亢春喜，郭海峰，王宗麗，彭劍峰

基于應用型人才培養(yǎng)的線上線下混合式教學模式研究——以“環(huán)境工程原理”課程為例

亢春喜，郭海峰，王宗麗，彭劍峰

（萍鄉(xiāng)學院 材料與化學工程學院，江西 萍鄉(xiāng) 337000）

“環(huán)境工程原理”是環(huán)境學科的主干專業(yè)基礎(chǔ)課程。依托超星學習通平臺，充分發(fā)揮線上教學和課堂教學雙重優(yōu)勢，從教學內(nèi)容、教學設計和考核評價體系等方面，開展線上線下混合式教學模式的實踐探索，以提高課程教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生的自主學習能力和應用能力。

環(huán)境工程原理；教學改革；線上線下混合式教學

1 引言

目前，環(huán)境污染問題呈現(xiàn)明顯的復合化特征和區(qū)域化特征，解決此類問題需要具有創(chuàng)新精神和應用能力的創(chuàng)造性人才，這是普通高等學校環(huán)境科學與工程類專業(yè)本科生的重要培養(yǎng)目標。專業(yè)、課程和教師是高等教育質(zhì)量及人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因子。其中，課程是人才培養(yǎng)的基本單元與關(guān)鍵要素，是學生知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)的重要載體，課程質(zhì)量直接決定著人才培養(yǎng)質(zhì)量。因此，積極開展環(huán)境科學與工程類專業(yè)課程的特色化教學改革，努力提高課堂教學質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量，是課程“專業(yè)化”“特色化”和“優(yōu)質(zhì)化”發(fā)展的必由之路，也是新時代背景下全面提升高等教育質(zhì)量的應有之義。

作為江西省首批向應用型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展試點的本科院校，萍鄉(xiāng)學院致力于培養(yǎng)適應地方經(jīng)濟社會發(fā)展需要的應用型人才?！碍h(huán)境工程原理”是該校環(huán)境科學與工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在服務地方經(jīng)濟社會發(fā)展的創(chuàng)新型和應用型環(huán)境專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)過程中扮演者重要角色。該課程在課程體系中起到承上啟下的關(guān)鍵性作用，是本科生開展大氣污染控制工程、水污染控制工程、固體廢物處理與處置工程和環(huán)境影響評價等專業(yè)核心課學習的基礎(chǔ)。課程主要內(nèi)容是以“物理量”及其“變化速率”的定量表達與計算為論述主線，系統(tǒng)闡述了“三廢”治理工程所涉及的共性基本原理、技術(shù)措施和設備設計的計算[1]，具有較強的系統(tǒng)性、理論性和實踐性。然而筆者發(fā)現(xiàn)，目前該課程在教學過程中存在內(nèi)容繁多、學習難度大、學習主動性和積極性不高等問題，制約了學生對課程理論知識的理解和應用。

在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”極大促進教育信息化深入發(fā)展的背景下，混合式教學融合了數(shù)字化教學和傳統(tǒng)課堂教學的雙重優(yōu)勢，受到廣泛的關(guān)注和重視[2–4]。為激發(fā)學生學習的內(nèi)生動力與主動性，提高課程教學效果，提升課程育人質(zhì)量，筆者依托超星學習通平臺，采取線上線下混合式教學模式，開展“環(huán)境工程原理”課程教學。

2 課程教學現(xiàn)狀及問題分析

2.1 教學內(nèi)容多，學習難度大

目前，該校環(huán)境工程原理課程授課教材采用清華大學胡洪營等編著的“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材《環(huán)境工程原理》[1]。該教材主要包括以下三部分：（1）物料與能量衡算、流體流動以及熱量和質(zhì)量傳遞等環(huán)境工程原理理論基礎(chǔ)；（2）沉淀、過濾、吸收和吸附等分離過程原理；（3）化學及微生物的反應動力學和反應器等反應工程原理部分。課程教學信息多，教學內(nèi)容豐富，綜合性強。該課程的符號數(shù)和公式數(shù)分別達581和1121個[5]，涉及了大量的數(shù)學、物理和化學等學科基礎(chǔ)知識，如“圓直管內(nèi)流動的速率分布及阻力損失”涉及“微元法”、不定積分和定積分等。對高等數(shù)學和物理化學等必修課程基礎(chǔ)薄弱的學生而言，難以將自身知識儲備與該課程教學內(nèi)容有機融合；很多學生又缺乏課前預習、課中筆記記錄和課后復習鞏固的學習習慣，學習積極性與主動性低，課堂參與度與活躍度不高，課堂效率低，教學效果欠佳。

