单位：中国矿业大学（北京）煤炭资源与安全开采国家重点实验室