混合式教學(xué)模式下“水質(zhì)工程學(xué)”教學(xué)研究與實踐

混合式教學(xué)模式下“水質(zhì)工程學(xué)”教學(xué)研究與實踐楊厚云，胡昊，黃健，余麗，張華

（安徽建筑大學(xué)a.環(huán)境與能源工程學(xué)院；b.水污染控制與廢水資源化國家實驗教學(xué)示范中心，安徽合肥230601）

引言

教育部《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》對本科課程建設(shè)明確提出提升高階性、突出創(chuàng)新性、增加挑戰(zhàn)度等基本原則［1］。傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師為中心，教師以“填鴨式”的方式將大量知識內(nèi)容傳授給學(xué)生，使學(xué)生難以接受和及時消化，課堂表現(xiàn)沉悶，教學(xué)效果難以保證［2］。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生被動地接受課程知識，主動性較差，不利于培養(yǎng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新能力?？梢?，傳統(tǒng)教學(xué)模式在科教融合和學(xué)生能動性培養(yǎng)等方面存在一定的局限性，而線上教學(xué)具有絕對優(yōu)勢，如打破時空限制、分享教學(xué)資源等［3］，為實踐性較強(qiáng)的專業(yè)課程在線下教學(xué)和科教融合方面進(jìn)一步優(yōu)化提供了極大可能性。

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于大數(shù)據(jù)、新媒體等產(chǎn)生的線上教學(xué)手段在逐步融入高校課堂教學(xué)，為教學(xué)多元化提供了有利條件［4］。線上線下混合式教學(xué)是一種新型教學(xué)模式，具有自主、探究和合作等特征［5］。該模式既可以充分發(fā)揮教師在教學(xué)過程中引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)督等主導(dǎo)作用；又能夠充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的積極性、主動性和創(chuàng)新性［6］。通過將線上線下有效結(jié)合，從根本上改革了現(xiàn)有教學(xué)組織形式，使教學(xué)資源、內(nèi)容、方法及評價等方面產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性變化，充分利用線上線下教學(xué)方式的互補(bǔ)優(yōu)勢，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果與參與度。因此，通過將網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)資源與傳統(tǒng)教學(xué)資源相融合，達(dá)到“水質(zhì)工程學(xué)”課程教學(xué)的最佳效果。

一、課程概況

“水質(zhì)工程學(xué)”是市政工程系給排水科學(xué)與工程專業(yè)的核心專業(yè)課程之一，具有較強(qiáng)的理論性、實踐性和系統(tǒng)性［7］。該課程包括典型給水處理工藝、典型城市污水處理工藝和工業(yè)廢水處理工藝等水處理的基本理論知識，涉及水質(zhì)與水處理概論，物理、化學(xué)及物理化學(xué)處理工藝，生物處理理論與技術(shù)，以及水處理工藝選擇和設(shè)計等眾多知識點，在實際教學(xué)過程中普遍存在學(xué)時少、內(nèi)容多的問題，傳統(tǒng)教學(xué)模式已無法滿足該課程對教學(xué)效果的要求。主要存在以下問題。

1.“水質(zhì)工程學(xué)”授課內(nèi)容多，知識的信息量龐大。以“水質(zhì)工程學(xué)II”為例，包含《活性污泥法》《生物膜法》《厭氧生物處理》《自然生物處理系統(tǒng)》《污泥處理、處置與利用》等章節(jié)，各章節(jié)既有基礎(chǔ)理論知識，也有處理工藝技術(shù)，課程教學(xué)任務(wù)極其艱巨。若僅依靠單一的教學(xué)模式雖然能夠勉強(qiáng)完成教學(xué)任務(wù)，但教學(xué)效果差，學(xué)生掌握難度大。

