线上线下混合教学模式融于“环境工程原理”课堂中的建设实践*

郭耀萍，宣 铿，徐玲玲，郭亚丹

(东华理工大学水资源与环境工程学院，江西 南昌 330013)

“环境工程原理”是高等院校环境工程专业的一门重要的专业基础课，其主要讲述环境净化与污染控制工程的基本理论和技术原理，以及工程设计计算的基本理论和方法，具有非常强的理论性、系统性和实践性特点[1-2]。同时，污染控制装置的基本类型和基本操作原理，是一个环境工程专业以及相关专业技术人才必备的专业基础知识，理论与实践结合紧密，起着由基础课向专业课过渡的桥梁作用[3]。但是《环境工程原理》这门课程涵盖复杂的推导计算与设计内容，具有知识点多、公式繁杂、概念多、易混淆的特点，再加上东华理工大学环境工程专业环境工程原理的课时安排较少(56学时)，使得老师教授过程较难、学生学习难度较高。因此，如何提升教学质量，如何培养学生由“纯理论”向“实践”思维的转变，如何为国家培养出优秀的环境保护人才，无疑成为“环境工程原理”教学中的一大挑战。

近年来，在当前信息化的大背景下，线上教学越来越受到教育工作者的青睐和关注[4-5]。其通过摒弃传统的以教师为中心的教学观念，实现教师的角色由知识的灌输者变为教学的组织者和学习的引导者，可有效提升教学质量。更重要的是，线上教学可突破传统课堂的时间与空间限制，利用碎片化时间，使学生随时随地都可以便捷学习，提高学习效率。基于此，由笔者、宣铿、徐玲玲、郭亚丹组建的教学团队在环境工程原理教学过程中实践了一种线下教学为主、线上教学为辅的线上线下混合教学模式，以期最大限度地调动学生的自主学习能动性和学习积极性，提高学生学习质量，提升学生分析解决实际工程问题的能力，为国家输送优秀的专业技术人才。

下面本文将系统阐述“环境工程原理”线上线下混合教学模式的实施过程。

1 《环境工程原理》课程线上线下混合教学具体实践

以东华理工大学环境工程专业2019级本科生为教育对象，教材采用高等教育出版社出版、胡洪营教授主编的《环境工程原理》(第三版)，该教材是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，得到许多高校的认可。具体实践对象包括4个班，共计95人。课程共计 56 学时，每周两次课 4 学时，共计 14 周，具体教学实践时间为 2021 年 3 月至 2021 年 6 月之间。根据课前-课中-课后学习内容、完成任务的不同，具体的实施过程采取线上-线下-线上线下结合路线。

1.1 线上平台建设

选择“超星学习通”软件作为线上平台辅助“环境工程原理”教学。线上平台建设开设了课件、课程辅导资料、作业库、讨论区、试题库、测验区。教师将教学PPT、与教学知识点相关的网络资源发布于超星学习通平台，供学生课前下载和学习，提升学生的自主学习能动性；设置课后作业题和讨论环节，加强师生互动，提高学生参与度，调动学生积极性；设置测验环节，实时把握学生学习状态及对知识点的理解与掌握，及时了解并解决学生学习过程中存在的问题。

1.2 具体实施过程

1.2.1 课前准备与预习实践

课前教师将课程资源发布在线上平台，学生通过平台预习课堂的知识与内容。由此，让学生大概了解课程的主要知识点以及难点，会使得课堂上的教学更具有针对性。在此实施过程中，考虑到线上学习具有：(1)学生学习过程和效果难监控；(2)建立的是一种虚拟环境的人际关系等两方面的局限性，并未将课程内容的预习设置为任务点。关于线上预习学习的效果考察主要放在课堂教学中，由此，既促进师生间真实的交流与互动，更能提升学生的自主学习能力。

