混合式教学模式下“水质工程学”教学研究与实践

杨厚云，胡 昊，黄 健，余 丽，张 华

（安徽建筑大学 a.环境与能源工程学院；b.水污染控制与废水资源化国家实验教学示范中心，安徽 合肥 230601）

引言

教育部《关于一流本科课程建设的实施意见》对本科课程建设明确提出提升高阶性、突出创新性、增加挑战度等基本原则［1］。传统教学模式以教师为中心，教师以“填鸭式”的方式将大量知识内容传授给学生，使学生难以接受和及时消化，课堂表现沉闷，教学效果难以保证［2］。在这种教学模式下，学生被动地接受课程知识，主动性较差，不利于培养学生的主动学习能力及创新能力。可见，传统教学模式在科教融合和学生能动性培养等方面存在一定的局限性，而线上教学具有绝对优势，如打破时空限制、分享教学资源等［3］，为实践性较强的专业课程在线下教学和科教融合方面进一步优化提供了极大可能性。

随着网络信息技术的迅猛发展，基于大数据、新媒体等产生的线上教学手段在逐步融入高校课堂教学，为教学多元化提供了有利条件［4］。线上线下混合式教学是一种新型教学模式，具有自主、探究和合作等特征［5］。该模式既可以充分发挥教师在教学过程中引导、启发、监督等主导作用；又能够充分体现学生作为学习主体的积极性、主动性和创新性［6］。通过将线上线下有效结合，从根本上改革了现有教学组织形式，使教学资源、内容、方法及评价等方面产生结构性变化，充分利用线上线下教学方式的互补优势，不断提高学生的学习效果与参与度。因此，通过将网络化教学资源与传统教学资源相融合，达到“水质工程学”课程教学的最佳效果。

一、课程概况

“水质工程学”是市政工程系给排水科学与工程专业的核心专业课程之一，具有较强的理论性、实践性和系统性［7］。该课程包括典型给水处理工艺、典型城市污水处理工艺和工业废水处理工艺等水处理的基本理论知识，涉及水质与水处理概论，物理、化学及物理化学处理工艺，生物处理理论与技术，以及水处理工艺选择和设计等众多知识点，在实际教学过程中普遍存在学时少、内容多的问题，传统教学模式已无法满足该课程对教学效果的要求。主要存在以下问题。

1.“水质工程学”授课内容多，知识的信息量庞大。以“水质工程学II”为例，包含《活性污泥法》《生物膜法》《厌氧生物处理》《自然生物处理系统》《污泥处理、处置与利用》等章节，各章节既有基础理论知识，也有处理工艺技术，课程教学任务极其艰巨。若仅依靠单一的教学模式虽然能够勉强完成教学任务，但教学效果差，学生掌握难度大。

2.“水质工程学”还包含实践教学内容，而在实际教学过程中往往会忽略实践教学的重要性，没有实现实践教学目标，也未能实现理论与实践的有机结合，导致学生解决实际问题的能力较弱。“水质工程学”各章节均包含处理工艺技术，以及控制与运行管理的介绍，如《活性污泥法》章节中包含其他几种常用的活性污泥法工艺技术和活性污泥法污水处理系统的过程控制与运行管理，有一定实践性的教学内容。采用以“教”为中心的传统教学模式，很难充分实现对学生专业技能和创新能力的培养。

因此，针对理论知识与实践教学难以有机融合的问题，基于我校在课程教学改革实践中的探索与成果，结合新工科和国家一流专业建设对应用型人才培养提出的目标，尝试利用现代网络信息技术，构建线上线下混合式教学模式，充分发挥教师引导、启发的角色作用，集中体现学生在学习过程中的主体作用，调动学生的主动性、积极性和创造性，为工科课程的改革创新奠定基础。

二、线上线下混合式教学模式与平台选择

目前，线上线下混合式教学模式包括“线上为主、线下为辅”的教学模式和“线下为主、线上为辅”的教学模式。两种混合式教学模式的选择主要根据所授课程类型决定，如英语、思想政治理论等文史类课程主要采用“线上为主、线下为辅”甚至全程线上的教学模式；而对于理工科类课程，特别是工程应用类课程，更倾向于“线下为主、线上为辅”的教学模式［8］。在此次疫情影响下，积极响应教育部“停课不停学”的号召，“水质工程学”尝试采用以线上教学为主、线下为辅的混合式教学模式，课程教学内容在线上完成，对于课程设计这部分需要实际操作的则安排在线下由学生自行完成。

以线上教学为主的混合式教学模式关键在于选择一个合适的教学平台。教师通过熟悉和熟练运用平台中相关工具，灵活应对实际教学过程中出现的各种突发情况，进而不断完善教学方式。在疫情之下，涌现出了大量的线上教学平台和直播平台，常用的教学平台主要包括超星学习通、中国大学MOOC、爱课程和腾讯课堂等；常见的直播平台有腾讯会议、钉钉直播、QQ群直播等。根据学校推荐和综合考虑后，“水质工程学”课程选择以超星学习通为线上教学平台，以腾讯会议为直播平台，再利用QQ群进行通知发布、答疑和辅导等事宜。最终，构建了超星学习通+腾讯会议+QQ群的线上教学模式。

三、线上线下混合式教学模式在“水质工程学”教学中的创建

超星学习通网络教学平台具有较为完善的教学功能。一方面，便于教师实现课程教学建设、课程管理、学生管理和教学互动等教学内容；另一方面，更为方便地让学生进行自主学习、互动讨论和测验考试等，能够较为系统地完成教、学、练、考、评等方面的教学工作［9］。总体而言，超星学习通网络平台可为教师提供一个较为完善的教学环境，为学生提供一个高效自主的学习空间。在超星学习通平台创建“水质工程学”课程，主要包括教学课件、教学视频、课后作业与讨论、参考资料等模块的线上课程资源。