2.“水質(zhì)工程學(xué)”還包含實踐教學(xué)內(nèi)容，而在實際教學(xué)過程中往往會忽略實踐教學(xué)的重要性，沒有實現(xiàn)實踐教學(xué)目標(biāo)，也未能實現(xiàn)理論與實踐的有機(jī)結(jié)合，導(dǎo)致學(xué)生解決實際問題的能力較弱?！八|(zhì)工程學(xué)”各章節(jié)均包含處理工藝技術(shù)，以及控制與運行管理的介紹，如《活性污泥法》章節(jié)中包含其他幾種常用的活性污泥法工藝技術(shù)和活性污泥法污水處理系統(tǒng)的過程控制與運行管理，有一定實踐性的教學(xué)內(nèi)容。采用以“教”為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，很難充分實現(xiàn)對學(xué)生專業(yè)技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

因此，針對理論知識與實踐教學(xué)難以有機(jī)融合的問題，基于我校在課程教學(xué)改革實踐中的探索與成果，結(jié)合新工科和國家一流專業(yè)建設(shè)對應(yīng)用型人才培養(yǎng)提出的目標(biāo)，嘗試?yán)矛F(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，構(gòu)建線上線下混合式教學(xué)模式，充分發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)的角色作用，集中體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體作用，調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，為工科課程的改革創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

二、線上線下混合式教學(xué)模式與平臺選擇

目前，線上線下混合式教學(xué)模式包括“線上為主、線下為輔”的教學(xué)模式和“線下為主、線上為輔”的教學(xué)模式。兩種混合式教學(xué)模式的選擇主要根據(jù)所授課程類型決定，如英語、思想政治理論等文史類課程主要采用“線上為主、線下為輔”甚至全程線上的教學(xué)模式；而對于理工科類課程，特別是工程應(yīng)用類課程，更傾向于“線下為主、線上為輔”的教學(xué)模式［8］。在此次疫情影響下，積極響應(yīng)教育部“停課不停學(xué)”的號召，“水質(zhì)工程學(xué)”嘗試采用以線上教學(xué)為主、線下為輔的混合式教學(xué)模式，課程教學(xué)內(nèi)容在線上完成，對于課程設(shè)計這部分需要實際操作的則安排在線下由學(xué)生自行完成。

以線上教學(xué)為主的混合式教學(xué)模式關(guān)鍵在于選擇一個合適的教學(xué)平臺。教師通過熟悉和熟練運用平臺中相關(guān)工具，靈活應(yīng)對實際教學(xué)過程中出現(xiàn)的各種突發(fā)情況，進(jìn)而不斷完善教學(xué)方式。在疫情之下，涌現(xiàn)出了大量的線上教學(xué)平臺和直播平臺，常用的教學(xué)平臺主要包括超星學(xué)習(xí)通、中國大學(xué)MOOC、愛課程和騰訊課堂等；常見的直播平臺有騰訊會議、釘釘直播、群直播等。根據(jù)學(xué)校推薦和綜合考慮后，“水質(zhì)工程學(xué)”課程選擇以超星學(xué)習(xí)通為線上教學(xué)平臺，以騰訊會議為直播平臺，再利用群進(jìn)行通知發(fā)布、答疑和輔導(dǎo)等事宜。最終，構(gòu)建了超星學(xué)習(xí)通+騰訊會議+群的線上教學(xué)模式。

三、線上線下混合式教學(xué)模式在“水質(zhì)工程學(xué)”教學(xué)中的創(chuàng)建

超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺具有較為完善的教學(xué)功能。一方面，便于教師實現(xiàn)課程教學(xué)建設(shè)、課程管理、學(xué)生管理和教學(xué)互動等教學(xué)內(nèi)容；另一方面，更為方便地讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、互動討論和測驗考試等，能夠較為系統(tǒng)地完成教、學(xué)、練、考、評等方面的教學(xué)工作［9］?？傮w而言，超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺可為教師提供一個較為完善的教學(xué)環(huán)境，為學(xué)生提供一個高效自主的學(xué)習(xí)空間。在超星學(xué)習(xí)通平臺創(chuàng)建“水質(zhì)工程學(xué)”課程，主要包括教學(xué)課件、教學(xué)視頻、課后作業(yè)與討論、參考資料等模塊的線上課程資源。

