新工科视野下混合式“金课”建设实践

［摘 要］ 新工科背景下，结合“两性一度”的金课标准，针对“水处理工程设计实训”课程建设问题进行了课程改革与实践。课程建设以立德树人培养应用型人才为导向，优化教学内容，实施线上线下混合式教学，构建多维度课程评价体系，显著提高了学生的实践创新能力。课程建设结果表明，课程提高了学生工程设计实践能力，实现了实训课程由基础知识向综合技能过渡的课程任务，打通了环境生态工程专业课程体系的“最后一公里”，为专业人才培养提供了有力支持。

［关键词］ 新工科；混合式“金课”；“水处理工程设计实训”

［基金项目］ 2019年度河北省高等教育教学改革研究项目“新工科视野下‘水处理工程设计实训’混合金课建设”（2019GJJG507）

［作者简介］ 王 磊（1983—），男，河北邯郸人，硕士，邯郸学院生命科学与工程学院讲师，主要从事水控制工程研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）52-0118-04 ［收稿日期］ 2024-06-11

新工科建设既包含新兴的工科专业建设，也包含传统工科专业的改造升级，对于交叉融合专业更强调理科的应用性与工程教育的设计性［1］。新工科人才培养的立足点就是课程建设。“水处理工程设计实训”课程是邯郸学院生命科学与工程学院环境生态工程专业的一门主干课，课程组教师从精选教学内容、改进教学方式、优化教学组织和重构考核体系四个方面进行了线上线下混合式教学课程设计，并开展相应的实践教学，取得了一些成效，以期为建设新工科背景下混合“金课”教学提供一些有益参考。

一、新工科与课程建设

“新工科”概念最早于2017年2月18日，由教育部在复旦大学召开的高等工程教育发展战略研讨会上提出，为高等学校的学科专业建设发展提供了难得的机会。针对高等学校新工科学科专业建设的特点，国家要求各高校从教育教学理念、学科专业结构、学科专业建设、人才培养模式、多方合作教育、实践创新平台、教师队伍建设和人才培养质量等八个方面来调整高等学校学科专业建设思路，扩展工程教育改革内涵［2］。

“金课”的概念始于2018年6月新时代全国高等学校本科教育工作会议，包括线上、线下、线上线下混合式、虚拟仿真和社会实践各类型的金课。其中，混合式“金课”因其融合了当代信息技术的成果，具有资源丰富、交流互动性强等特点，受到了广泛关注。混合式“金课”的研究和建设融合了混合式教学的概念。20世纪90年代末，以美国的在线教育为代表的在线教育发展迅猛，使得混合式教学也成为教育教学改革的重点方向。我国也提出并开展了“在线学习与面授教学结合”的混合式教学理论研究［3］。

环境生态工程专业是一个新兴的新工科专业。目前世界各国对环境保护大力关注，环保企业急需环保技能型人才。“水处理工程设计实训”是邯郸学院生命科学与工程学院环境生态工程专业的一门综合性、实践性很强的工科设计类课程，课程内容丰富。单纯依靠传统线下教学难以完成全部教学内容，要达到理论讲述、融入思政且与实践实训的结合，需要将线上与线下的教学活动有机融合在一起，开展混合式教学。混合式教学具备线上资源可共享、学习时空不受限的优点，也具备线下活动学生之间交流多和过程考核评价更合理的优势［4］。基于此，“水处理工程设计实训”课程进行了线上线下混合式教学改革。

二、课程设计

（一）精选教学内容

“水处理工程设计实训”课程需要学生在水污染控制工程学基础上结合见习等内容进行实践设计，要求学生掌握水处理过程中的工艺流程、技术要点，还要掌握设计规范、经济性要求，能对工艺单元外形、结构、设备安置、功能控制点等进行细化设计［5］。教师需要在学生设计时指导学生对相关知识的联结和应用的思考，使学生做到真正意义上的融会贯通［6］。因此，课程教学内容选择上围绕水处理工程设计实际工作岗位需求，针对职业岗位能力要求选取典型案例项目作为教学内容，实施教师引导下的行动教学模式。

