基于知识模块化的水污染控制工程课堂教学模式改革

李宝 焦伟 朱凯

摘  要：新时代对课堂教学提出更高要求，不仅要将知识、能力与素质教育有机融合，还要使教学形式具备先进性和互动性。基于此，文章以水污染控制工程课程为例，在借鉴国外课堂教学模式和分析我国课堂教学问题的基础上，结合我国国情和课程特点，将理论知识模块化，以知识模块为单元，挖掘课程思政元素，重构课堂教学过程，强化过程性考核，以形成思政视域下基于知识模块化的“讲课+辅导+现场”式课堂教学模式，实现课上讲授和课上课下互动讨论的良性循环，为改革和创新我国高等学校课堂教学模式提供借鉴和支持。

关键词：课程思政；知识模块化；过程性评价；水污染控制工程

中图分类号：G642.0    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）26-0157-04

课堂教学是高等教育人才培养的主渠道，是落实立德树人根本任务的主要环节，深化课堂教学改革，创新课堂教学模式是提高课堂教学质量的关键［1］。2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议中强调，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人［2］。2019年10月，《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》指出，要防止课堂出现单纯知识传递，能力和素质培养缺失的现象。新时代教育背景下，课堂教学要从满堂灌的“单声道”转变为互动式的“双声道”，要从“教师为中心”转变为“学生为中心”，要从单纯的知识传递，转变为知识、能力和素质的全面培养，要从学习输入评价转变为学习输出评价。

水污染控制工程是环境工程专业最核心课程之一，内容涉及物理、化学、工程学、水力学和微生物学等多个学科，综合性和应用性较强，其课堂教学模式改革对保证课堂教学效果和提供专业人才培养质量具有重要作用。近几年，我国高校对如何提高水污染控制工程课程的课堂效果做过很多研究和尝试，比如翻转课堂和基于知识模块化的课堂教学模式改革等，但大多高校目前只遵循以教师为中心的传统教学模式［3］，与新时代对课堂教学的要求存在一定距离。基于此，文章借鉴国外课堂教学模式，结合我国大学生教育现状和水污染控制工程课程特点，在新时代教育理念下，构建思政视域下基于知识模块化的“讲课+辅导+现场”式课堂教学模式，以期实现课程思政教育、专业知识传递和能力素质培养在课堂教学中的深度融合，为我国高等学校课堂教学模式改革与创新提供借鉴和支持。

一、国外高校课堂教学模式简介

美国学者理查德·阿兰兹（Richard Aranz）在《学会教学》一书中，将课堂教学模式分为两大类型：即传统的以教师为中心的教学模式（包括讲授模式、直接教学模式、概念教学模式）和现代的以学生为中心的教学模式（包括合作学习模式、基于问题的学习模式、课堂讨论模式），传统教学模式以知识学习为教学目标，学生学习主动性和自觉性较低，在培养学生个性和能力方面稍显不足，现代教学模式不但要求学生成为知识的接受者，还要成为知识的探索者和创造者［4］。美国大学课堂多是以学生成长为中心的研究性、讨论式课堂教学模式，学生从大一开始即参加各种讨论课，学生和教师就某一热门话题进行交流，这种教学模式使教师不再是信息的传递者，不再在意学生获取多少知识，而是更加關注学生独立学习和进行思考的能力［5］。澳大利亚格里菲斯大学授课方式为“讲座+辅导课”模式，每门课程先将知识进行模块化，针对知识模块进行讲座式教学，学生将在自主学习过程中遇到的问题在辅导课上同老师进行交流，这种课堂教学模式更利于学生的拔尖和个性化发展［6］。法国等欧洲高校强调多学科教育与专业教育相结合，注重培养学生多元化发展与个体差异性，课堂教学模式灵活、自由、宽松，学生学习的目的不只是就业需要，更是能力和兴趣需要［7］。总之，国外高校课堂教学相对活跃，形式多种多样，其在教学与教研等方面的很多先进经验值得我们借鉴。