具体实施，以第八章吸收为例。提前将吸收章节PPT、实际工业吸收操作视频及知识点清单发布在学习通平台，要求学生根据清单中提出的问题实施预习。具体清单如下：(1)何谓吸收操作？吸收如何分类？(2)物理吸收的热力学主要讨论哪些问题？(3)双膜理论要点包括哪些？(4)如何讨论化学吸收平衡关系？(5)如何推导填料塔吸收过程的物料衡算与操作线方程？由此，学生从清单中初步获得本章知识点，做到心中有数。当学生带着问题学习时，根据自身能力，可初步判定本章重点与难点，从而使课堂学习更具针对性。

1.2.2 课中线下教学实践

利用10 min，采取抢答和提问的方式考察学生对线上预习知识和内容的理解掌握程度，让学生指出自己心目中认为的简单点、难点与重点，根据学生的反馈信息，教师对本节教课的知识点划分为三等级，分别是(1)概念性强、容易理解、学生反馈较好的知识点；(2)部分学生掌握较好，部分学生认为模棱两可的知识点；(3)绝大多数同学认为内容深奥复杂、很难理解的知识点。针对不同的知识等级，教师采取不同的教学方式进行课堂教学。

以《环境工程原理》第八章吸收为实践例。本章共有四小节，内容繁多、知识点难度参差不齐，需要2.5次课，共5个学时。其中第一次课需要完成的学习内容包括第一节吸收的基本概念和第二节物理吸收，本次课共有四个知识点，分别是吸收的定义与应用、吸收的类型、物理吸收的热力学基础、物理吸收的动力学基础。

下面以本次课的实践过程为例，具体介绍课堂教学实施过程。正式上课前提问学生两个问题：(1)何谓吸收？吸收类型有哪些？并举例说明；(2)对照课前发布的知识点清单，从个人角度出发，指出本章重点与难点，并简要阐述你已经获得的信息？根据学生的回答情况，教师可以确定绝大多数学生对吸收的定义与应用、吸收的类型这两个知识点掌握程度较好。针对这种情况，让学生利用5 min自主讨论或互相提问，以加深对知识点的理解与记忆。由此，活跃课堂学习气氛，极大地提高学生的积极性以及学习兴趣。讨论结束后，教师针对这一内容强调突出重点，并建议学生课后自行查找资料，列举实际生产过程中涉及到的吸收工艺，不仅拓宽知识面，还能理论联系实践。

对于物理吸收的热力学基础这一知识点，根据学生的反馈信息，教师可以大致确定有部分同学能够理解亨利定律这一概念，推导不同表达形式的亨利定律之间的常数换算关系，并能领悟相平衡关系在吸收过程中的应用。而部分同学针对这些知识点比较迷茫，只能达到一知半解的程度。针对这种情况，教师秉持“学生为主体”的原则，让反馈较好的学生讲课，讲解内容主要包括气液平衡、亨利定律推导以及相平衡关系在吸收过程中的应用。学生讲述完以后，可以向其他同学发起提问。与此同时，其他学生也可以向讲课的同学提出问题或针对某一知识点发表不同的意见和看法。这一过程主要是学生之间进行提问、简答研讨。此后，教师综合学生观点，进行纠错答疑、归纳总结、凝练重点。由此引导学生自发学习与思考，既锻炼学生的心理素质，又激发学生的创新力，同时提升学习的目标性和时效性，从而提高教学质量和效率。

对于物理吸收的动力学基础这一知识点，学生反映这部分内容公式繁多、推导复杂，甚至不能深层次理解双膜理论，整体感觉知识杂乱，容易混淆。针对这种情况，教师针对知识点进行讲解，剖析重点与难点，极大地提升学习效率。具体实施如下：

问题导入：某一燃煤发电厂排放的废气中含有SO2气体，工厂以清水为吸收剂，采用物理吸收方式净化该尾气，但是净化效果较差。问：提高烟气净化效果的措施？(激发学生的求知欲及学习兴趣)