课程教学中选择的设计案例尽可能与当下水处理工程设计行业的实际相对接，兼顾实习单位的工程项目实际，把企业工作情景与学校上课元素有序衔接，激发学生的学习热情。课程案例选取兼顾经典与趋势热点，不仅包括水处理工程的经典案例，如典型城市污水处理厂工艺设计，也包括地方行业中常见的案例类型，如畜禽养殖废水处理工程设计。

课程思政建设是落实立德树人根本任务的关键环节，“水处理工程设计实训”课程作为环境生态工程专业人才培养的主干课程之一，也是课程思政建设的重点课程。在课程教学内容设计中整合了教学资料，增加了典型案例，挖掘了课程思政元素，在实训教学案例中添加了“职业精神”等思政元素，使学生在课程实训过程中既具有职业使命感，又具有工程视野，构建五育并举、德育为先的课程教学内容，主要内容如表1所示。

（二）改进教学方式

1.线下课堂项目多样化。线下课堂采用学生小组互助的方式，使学生共同设计完成不同类型的污水处理设计实训任务。实训项目尽可能多样化，包括城市生活污水、小城镇综合污水、畜禽养殖废水、食品行业生产废水、化工企业生产废水、天然受污染水体等类型众多的污水处理设计任务，供学生选择和训练。让学生尽量多地接触较全面的水处理工程工作，通过学生的互相分享和自主学习，使学生较为全面地了解和掌握不同类型水处理工程的特点及设计思路。

2.线上课堂演示资源化。线上课程采用“讲授+演示”的方式，节约课堂学时，延长线下训练时间，提高学生使用专业资料和专业软件进行工程设计的实践能力。这种教学方式需要授课教师课前建立线上网络资源，将以往课堂讲解的内容通过录播课或微课的方式在线上展示出来，供学生进行充分的线上预习。

课程首先将工程设计行业所涉及的国家标准、行业要求和基本的工程设计资料的内容及查用方法等通过教师讲解、文档记录的方式录制成视频课程和制作成文档资源，其次将工程设计计算、结果分析、绘制设计图等软件的操作和使用以教师讲解和演示的方式录制成视频课程，最后将视频课程、文档资源等上传至学习通的网络空间，供学生课后预习、复习及自学用，不仅使线下课堂的教学得到了延伸，还提升了学生的学习效率。同时，线下课堂节省的大量时间就可以用于实际训练学生使用多种软件进行工程设计计算、结果分析、绘图表达的能力。

（三）优化教学组织

执行组织是课程教学的核心环节。课程建设通过对五个课程模块的任务分解，在教学组织上充分发挥了课程资源平台、教师和学生的主观能动性，强调了学习任务的分解和任务完成的循环优化过程，设计了具体的课程教学组织路径。课程教学由设计规范及预备知识、方案设计及系统分析、处理单元及构筑物设计计算、工艺方案经济性分析、绘图及设计说明书编制五部分组成。采用教师介绍要求，讲解典型案例；学生自主设计；教师答疑、指导，并对学生的典型问题进行点评和分析；学生分组讨论；根据学生讨论意见和教师意见优化设计方案的顺序开展教学组织。

（四）重构考核体系

课程设计教学单元从水处理工艺方案设计及系统分析入手，到水处理单元及构筑物设计计算，最后到绘图及设计说明书编制，从工程认知能力、工程设计能力、工程经济分析能力和工程设计实施能力四方面对学生工程设计能力进行培养，注重各教学单元对学生能力培养的深度和层层递进的关系。为达到教学目标，需要通过有效的考核手段对学生课程技能的掌握情况进行评价，形成以学习为中心、丰富的考核评价方式。

“水处理工程设计实训”课程构建了线上+线下的考核体系，将导入学习通的视频课程和标准、规范、工程案例库等文档资源设置成任务点，设置线上话题讨论和单元测试环节，教师通过线上学习反馈实时监控学生的学习情况。线下课堂考核环节，以学生的设计计算表格、水处理工程项目图纸、水处理工程设计方案和实训总结报告的撰写及汇报为考核项目，多维度评价学生的学习效果。其中，线上的考核环节评分占比20%，线下的考核环节评分占比80%。具体要求如表2所示。