二、我国水污染控制工程课堂教学现状及问题

水污染控制工程是实践性非常强的一门课程，许多知识点需要实际工程的辅助来加深认识和理解，然而，目前我国大多数高校教授该门课程采用的仍然是传统的以“教师为主体”的课堂教学模式，学生先通过64学时的理论学习，再配2周的课程设计来加深理解，学生在整个学习过程中，对实际污水处理厂的构筑物、泵站、环保设备、运营管理等知之甚少，这种以理论教学为主导，理论知识与实践脱节的教学模式不利于我国实现环保应用型人才培养的目标。我国大学课堂大多以多媒体教学为主要形式，教师照着多媒体讲，学生对着多媒体学，授课方式相对单一，课堂氛围比较乏味，学生学习效果较差［8］。学生在过往“填鸭式”教学模式下，已养成被动学习的习惯，大学课堂讨论课亦是流于形式，学生自主学习能力和创新能力不足。水污染控制工程的课程评价方式也比较单一，大部分高校采用的是20%—30%平时成绩+70%—80%期末考试成绩的方式，平时成绩由考勤、作业、课堂表现等几部分构成，学生平时的学习效果仅反映在作业上，不仅效果体现不充分，而且也难量化，没有从根本上改变“一考定乾坤”的局面，这种评价方式无法调动学生平时学习的积极性和主动性，不符合新时代课程“三性一度”要求和强化过程考核的新目标［9］。

三、水污染控制工程课堂教学模式改革

（一）改革目标

布鲁姆分类学将学习分成记忆、理解、应用、分析、评价和创造六个阶段，传统教学主要通过教师讲授和课后复习强化学生对专业知识的理解和应用［10］。新时代对课程教学提出更高要求，不仅要实现知识、能力与素质的有机融合，还要在教学形式上具有先进性和互动性。

实现课程思政教育、专业知识传递和能力素质培养在课堂教学中的深度融合，是新时代背景下创新课堂教学模式的必然要求。传统学习过程包括课堂讲授、课后复习、课外作业和复习考试四个部分，以教师单方面传授知识为主，师生互动较少，学生学习自主性较差。根据我国学生更适应被动学习方式这一现状，教师需提前划定学习小组，布置互动讨论题目，增加现场实践教学环节，提高学生构筑物设计和图纸绘制能力，进一步增加师生课上课下互动比例，重构学习过程，实现知识传递、能力培养和价值塑造的有机统一。新时代教育理念下水污染控制工程课堂教学模式改革目标如图1所示。

（二）强化课程思政建设

环境工程毕业生一般都奋斗在国家环保事业一线，在专业课日常教学中融入思政教育，对培养学生实事求是、踏实严谨的工作作风具有重要意义。水污染控制工程在环境科学与工程专业课中具有举足轻重的地位，通过本课程的学习，学生除应具备水污染控制工程规划、设计、开发和运行管理的能力外，还应具有较高的职业素养、正确的职业道德观和良好的职业行为习惯。水污染控制工程课程知识面广、内容繁多，课程中蕴含着科技兴国和国计民生等丰富的思想政治教育资源。基于此，在课程思政理念下开展课堂教学模式改革，应分别从家国情怀、科学素养、团队合作、反思意识和职业素养五个方面挖掘课程思政元素，内容涉及国家认同、国情认知、文化传承、理想信念、法制意识、科学求真、勇于探索、设计思辨、奉献精神、组织领导、学习反思、敬业精神、职业诚信和终身学习十四个部分，实现水污染控制工程理论教学、实验实训、课程设计与思政教育的同向同行。通过课程思政建设，强化学生家国情怀和科学与工程伦理教育，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和追求精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

（三）理论知识模块化

学科和互联网技术的不断发展，使学生接触的知识面越来越广，相应每门课程的信息量也越来越大，教学学时却在不断减少，将专业知识进行模块化教学势在必行。水污染控制工程理论知识包括水污染控制的基本概念、原理、方法和技术等，内容复杂、知识覆盖面大，但专业知识点均围绕污水处理工艺这条主线进行。沿着污水处理工艺这条线将水污染控制工程理论知识分成绪论（污水水质）、物理处理（一级处理）、生物处理（二级处理）、化学及物理化学处理（三级处理）、污泥处理与处置（辅助处理）五大模块，以模块为单元单独授课，并进行单元总结、单元测试和单元现场实践教学，形成基于知识模块化的课堂教学模式。此外，根据单元专业知识和教师相关研究方向配备不同教学团队，更利于补充水处理领域最新知识和相关技术，进一步提高课堂教学效果和育人水平。

