“水质工程学Ⅱ”课程线上线下混合教学模式改革探索与实践

收稿日期：2021-12-19   修回日期：2022-01-06

作者简介：孟多（1981—），女，辽宁阜新人，辽宁工业大学土木建筑工程学院教授，博士，研究方向：污泥资源化利用。

基金项目：辽宁省教育厅教学质量工程项目“力学与建筑节能环保实验教学示范中心”（LGSY1801）；辽宁工业大学教学改革项目“深度融合线上学习的‘水质工程学Ⅱ’课程建设研究与实践”（2020097）

摘要：建设依托网络信息技术的线上教学与传统线下教学相融合的高质量本科课程是推进课程改革创新的重要工作，是培养创新型、应用型人才的根本保证。“水质工程学Ⅱ”是给排水科学与工程专业的重要学科技术基础课，为提高课程教学质量，对课程进行了线上线下混合教学模式改革，从线上教学资源建设、考核评价机制及教学手段与方法改革等方面进行了探索实践，针对实施改革过程中所发现的问题提出了改进措施。

关键词：“水质工程学Ⅱ”；线上线下混合教学；教学改革；教学资源；教学方法

中图分类号：G642       文献标识码：A    文章编号：1002-4107（2023）01-00  -05

随着信息技术的发展成熟与普及应用，大学网络课程资源建设方兴未艾，《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》中明确指出要在2021年前建成4000门左右国家级线上一流课程及6000门左右国家级线上线下混合式一流课程^[1]，面向人才培养目标、培养学生综合能力和创新思维、深度融合学科前沿知识、技能与现代信息技术及引导学生探究式和个性化学习的课程改革和建设已成为高校教育工作者面临的重要课题。融合信息化、数字化教学模式的线上学习具有学习时间和学习地点灵活、学习工具简单和可重复学习等特点，且采用的教学手段和教学技术丰富多样，课程富有吸引力，对激发学生自主学习的主动性和提升教学效果具有积极作用。同时，大学专业知识的内容和学习方法呈现增量化、多元化等发展特点，以“教”为中心的教学模式已经不能满足现时要求，线上学习与线下学习相比更能激发学生学习兴趣、更有利于培养学生的创新能力和实践能力。

“水质工程学Ⅱ”是给排水科学与工程专业一门重要的学科技术基础课，涉及城市污（废）水处理的原理、技术与工艺，课程的工程性和实践性较强，要求学生通过学习既掌握扎实的理论基础，同时要具备一定的实际应用能力和专业素质，因此对教学方法和教学质量均有较高要求。根据新时代全国高等学校本科教育工作会议精神，高质量课程建设是深化教育教学改革的重要落点，为打破“水质工程学Ⅱ”课程以教师课堂教学为主、学生参与度较低和自主分析能力较弱的现有局面，积极充实完善并建设网络教学资源，鼓励学生利用课下时间和碎片时间进行自主学习，建设适合本校学生特点和培养需求的线上线下混合式教学课程及考核评价体系，切实提高教学质量，提升学生的创新能力和专业技能，是本课程教学改革的核心目标和建设方向。文章基于建立“水质工程学Ⅱ”课程线上线下混合式教学模式的根本任务，对课程线上教学资源建设内容、考核评价体系、线上线下混合教学模式的探索研究等内容进行了阐述，并对初步实施改革方案的教学效果进行了反思。