1.教學(xué)課件。將“水質(zhì)工程學(xué)”線下教學(xué)PPT課件按照章節(jié)知識點進(jìn)行拆分，在備課或課前時上傳至超星學(xué)習(xí)通平臺，布置任務(wù)點，要求學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)。因此，對于簡單的知識點，學(xué)生通過學(xué)習(xí)上傳的電子教材與PPT課件即可掌握；對于重難點，學(xué)生在通過學(xué)習(xí)電子教材和PPT課件有一個初步的了解后，在直播平臺聽課時可重點學(xué)習(xí)掌握，并可通過超星學(xué)習(xí)通和直播平臺的互動討論環(huán)節(jié)進(jìn)行實時反饋，最后可在上傳至超星學(xué)習(xí)通的教學(xué)視頻中進(jìn)行鞏固學(xué)習(xí)。

2.教學(xué)視頻。教學(xué)視頻包括教師在直播過程中的錄屏或錄播等授課視頻，以及網(wǎng)絡(luò)上有助于學(xué)生學(xué)習(xí)和理解的水處理工藝類視頻，如水處理工藝模擬仿真視頻、名師授課視頻等。其中，授課視頻在直播結(jié)束之后通過剪輯上傳至超星學(xué)習(xí)通，供學(xué)生再次學(xué)習(xí)和鞏固學(xué)習(xí)使用。

3.課后討論與作業(yè)。在每個章節(jié)知識點授課結(jié)束后，在超星學(xué)習(xí)通中可發(fā)布有關(guān)本章節(jié)知識點的作業(yè)和相關(guān)討論，以及時檢驗線上教學(xué)的效果和學(xué)生知識點的掌握情況。

4.參考資料。參考資料包含教學(xué)大綱、教案、教學(xué)日歷，各版本的“水質(zhì)工程學(xué)”電子版教材，相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如課程設(shè)計需要的《室外排水設(shè)計規(guī)范》《給水排水設(shè)計手冊》等，作為學(xué)生的學(xué)習(xí)參考和能力拓展資料。

四、“水質(zhì)工程學(xué)”線上線下混合式教學(xué)模式的實施

1.課前準(zhǔn)備階段。在課程開課之前，將所有選課學(xué)生拉進(jìn)課程群，以便學(xué)生可以及時收到有關(guān)課程信息；每次課程前將有關(guān)學(xué)習(xí)和參考資料上傳至超星學(xué)習(xí)通，供學(xué)生預(yù)習(xí)；于開課半小時前打開騰訊會議，檢查網(wǎng)絡(luò)是否順暢，以防影響教學(xué)過程，為上課做好充分準(zhǔn)備；課前十五分鐘通知學(xué)生準(zhǔn)時上課，并于開課前五分鐘發(fā)布簽到信息，通知學(xué)生在超星學(xué)習(xí)通中準(zhǔn)時簽到。

2.直播教學(xué)階段。直播開始前，打開騰訊會議屏幕共享及錄屏軟件，以便授課的同時錄制視頻；根據(jù)知識點，利用PPT直播授課，并在授課過程中，通過提問討論環(huán)節(jié)保持與學(xué)生的互動；通過課程中涉及的水處理工藝的實例講解，講述一些實例背后的科研故事，詳述一些科研過程中的艱苦經(jīng)歷，將科教進(jìn)行有效結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生不怕困難、百折不撓、嚴(yán)謹(jǐn)求實、實事求是和追求真理的科學(xué)精神，以及科研思維和科研能力；針對互動過程中學(xué)生提出的問題，進(jìn)行討論和集中答疑；每個章節(jié)知識點講授完進(jìn)行小結(jié)，梳理重難點，根據(jù)實際情況，可隨機(jī)布置一些課堂測驗，并隨機(jī)抽選學(xué)生進(jìn)行回答，檢查學(xué)習(xí)效果，同時也可檢驗學(xué)生是否在線認(rèn)真聽課。