2.2 “學”與“用”脫節(jié)，學生應用能力弱

環(huán)境工程原理課程兼具理論性與應用性，因此胡洪營主編的《環(huán)境工程原理》教材設計了大量的工程性課后習題，供學生進行工程計算的訓練，且難度高于課堂例題，以鍛煉他們用理論解決實際工程問題的應用能力。但受限于課程課時少、教學內(nèi)容多和學生接受能力參差不齊等因素，授課教師不得不在課堂上講授重點知識點，而未設置足夠的習題講授學時以向?qū)W生詳細討論課后習題，這就導致學生不能真正理解和運用理論知識解決實際問題，應用能力得不到有效錘煉。

2.3 課程考核評價方式單一化，缺乏過程性考核

環(huán)境工程原理課程傳統(tǒng)考核模式為“平時成績占30%和期末成績占70%”，平時成績由出勤率、課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)等三部分構(gòu)成。筆者在過去授課過程中發(fā)現(xiàn)在30%+70%課程考核模式下，學生往往寄希望于任課教師劃定考試范圍及考試重點，再利用期末考試前1至2周的突擊復習，來達到通過考試的目的。這種傳統(tǒng)考核方式存在“輕過程重結(jié)果”的弊端，特別是對學生的課前預習和課后復習等學習行為缺乏過程性監(jiān)督和評價，易挫傷學生學習興趣、熱情和積極性，難以客觀反映學生的學習參與度與學習主觀能動性。

3 線上線下混合式教學模式的實踐探索

課程教學活動的“課堂前”“課堂中”和“課堂后”三環(huán)節(jié)相輔相成，構(gòu)成有機聯(lián)系整體。同時，每個環(huán)節(jié)都具有各自特殊屬性：“課堂前”環(huán)節(jié)側(cè)重于學生預習的自主性和預習的成效性檢驗，“課堂中”環(huán)節(jié)側(cè)重于學生的課堂參與度與互動性等，“課堂后”環(huán)節(jié)側(cè)重于學生溫習鞏固，整理并重構(gòu)具有個性化的知識體系和結(jié)構(gòu)。鑒于上述思考，我們采用線上線下混合式教學模式，以實現(xiàn)教學三環(huán)節(jié)的全覆蓋及有效銜接。

3.1 線上教學資源建設

依托超星學習通平臺，我們建設了“環(huán)境工程原理”課程的線上教學資源庫，主要包括課件資源、習題集、參考資料、試題、討論思考題、思維導圖、案例庫、問卷調(diào)查和拓展閱讀材料等。為有效監(jiān)督學生日常學習行為，我們也開展了學生線上學習的考核評價體系建設。

3.2 教學內(nèi)容整理及優(yōu)化

“環(huán)境工程原理”課程兼具理論性和工程性，而水污染控制工程、大氣污染控制工程和環(huán)境工程微生物學等專業(yè)核心課更注重于主要工藝設備及其應用的工程性屬性。目前，“環(huán)境工程原理”教學內(nèi)容多，且部分知識點與物理化學及上述專業(yè)核心課相重復：與物理化學的重復內(nèi)容主要是反應動力學基礎(chǔ)；與水污染控制工程的重復內(nèi)容主要是離子交換及膜分離部分；與大氣污染控制工程的重復內(nèi)容是氣體的吸收、吸附和沉降等章節(jié)[6]。因此，為有效利用有限的教學學時，提高教學效率，從以下幾方面整理并優(yōu)化環(huán)境工程原理課程教學內(nèi)容：（1）設計預習提綱，督促學生自主復習物理化學課程中的反應動力學基礎(chǔ)；（2）將第十章其他分離過程中的離子交換、萃取和膜分離等內(nèi)容置于《水污染控制工程》課程里講述；（3）將微生物反應動力學基礎(chǔ)和微生物反應器放在《環(huán)境工程微生物學》課程里講解；（4）講授環(huán)境工程原理理論基礎(chǔ)、分離過程（沉降、過濾、吸收及吸附）基本原理和反應器（均相化學反應器和非均相化學反應器）。