一、课程线上教学的动因

充分利用信息化技术手段，依托丰富的网络教学资源平台建立线上课程，打造线上课程与线下课堂教学相互融合的混合式教学模式，发挥网络教学和课堂教学的协同优势，对提升课程建设质量、创新教学方法和手段、全面提高教学质量具有积极作用，符合本科课程建设高阶性和创新性的发展要求。“水质工程学Ⅱ”课程教学的目的主要是使学生系统掌握城市污水处理的基本原理、工艺和设计方法，注重培养和训练学生的专业技能和工程理念，因此学生自主学习、自主分析、实践创新的实现度直接影响课程的教学质量。目前本课程面临着学生培养模式和培养质量的改革需求，课程教学存在授课内容量大且抽象、授课学时压缩、教学方式不够优化等现实问题，教学效率偏低导致教学内容只能点到为止，学生掌握知识不够系统、深入，实践能力和创新能力训练有限。线上学习资源的建设与完善，是激发学生学习兴趣和潜能、实现“以学生为中心”教育理念的有效手段。通过线上学习资源的建设，可以给学生提供随时随地学习和练习的学习条件，增加课程的学习学时，充分发挥学生的主观能动性，形成以学生“学”为主的教学模式，从而有利于学生创新思维的培养，增强专业认同感和责任感，促进学生全面发展。此外，辽宁工业大学给排水科学与工程专业正面向工程教育专业认证发展，专业认证对课程体系的设置、学生能力的培养都提出了更高要求^[2]。作为专业的核心主干课程，“水质工程学Ⅱ”课程改革以“有利于应用型创新人才的培养，提升学生就业的综合竞争实力”为目标，通过线上线下混合教学模式的建立、优化教学方法和教学手段、强化过程考核过等途径，侧重学生学习能力的培养，引导学生拓宽知识面并加深知识理解，提高实践能力和创新能力，为实现就业和创业奠定良好的基础。

二、课程网络教学资源建设内容

（一）慕课教学平台建设

慕课是大学生开展自主学习的主要平台，既可以达到预先学习的目的，也能够随时进行复习和强化学习。慕课的教学模式尤其适合“水质工程学Ⅱ”课程的教学内容，通过语言表述、文字注释、动画演示、照片图解等多种表达形式，可以形象、直观、细致地展示污水处理过程、原理、工艺流程、构筑物结构及运行方式等教学内容，有利于学生掌握知识并加深理解。基于辽宁工业大学网络教学平台，结合课程内容结构体系、知识点的特点和难易程度，任课教师团队整合了教学大纲、教案、多媒体课件等教学资料，分析、筛选了重要知识点和工艺技术，利用智慧教室及录课软件录制完成慕课17节，初步建设了课程的慕课教学平台。已制作完成的慕课教学视频章节及教学内容如表1所示，基本覆盖了课程的主要章节以及核心知识，满足学生线上自主学习的使用要求。

（二）扩充网络教学资源

线上教学的教学效果主要取决于课程网络教学资源的质量，建立多层次、多类别的教学资源，可以保证不同程度的学生都能够学到适合自己深度和广度的知识，也可以进一步激发学生自主学习的兴趣和动力，从而有效提高教学质量和学习效果。在已有教学资源的基础上，进一步补充和丰富了“水质工程学Ⅱ”课程网络平台教学资源，建立了面向基本学习、知识拓展及能力拓展3个层次的网络教学资源库，3个层次模块所包含的教学资源形式如图1所示。其中，“基本学习”模块可以帮助学生完成课程核心内容的自主学习和成果检验，方便学生获悉自己的知识和能力盲区，有针对性的加强学习和训练；“知识拓展”模块中的练习题库题型丰富，难度分层，深度递进，设计案例包含污水处理构筑物的实际工程设计案例，配合使用动画视频及辅助教材，能够加强学生学习的深度和广度，实现知识拓展；“能力拓展”模块以提升学生自主设计能力和专业技能为核心教学目标，引导学生接触并体验工程设计，全面训练学生独立思考、工程思维以及运用所学知识解决实际问题的能力。三大教学资源模块穿插使用在不同的教学任务节点或教学方法实施过程中，学生可随时使用、重复使用，能够提高学生自主学习的便捷性和主动性，有助于提高课堂教学效果，还能够帮助学生拓宽知识面，有效提升专业技能和素质。

（三）补充试卷题库

根据辽宁省深化普通高校本科教学改革工作的要求，推进教考分离改革以题库制为主要形式。为使课程有计划地实施“教考分离”工作，针对目前课程试题库内题量较少、题目类型较单一的缺点，综合考虑面向工程认证的学生培养要求及课程教学任务，任课教师组织教研室进行了课程的题库建设。以“水质工程学Ⅱ”课程教学大纲和考试大纲为主要依据，在已有试卷的基础上，借鉴和吸收国内同类院校的考试试题、注册设备工程师考试试题、研究生入学考试试题，结合教学中的重点和难点问题，对试卷命题的题型、试题质量、难易程度及广度进行了调整和优化，大幅度缩减了客观题比例，删除掉一些纯记忆类题目，增加案例分析、工程计算和工艺流程设计等题目类型，题库的试题容量更大，覆盖面更广，重点更突出，侧重训练学生运用所学知识解决工程问题的能力，针对性更强，能够实现期末考试的科学性、客观性和有效性，起到全面考核学生学习效果和教师教学效果的作用。