三、实践成果

通过新工科背景下“水处理工程设计实训”线上线下混合式“金课”建设与实践，课程实现了教学内容、教学方式、教学组织和课程考核四方面的优化。课程教学中，学生组成的项目组独立完成一个水处理工程案例设计训练的完整过程。课程教学达到了培养思想品德高尚、实践能力强、创新能力强的高素质复合型人才的课程教学目标，并获得了以下实践成果。

第一，实现了提高学生工程设计实践能力的人才培养目标。通过项目的实施，打造内容丰富的线上、线下混合课程资源，以工程设计内容为核心，打造以学生线上自主学习为主、以线下教师指导为辅的创新实践教学课程，培养学生的水处理工程设计能力。通过分析学生完成课程后的调查问卷可知，课程目标的达成度良好，学生满意度高。此外，基于课程的学习，学生参加河北省“挑战杯”大学生创业大赛获得一等奖2项、三等奖3项，申请相关专利2项，满足了环境生态工程专业实践性、创新型人才培养的需求。

第二，实现了实训课程由基础知识向综合技能过渡的课程使命。项目的建设实现了课程在环境生态工程专业人才培养课程体系承接专业基础课程和铺垫毕业设计环节的作用，使学生实现了由基础知识到实用技能的过渡与转化，搭建了知识体系由单一通向综合的桥梁。近年来环境生态工程专业毕业设计比例的逐年提升，为专业人才培养课程体系中设计类课程的综合实践提供了良好的示范作用。三年来，环境生态工程专业毕业论文（设计）的占比由35.2%上升至45.6%，其中水处理工程设计毕业设计的占比由43.2%上升至62.7%。

第三，为新工科环境生态工程专业的课程体系打通“最后一公里”。“水处理工程设计实训”课程是学生毕业实习前的最后一门实训课，是新工科专业人才培养课程评价的最关键一步，也是专业课程体系最终达成的重要节点，“水处理工程设计实训”混合型“金课”的建设为新工科环境生态工程专业的课程体系打通了“最后一公里”，为学生之后的毕业实习和毕业论文提供了强力支撑。三年来，学生的毕业实习中与课程相关的实习岗位比例稳定在32%左右，实习学生反馈“水处理工程设计实训”课程为其进行岗位实习打下了良好的知识和能力基础。

结语

“水处理工程设计实训”课程是人才培养的核心要素，其课程建设抓住新工科建设中环境生态工程专业课程体系的建设瓶颈，以“金课”理念，针对环境生态工程专业重构工程设计实训课程的内容、资源、教学方式和考核方式，实现对学生能力高阶、创新、富有挑战性的培养。新工科背景下，“水处理工程设计实训”课程培养服务国家生态文明战略、具备良好工程素养和实践能力、能解决复杂环境污染问题的人才，对环境工程专业人才培养目标起到了支撑作用。

参考文献

［1］吴小莲，北原晶子，徐小亚.基于新工科发展需求的地方高校环境工程专业建设与教学实践探索［J］.科技创新导报，2021，18（2）：150-153.

［2］刘亮军.新工科：地方本科院校人才培养的新路径［J］.黑龙江高教研究，2018，36（9）：32-35.

［3］潘明娟.“线上+线下”教学模式的重构［J］.黑龙江教育（理论与实践），2024（4）：44-47.

［4］韦伟，张华，黄健，等.基于CDIO理念的多元教学创新改革：以水处理工程设计课程为例［J］.中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2022（8）：5-8.

［5］任刚，余燕.“水处理工程设计”教材“二次开发”实践研究［J］.中国电力教育，2014（21）：104-106.

［6］李宁，苏青青，罗玉红，等.工程教育认证背景下环境工程专业学生工程设计能力培养改革探索：以人工湿地污水处理工程知识体系架构研究为例［J］.中国管理信息化，2022，25（23）：204-207.

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