3.課后階段。將直播錄屏的視頻根據(jù)章節(jié)知識點進(jìn)行剪輯，設(shè)置任務(wù)點，供學(xué)生課后學(xué)習(xí)和鞏固復(fù)習(xí)；根據(jù)章節(jié)知識點，通知學(xué)生課后學(xué)習(xí)課程所講知識點的相關(guān)資料和視頻等，為后續(xù)線下學(xué)習(xí)提供幫助；根據(jù)所講授知識點，相應(yīng)地布置一定量的課后作業(yè)及相關(guān)討論，鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)效果；通過知識點學(xué)習(xí)，讓學(xué)生及時準(zhǔn)備課程設(shè)計的內(nèi)容，如水處理工藝流程、水處理各構(gòu)筑物和設(shè)計規(guī)范，最后在線下利用CAD完成課程設(shè)計，以及手繪一張水處理工藝設(shè)計圖，教師利用群對學(xué)生在設(shè)計過程遇到的問題進(jìn)行及時指導(dǎo)。

4.線上線下混合式教學(xué)的評價方式。針對線上線下混合式教學(xué)模式，建立多元化評價體系。課程考核方式由平時成績和期末考試成績構(gòu)成，各分別占40%和60%。平時成績主要根據(jù)學(xué)生在超星學(xué)習(xí)通平臺的學(xué)習(xí)表現(xiàn)打分，包括考勤、課程授課視頻觀看時間、隨堂作業(yè)和討論活躍度、課后作業(yè)與討論等方面。此部分過程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的評價可由超星學(xué)習(xí)通平臺自動記錄并分析，另一部分的形成性評價數(shù)據(jù)（學(xué)生討論活躍度等）由教師進(jìn)行量化，為形成性評價提供數(shù)據(jù)支撐；期末成績是通過將試題上傳至超星學(xué)習(xí)通，進(jìn)行線上期末閉卷考試，由教師線上批閱后獲得的考試成績。這種多元化考核方式在傳統(tǒng)教學(xué)考核方式的基礎(chǔ)上，不僅能提高學(xué)生在教學(xué)過程中的積極性、自主性，還能使教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程做到有跡可循，以幫助教師及時調(diào)整、改進(jìn)授課方式。

五、存在的問題

雖然線上線下混合式教學(xué)模式打破了傳統(tǒng)教學(xué)在時間和空間上的限制，顯著增加了師生之間的互動交流，并且學(xué)生可根據(jù)自身的學(xué)習(xí)習(xí)慣和需求進(jìn)行個性化和選擇性學(xué)習(xí)，自主安排學(xué)習(xí)進(jìn)度，但依舊存在如下問題：首先，大多數(shù)教師對于線上教學(xué)還處于摸索的階段，對線上教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計還不夠全面，導(dǎo)致教與學(xué)結(jié)合得不夠緊密，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教師的授課質(zhì)量。其次，各高校的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施有待提高，部分線上直播授課存在網(wǎng)絡(luò)不佳、學(xué)生無法學(xué)習(xí)的情況。再次，山區(qū)等網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋不完善的地區(qū)的學(xué)生或經(jīng)濟(jì)困難的學(xué)生由于網(wǎng)絡(luò)原因，無法進(jìn)行線上學(xué)習(xí)。這些都會對線上教學(xué)的順利開展造成不確定的影響。最后，對于一些自控能力差的學(xué)生，在線上學(xué)習(xí)時，容易受到智能設(shè)備其他功能的干擾，甚至?xí)嬖趻鞕C(jī)的現(xiàn)象，教師以為學(xué)生在認(rèn)真聽課，其實學(xué)生在干自