三、建立实施全过程考核评价体系

课程考核方式是课程建设的重要环节，是评价教师教学效果和检验学生学习成绩优劣的重要手段，也是保证提高教学质量的重要措施之一^[3]。融合线上教学的课程考核应注重过程考核，实施全过程评价，通过学习过程监控和试卷考核等方式综合判断、评价学生的学习效果和能力水平^[4]。“水质工程学Ⅱ”课程在2020年3月—6月由于新冠肺炎疫情影响采取了线上授课的教学方式，并首次实施了“线上测试+设计作业+期末考试”的考核方式，其中线上测试和设计作业的得分占总成绩的50%。学生通过完成线上章节测试基本掌握了课程的主要知识点，并结合线上答疑进一步解开疑问，加深了知识理解。设计作业涵盖主要污水处理构筑物的设计计算，也利用课程QQ群和学习通线上答疑和指导，训练了学生的工程设计能力，对第二学期正常开学后进行的“水质工程学Ⅱ”课程设计起到了较好的铺垫作用，取得了良好的教学效果。线上线下混合教学模式下的“水质工程学Ⅱ”课程考核方式以此为参考，采用“过程考核（40%）+期末考试（60%）”的评价机制，激发学生积极参与线上预习、章节测验、分组研讨、设计作业等教学环节，对学生利用以上线上教学资源的学习过程采用评分制，其中线上预习和章节测验环节由线上学习系统根据完成度自动评分，分组研讨和设计作业由任课教师根据完成质量打分，各学习过程的评分标准及分值构成比例由教师确定。此考核评价模式（除线上预习外）已对2018级给排水科学与工程专业的63名学生实施，结果显示课程考核一次通过率为85.7%，大部分学生掌握了课程的基础知识和基本技能。可见完善的考核评价体系对学生使用线上教学资源自主学习能够起到激励和督促作用，从而保证线上与线下教学的有效结合、相互促进，保证切实提高教学质量。

四、线上线下混合教学模式探索与应用

线上线下混合教学模式应充分利用线上教学资源并协同优化创新的课堂教学方法，积极引导学生进行探究式与个性化学习，激发学习兴趣和学习动力，强化课堂设计使课堂活起来，培养学生的创新性、批判性思维，注重学生能力素质的提升。在本课程教学过程中，对融合线上学习的课程教学方法和手段进行了改革和探索，并得到了初步实践。

（一）融合线上学习的启发式教学

教育家孔子曾以“不愤不启，不悱不发”阐述启发式教学的理念，即教学中由教师引导学生自主思考，启发学生理解教学难点，逐步引导学生掌握知识和解决问题的方法。教师是启发式教学过程的组织者，通过合理的教学设计、恰当的设问引导和有效的沟通交流实现教学目的，而线上教学资源的有效利用会使上述教学组织过程趋于便捷化和高效化，课堂外学生也能获得探索学习的氛围，充分调动求知欲，开发创新思维，进而实现知识传授和能力培养的高阶教学效果。

由于 “水质工程学Ⅱ”课程各章节教学内容和知识相互衔接、相互联系，教师在授课结束时可设置一些问题或悬念，引发学生思考或分组讨论发现问题，促发学生利用线上资源开展课前预习，在认知能力范围内或借助网络在线答疑理解知识和解决问题。同时，教师借助答疑交流获得的信息反馈能够准确掌握学生对知识的理解程度，明确判读薄弱点和重难点，有针对性地组织、准备设问问题和教学程序，在下一次授课时由浅入深抛出问题，由易到难引入专业知识和基本理论，同时采用教师和学生交互问答的方式激发学生主动思考，积极参与课堂教学，充分发挥学生的主观能动性，进而启发引导学生在递进的知识层次中逐步理解知识、解决问题，得到知识和能力的双重提升。为达到良好的教学效果，线上线下混合教学模式下的启发式教学对学生的自主预习质量提出了更高要求，也创造了便利条件，对于能力较强的学生完全可以依靠自学完成教学任务，能力有限的学生也能够在参与教学过程中充分得到训练，并通过丰富的网络教学资源检验和巩固学习成果，由知识重现到知识重演促进学生科学思维和创新思维的发展。