1.教学课件。将“水质工程学”线下教学PPT课件按照章节知识点进行拆分，在备课或课前时上传至超星学习通平台，布置任务点，要求学生认真学习。因此，对于简单的知识点，学生通过学习上传的电子教材与PPT课件即可掌握；对于重难点，学生在通过学习电子教材和PPT课件有一个初步的了解后，在直播平台听课时可重点学习掌握，并可通过超星学习通和直播平台的互动讨论环节进行实时反馈，最后可在上传至超星学习通的教学视频中进行巩固学习。

2.教学视频。教学视频包括教师在直播过程中的录屏或录播等授课视频，以及网络上有助于学生学习和理解的水处理工艺类视频，如水处理工艺模拟仿真视频、名师授课视频等。其中，授课视频在直播结束之后通过剪辑上传至超星学习通，供学生再次学习和巩固学习使用。

3.课后讨论与作业。在每个章节知识点授课结束后，在超星学习通中可发布有关本章节知识点的作业和相关讨论，以及时检验线上教学的效果和学生知识点的掌握情况。

4.参考资料。参考资料包含教学大纲、教案、教学日历，各版本的“水质工程学”电子版教材，相关的国家标准和规范，如课程设计需要的《室外排水设计规范》《给水排水设计手册》等，作为学生的学习参考和能力拓展资料。

四、“水质工程学”线上线下混合式教学模式的实施

1.课前准备阶段。在课程开课之前，将所有选课学生拉进课程QQ群，以便学生可以及时收到有关课程信息；每次课程前将有关学习和参考资料上传至超星学习通，供学生预习；于开课半小时前打开腾讯会议，检查网络是否顺畅，以防影响教学过程，为上课做好充分准备；课前十五分钟通知学生准时上课，并于开课前五分钟发布签到信息，通知学生在超星学习通中准时签到。

2.直播教学阶段。直播开始前，打开腾讯会议屏幕共享及录屏软件，以便授课的同时录制视频；根据知识点，利用PPT直播授课，并在授课过程中，通过提问讨论环节保持与学生的互动；通过课程中涉及的水处理工艺的实例讲解，讲述一些实例背后的科研故事，详述一些科研过程中的艰苦经历，将科教进行有效结合，培养学生不怕困难、百折不挠、严谨求实、实事求是和追求真理的科学精神，以及科研思维和科研能力；针对互动过程中学生提出的问题，进行讨论和集中答疑；每个章节知识点讲授完进行小结，梳理重难点，根据实际情况，可随机布置一些课堂测验，并随机抽选学生进行回答，检查学习效果，同时也可检验学生是否在线认真听课。

3.课后阶段。将直播录屏的视频根据章节知识点进行剪辑，设置任务点，供学生课后学习和巩固复习；根据章节知识点，通知学生课后学习课程所讲知识点的相关资料和视频等，为后续线下学习提供帮助；根据所讲授知识点，相应地布置一定量的课后作业及相关讨论，巩固学生学习效果；通过知识点学习，让学生及时准备课程设计的内容，如水处理工艺流程、水处理各构筑物和设计规范，最后在线下利用CAD完成课程设计，以及手绘一张水处理工艺设计图，教师利用QQ群对学生在设计过程遇到的问题进行及时指导。

4.线上线下混合式教学的评价方式。针对线上线下混合式教学模式，建立多元化评价体系。课程考核方式由平时成绩和期末考试成绩构成，各分别占40%和60%。平时成绩主要根据学生在超星学习通平台的学习表现打分，包括考勤、课程授课视频观看时间、随堂作业和讨论活跃度、课后作业与讨论等方面。此部分过程学习数据的评价可由超星学习通平台自动记录并分析，另一部分的形成性评价数据（学生讨论活跃度等）由教师进行量化，为形成性评价提供数据支撑；期末成绩是通过将试题上传至超星学习通，进行线上期末闭卷考试，由教师线上批阅后获得的考试成绩。这种多元化考核方式在传统教学考核方式的基础上，不仅能提高学生在教学过程中的积极性、自主性，还能使教师对学生的学习过程做到有迹可循，以帮助教师及时调整、改进授课方式。

五、存在的问题

虽然线上线下混合式教学模式打破了传统教学在时间和空间上的限制，显著增加了师生之间的互动交流，并且学生可根据自身的学习习惯和需求进行个性化和选择性学习，自主安排学习进度，但依旧存在如下问题：首先，大多数教师对于线上教学还处于摸索的阶段，对线上教学内容的设计还不够全面，导致教与学结合得不够紧密，影响学生的学习效果和教师的授课质量。其次，各高校的网络设施有待提高，部分线上直播授课存在网络不佳、学生无法学习的情况。再次，山区等网络信号覆盖不完善的地区的学生或经济困难的学生由于网络原因，无法进行线上学习。这些都会对线上教学的顺利开展造成不确定的影响。最后，对于一些自控能力差的学生，在线上学习时，容易受到智能设备其他功能的干扰，甚至会存在挂机的现象，教师以为学生在认真听课，其实学生在干自己的事，难以有效管理，导致教学质量下降。

结语

随着网络通信技术的蓬勃发展及智能电子设备的普及，基于网络教学平台的混合式教学模式已然成为大势所趋。同时，将科教融合理念与混合式教学模式相结合，不仅可以提高教学效果，还可在此基础上实现更高更广层次的科教融合，构建一种研究性混合式教学模式，是科研促进教学培养人才的有效手段。但如何处理科研、线上与线下教学的关系，使其能够促进和保证各学科课程教学的质量和效果，仍然是需要不断探索和解决的问题。