内容讲解：要想解决上述工程案例的问题，首当其冲应该熟知具体的传质过程，由此引出本节内容：(1)描述物理吸收操作中的传质过程，重点指出气-液相界面和界面附近流体流动状态和传质过程很复杂这一事实。(2)复杂问题简单化，引出 “双膜理论”模型，将相际传质过程简化为稳态分子扩散过程。(3)导出传质速率方程：先从两相的分传质速率着手，说明传质推动力与传质阻力，再以稳态传质为前提，引出总传质速率方程。(4)导出传质阻力方程，分析传质阻力控制因素。

学生讨论：在学习了前叙内容的基础上，回归到工程案例，让同学们分组讨论提高烟气净化效果的措施。

课程总结：通过正确合理分析提高烟气净化措施，让学生对知识点的理解更为深入透彻，并且培养了学生应用理论知识解决实际工程问题的能力。

1.2.3 课后线上线下巩固实践

课后内容巩固是极其重要的一环节，不仅是对学习效果的检验，更是对知识点掌握度的加强。在此次实施过程中，课后巩固实践包括线上线下两部分。其中线下主要是计算题，以课后习题为主，学生在作业本上完成，要求学生列出详细的计算步骤。由此，一方面培养学生严谨的治学态度，另一方面有利于教师明确学生出错点及难点，为后续针对性讲解奠定基础。线上巩固实践包括三方面，分别是课后习题讲解视频、讨论、测验。鉴于东华理工大学《环境工程原理》这门课程课时少，但课后习题难度大，作业题没有占用课堂时间讲解。为解决这一问题，教师根据学生作业情况，针对性的建设了课后习题讲解视频，上传到平台，供学生自行学习。考虑到这门课程理论联系实践紧密，教师设置一些与实际工程应用相关的问题供学生讨论，提升学生自主分析问题、解决问题的能力。出于这门课程内容繁多、知识点琐碎的考虑，教师将每篇的知识点以客观题的形式系统归纳总结，作为测验卷上传至平台，并要求学生在规定时间内完成测验，平台自动打分。由此，让学生进一步深层次清晰掌握这门课程的知识点、重点与难点，为后续专业课的学习打下坚实的基础。

1.3 考核实践

科学、合理的考核体系不仅是检验教学质量的标准，还能起到督促学生主动学习的作用。本次实施过程中，围绕线上线下教学实践为核心开展考核体系构建，执行40%过程考核+60%期末考试的考核体系。其中过程考核包括五部分，分别是10%出勤，体现在学习通平台签到；10%课堂表现，主要体现在课堂教学实践中学生自主讨论环节；15%问答，主要体现在课堂前10 min教师对学生在线上预习情况考察提问中；15%专题讨论，体现在线上平台发布的讨论题；25%计算作业，体现在课后习题的计算情况；25%的章节测验，体现在线上平台发布的测验题。与传统的30%平时成绩+70%期末成绩的考核体系相比，其主要特点在于过程考核的占比提高、组成部分增加，由此过程与结果并驾齐驱，既实现考核过程的全覆盖与合理信，又避免学生期末突击的不良习惯。

2 结 语

《环境工程原理》作为环境工程专业的核心课程和专业基础课，起着由基础课向专业课过渡的桥梁作用，可为我院《水处理工程》、《大气污染控制工程》等后续专业课程的学习打下基础，为从事工程设计工作奠定理论基础。因此扎实学好这门课程是非常重要且必要的。本次实践紧紧围绕我校这门课程的实际情况，通过引入学习通平台，对传统的教学方式进行改革。实践过程表明线上线下混合式教学模式融入“环境工程原理”这门课程，极大地调动了学生的积极性，更容易使学生准确掌握知识点。同时在一定程度上提升了学生自主学习能力、分析并解决实际问题的能力。但是实施时间较短，仍处于探索阶段，本次改革有许多不完善的地方，还需后期不断改进。