同時，為提高學生學習的針對性，目的性，各專業(yè)課程授課教師可加強溝通交流，并采取多種教學方式，從不同角度、不同側(cè)重點和不同授課目的來區(qū)別并講解上述重復內(nèi)容，如就沉降而言，環(huán)境工程原理課程任課老師重點講述沉降（重力沉降、離心沉降、靜電沉降、慣性沉降）基本原理，而大氣污染控制工程課程授課老師可在課前布置分組任務（如繪制沉降的思維導圖或制作ppt），讓學生溫習沉降的基本理論知識，而在授課環(huán)節(jié)重點講解沉降裝置（如重力沉降室、旋風分離器、電除塵器、慣性沉降室）的構(gòu)造、特點、結(jié)構(gòu)設計及參數(shù)確定等。

3.3 教學設計

3.3.1 課堂教學前

為激發(fā)學生學習的自主性與目的性，將新課重難點、課件ppt、思考題、思維導圖等預習資料以任務點形式發(fā)布在學習通平臺，并設計討論題和小測驗，要求學生限時完成，以檢驗學生預習質(zhì)量。根據(jù)學生作答情況，教師可在線下教學中有的放矢，重點講解學生難以理解的知識點，以達到在有效的課堂教學時間內(nèi)提高教學效率之目的。

3.3.2 課堂教學中

結(jié)合“環(huán)境工程原理”課程理論性及工程性強的特點，課堂教學綜合采用案例教學法、啟發(fā)式教學法、情景教學法和問題教學法等教學策略，并通過即時發(fā)布學習通平臺的隨堂練習，當堂檢驗學生的學習成效。教學過程中以實際工程案例為載體，引導學生積極思考，并鼓勵學生主動走上講臺，分析某一工程問題所蘊含的基本原理和解決措施，構(gòu)建理論基礎(chǔ)知識與工程實踐間的有機關(guān)聯(lián)。如以吸收章節(jié)為例，通過視頻播放逆流式吸收塔對酸霧的吸收過程，拋出問題：（1）該吸收塔工作原理是什么；（2）如何進行塔內(nèi)物料的質(zhì)量衡算；（3）吸收是否可無限進行下去；（4）塔底流出的吸收液中吸收質(zhì)含量和塔頂逸出的混合氣體中吸收質(zhì)含量是否存在最值，若存在，是最大值，還是最小值；（5）吸收塔設計要考慮哪些經(jīng)濟要素和技術(shù)要素呢。通過多種教學策略的綜合應用，可增強課堂活躍度和互動性，具體化和形象化晦澀枯燥的理論知識，強化學生對理論性問題及實踐性問題的理解和掌握，初步培養(yǎng)學生的工程意識和工匠精神。

在授課環(huán)節(jié)，結(jié)合課程教學知識點，以習近平生態(tài)文明思想為指導，注重充分挖掘和有機融入思政元素，強化學生對“環(huán)境人”身份的歸屬感、使命感和責任感。結(jié)合《中共中央、國務院關(guān)于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》，將深入打好藍天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)等加快推動綠色低碳發(fā)展的意見或策略恰當?shù)匾朐撜n程教學內(nèi)容。例如，在講授緒論章節(jié)“空氣凈化與廢氣處理技術(shù)”時，以我國PM2.5污染及治理為主題撰寫課程小論文，指導學生深入分析我國PM2.5來源、危害、形成機制以及控制措施，進而引導學生認識到我國在PM2.5污染治理方面所作的努力及取得的成就。表1為該課程重點教學內(nèi)容、所對應的課程思政案例及蘊含的思政元素。通過課程思政，搭建對學生的知識、能力和品德培養(yǎng)的橋梁及紐帶，實現(xiàn)課程育人目標。

表1 環(huán)境工程原理課程思政教學設計

3.3.3 課堂教學后

（1）在學習通平臺發(fā)布與環(huán)境工程原理教學內(nèi)容相關(guān)的典型突發(fā)環(huán)境污染事件（如2005年松花江水污染事件、2007年太湖藍藻污染事件、2017年嘉陵江流域突發(fā)鉈污染事件和2018年陜西省留壩縣“4.24”粗酚泄漏突發(fā)環(huán)境事件等），以小組為單位，查閱資料，分析事件產(chǎn)生原因，初步提出應對策略與應急處置工程技術(shù)，并通過教師評價（60%）、組內(nèi)互評（10%）、組間互評（20%）和自評（10%）等方式綜合評價理論及技術(shù)的可行性，以進一步培養(yǎng)學生的應用能力。