（四）“讲课+辅导+现场”式课堂教学模式

水污染控制工程课程体系包括污染控制理论、实验、课程设计与实践实训等，各环节相互关联、相互促进，共同实现工程实践应用的教学目标。由图2可见，新授课模式同传统授课模式相比，水污染控制工程將64学时的课堂理论教学分成44学时的理论教学、4学时的污水处理厂现场教学和16学时的讨论与单元试题讲解教学。为避免讨论课上学生缺乏主动性，在课堂讲授前后，教师分别给学生布置课前预习题和课后讨论题，并融入相应思政元素，让学生以小组形式在课下研讨，待每个模块单元课堂讲授和现场教学结束后，师生针对提前布置的讨论题、学生自身感兴趣的问题和单元测试时出错率较高的题目等在辅导讨论课上进行互动交流，形成基于知识模块化的“讲课+辅导+现场”式授课模式，提高课堂教学效果。在新授课模式下，学生课下除进行期末考试复习外，还要完成3个构筑物设计、2—3个实际污水处理厂图纸设计以及各单元测试的复习讨论等，进一步强化过程性学习，提高学生的工程实践能力和职业素养。

（五）多元化过程性考核体系

传统的单一卷面考试模式已不适应新时代教育背景下学生培养目标的要求。新的教学模式下，水污染控制工程采用小组课堂讨论展示、构筑物单体设计、实际污水处理厂实践教学及图纸描绘等以知识输出为主的考核模式，总结性试卷考试成绩占比不超过40%，全方位、多元化的过程性课程考核体系见图3。授课过程中，每个知识单元结束后，根据学生课前预习情况、课堂出勤情况、课上小组讨论展示情况、章节测验情况等进行综合分析并给予成绩，占比30%。实践教学方面，学生除要完成污水处理构筑物格栅、沉淀池和曝气池的设计外，还应撰写污水处理厂实践报告以及参考实际污水处理厂图纸完成2—3个构筑物的描图绘图工作，成绩占比30%。另外，试卷考试题目应以简答、计算、思考、设计等主观题为主，实现半开卷或开卷考试模式。构建全方位多元化过程性考核体系，强化过程性考核，助推课堂教学模式的改革和高效实施。

四、结语

新时代对课堂教学提出更高要求，大学课堂教学模式改革势在必行。水污染控制工程是环境类专业最核心的课程之一，对学生的知识获取、能力培养和价值塑造具有重要影响。以水处理知识模块为单元，强化课程思政建设，增加学生课上课下讨论比例，强化实践教学及过程性考核，让学生之间的互问互学、小组讨论、演讲辩论以及师生之间的互动交流成为常态，增强学生学习主动性和增进师生感情，实现知识传授、能力培养与价值引领的和谐统一，为培育有坚定的政治立场、正确的价值观和扎实的水处理专业技能的应用型环保人才提供支撑和保障。

参考文献：

［1］ 张华，王国武，蔺洪全. 创新课堂教学模式 培养一流本科人才［J］. 天津市教科院学报，2019（03）：67-70.

［2］ 伍醒，顾建民. “课程思政”理念的历史逻辑、制度诉求与行动路向［J］. 大学教育科学，2019（03）：54-60.

［3］ 黄文富，梁宁，李艳伟. 水污染控制工程课程模块化教学探讨——以污水中可沉固体物质的去除为例［J］. 广西教育，2019（31）：66-67.

［4］ 段华洽，王朔柏. 深化教学改革 创新教学模式——高校本科课堂教学模式创新研究［J］. 中国大学教学，2009（04）：35-37.

［5］ 俞惠芳. 高校课堂教学模式的研究与思考［J］. 教育研究前沿：中英文版，2014，4（02）：47-51.

［6］ 李宝，胡向辉. 澳大利亚格里菲斯大学环境科学与工程硕士研究生人才培养方案［J］. 高教学刊，2021，7（23）：19-22.

［7］ 孙冰. 借鉴国外高校课堂教学模式初探［J］. 美术教育研究，2013（05）：143-144.

［8］ 赵晓顺，袁江明，于华丽. 大学课堂教学模式改革的思考［J］. 河北农机，2021（05）：77-78.

［9］ 史宪铭，向凯全，黄鹏，等. 基于“三性一度”的课程考核改革［J］. 时代教育，2022（03）：31-33.

［10］ 王静秋. 基于布鲁姆教育目标分类学的混合式教学设计——以“工程图学”课程为例［J］. 黑龙江教育（高教研究与评估），2022（02）：33-34.

（责任编辑：淳洁）