（2）結(jié)合知識點和重難點內(nèi)容，針對性地設計理論性及工程性練習題，提高理論聯(lián)系實際能力。同時，讓學生標注作答過程參考資料的網(wǎng)絡鏈接，注重了思政元素與專業(yè)教育的有機結(jié)合。

（3）思維導圖繪制。以2～3人為一組，通過共同討論及協(xié)同合作，利用圖形、關(guān)鍵字、分支、顏色等要素，完成教學內(nèi)容的思維導圖繪制，實現(xiàn)文字資料的圖片化、形象化和可視化，在重構(gòu)學生知識體系及知識結(jié)構(gòu)的同時，培養(yǎng)了學生的邏輯思維能力和創(chuàng)新思維能力。

3.4 線上線下混合式教學考核評價方式改革

教學改革需豐富考核方式，實施多層次、多渠道、全方位的過程性評價，以更好地指導和督促學生培養(yǎng)良好學習習慣和自主學習能力[7]。在環(huán)境工程原理教學改革中，我們優(yōu)化了課程考核方式及各項成績占比，即采用“平時成績（40%）+期末考試成績（60%）”模式。平時成績由線上和線下教學活動共同構(gòu)成，據(jù)此設計了過程性評價考核體系（表2）。線上教學活動的過程性考核內(nèi)容主要包括學習通平臺的任務點完成度、章節(jié)學習次數(shù)、課程作業(yè)作答質(zhì)量、分組任務完成情況和章節(jié)小測驗等。線下教學活動的過程性考核內(nèi)容側(cè)重于學生課堂環(huán)節(jié)參與“教”與“學”活動的出勤、學習態(tài)度和課堂表現(xiàn)等。上述過程性考核評價體系的設計，利于客觀公正評價學生的學習付出，利于學生對知識的理解與應用。

表2 環(huán)境工程原理課程線上線下混合式教學的過程性評價體系

4 結(jié)語

依托超星學習通平臺，采用線上線下混合式教學模式，綜合利用多種教學策略，以強化過程性考核為輔導和監(jiān)督手段，開展以學生為中心的教學活動，激發(fā)學生學習的主觀能動性，增強學生的應用能力，有效提高教學效果和質(zhì)量，使該課程教學真正滿足新時代對環(huán)境類應用型專業(yè)技術(shù)人才的需求。

[1] 胡洪營, 張旭, 黃霞, 等．環(huán)境工程原理:第三版[M]．北京: 高等教育出版社, 2015．

[2] 單鳳君, 張婷婷, 王蕊．“線上線下＋翻轉(zhuǎn)課堂”混合教學模式下的課程重構(gòu)與教學實踐——以“大氣污染控制工程”為例[J]．遼寧工業(yè)大學學報: 社會科學版, 2021, 23(4): 122–125．

[3] 曹侃．線上線下混合式教學模式的探索與實踐——以《無機及分析化學》課程為例[J]．攀枝花學院學報, 2017, 34(2): 106–109．

[4] 趙宏梅, 洪云．線上線下混合式教學模式研究與實踐——以《語文課程與教學論》精品課為例[J]. 渤海大學學報, 2016(4): 107–111.

[5] 徐航, 郭亞菲, 吳峰敏, 等. 基于環(huán)境工程原理課程的線上線下混合教學實踐[J]. 廣東化工, 2021, 48(10): 277–278．

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Research on the online and offline mixed teaching mode based on the cultivation of applied talents——A Case Study of Environmental Engineering Principles Course

KANG Chun-xi, GUO Hai-feng, WANG Zong-li, PENG Jian-feng

(School of Materials and Chemical Engineering, Pingxiang University, Pingxiang Jiangxi 337000, China)

Environmental Engineering Principles is one of the main professional foundation courses of environmental subject. Relying on the Chaoxing Learning Platform and taking dual advantage of both online teaching and classroom teaching, the teaching practice was carried out by way of online and offline blended teaching mode from the aspect of teaching content, teaching design and assessment and evaluation system, so as to improve the quality of course teaching and cultivate students’ independent learning ability and application capability.

Environmental Engineering Principles; teaching reform; online and offline blended teaching

2022-03-15

亢春喜（1985—），湖北棗陽人，講師，博士，研究方向：環(huán)境污染防治。

A

2095-9249（2022）03-0100-04

〔責任編校：陳楠楠〕