水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ課程多元混合式教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

劉宇紅 王娟 白潤英

摘 ?要：水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ課程作為給排水科學(xué)與工程專業(yè)的一門核心主干課程，在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上輔之以實(shí)踐教學(xué)已成為培養(yǎng)工程專業(yè)人才的必然要求。多元混合式教學(xué)模式突破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)缺少實(shí)踐的桎梏，將本課程中與實(shí)踐相關(guān)的各個環(huán)節(jié)通過線上教學(xué)引入課堂，將線上、線下、理論、實(shí)踐多元結(jié)合， 用以改善傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，為提高課堂效率、培養(yǎng)實(shí)踐型工程人才提供新途徑。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ;多元混合式教學(xué);教學(xué)模式

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）S1-0099-03

Abstract： Water Quality Engineering I is a core course of water supply and drainage science and engineering specialty. Its theoretical teaching supplemented by practical teaching has become an inevitable requirement to train engineering professionals. Multi-blended teaching mode， breaking through the shackles of traditional classroom teaching that lacks of practice， introduces all the practical elements in this course through online teaching into the classroom， and combines online， offline， theoretical， and practical teaching. The teaching mode is expected to overcome the shortages of traditional teaching mode， improve the classroom efficiency， and provide a new pathway for practical engineering talent cultivation.

Keywords： Water Quality Engineering I; Multi-blended teaching; Teaching mode

2017年教育部新工科建設(shè)要求的提出，給高等工程教育帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。以水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ課程為例，傳統(tǒng)的以教師為中心、課堂理論教學(xué)為主的教學(xué)模式已經(jīng)難以滿足當(dāng)前社會對于工科人才的要求。學(xué)生對于水處理技術(shù)基本原理與設(shè)計方法的學(xué)習(xí)和檢驗(yàn)局限于教師講授、書本及試卷，以致于對理論理解不夠深入、對設(shè)計浮于表面，更談不上對技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，在面臨問題或突發(fā)狀況時，缺乏解決實(shí)際問題的能力。本文基于在課程教學(xué)實(shí)踐中的探索與成果，結(jié)合當(dāng)今社會對高等教育及工程人才的需求，探討分析了水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ課程的多元混合式教學(xué)模式，以期對高等院校工科教學(xué)模式的革新提供參考。

一、課程概況

水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ是給排水科學(xué)與工程專業(yè)的重要主干課程，其主要任務(wù)是使學(xué)生全面系統(tǒng)地了解水的性質(zhì)、水質(zhì)特征與水質(zhì)指標(biāo)，掌握給水處理的基本概念、理論和設(shè)計方法，了解給水處理發(fā)展?fàn)顩r及新工藝、新技術(shù)，使學(xué)生具有應(yīng)用專業(yè)知識解決水質(zhì)工程復(fù)雜問題的能力。本課程的主要特點(diǎn)是理論與實(shí)踐并重，課程涉及內(nèi)容范圍廣、信息量大、知識點(diǎn)多，涉及水力學(xué)、水分析化學(xué)、物理化學(xué)、水處理生物學(xué)等多門課程，且對工程性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性要求高，這就意味著通過傳統(tǒng)的教學(xué)模式和考核評價方式，教師很難在規(guī)定的課時內(nèi)將如此多的知識點(diǎn)保質(zhì)保量地傳授給學(xué)生，學(xué)生也缺乏了解知識更新、技術(shù)發(fā)展的途徑和動力[1-2]。

本課程的教學(xué)模式受互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的影響，從最初的線下傳統(tǒng)教學(xué)到利用圖片、動畫、視頻等的多媒體教學(xué)以及利用線上資源和實(shí)體課堂相融合的翻轉(zhuǎn)式、混合式教學(xué)，經(jīng)歷了數(shù)年的經(jīng)驗(yàn)積累。目前，水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ課程已經(jīng)形成了集線上項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)，線下面授、翻轉(zhuǎn)、研討于一體的多元混合式教學(xué)模式。課程充分利用線上和線下優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源、技術(shù)資源，為學(xué)生提供多維、立體、綜合的水質(zhì)工程知識體系。

通過對近幾年教學(xué)實(shí)踐的分析發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生通過在此教學(xué)模式下的學(xué)習(xí)，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識真正有效吸收。對學(xué)生考試成績分析顯示，平均分和通過率均明顯高于同等條件下傳統(tǒng)教學(xué)模式培養(yǎng)的學(xué)生。2016級普通班、2017級教改實(shí)驗(yàn)班，學(xué)生期末考試平均分及通過率分別為71.2、95.3%和82.3、97.8%;2018級普通班和教改實(shí)驗(yàn)班，期末考試采用相同試卷，卷面平均分及通過率分別為65.33、83%和73.95、90%。學(xué)生參與項(xiàng)目研究的積極性、參加學(xué)科競賽獲獎的數(shù)量和質(zhì)量均有所提高，2019年和2020年學(xué)生參加國家級、自治區(qū)級競賽共獲獎26項(xiàng)，其中2項(xiàng)自治區(qū)級一等獎、2項(xiàng)自治區(qū)級二等獎、2項(xiàng)國家級優(yōu)勝獎均出自教改試驗(yàn)班。

二、課程教學(xué)模式

（一）課程教學(xué)理念

水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ課程以城市給水單元處理技術(shù)為主線，重點(diǎn)講授水處理的基本概念、理論和方法，水處理的工藝流程、工程技術(shù)與方法，同時將課程思政貫穿其中，幫助學(xué)生樹立節(jié)水、惜水、愛水的意識，培養(yǎng)社會責(zé)任感，為實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展作出自己的貢獻(xiàn)。教學(xué)過程注重學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，鼓勵學(xué)生創(chuàng)造性思考，把學(xué)生如何高效學(xué)習(xí)納入教學(xué)體系。

課堂教學(xué)主要聚焦課程體系框架，給學(xué)生預(yù)留自主構(gòu)建知識的空間;課下圍繞解決問題，組織學(xué)生進(jìn)行線上學(xué)習(xí)。通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和自主探索的能力;通過研討、翻轉(zhuǎn)演講，訓(xùn)練學(xué)生的分析、判斷、比較、推理、評價等高階思維能力，協(xié)助學(xué)生從多個不同視角研究同一問題，完成深度學(xué)習(xí)。

（二）課程教學(xué)實(shí)踐

1. 教學(xué)設(shè)計

目前，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ混合式示范課程共48學(xué)時，線上和線下各占50%，采用20名學(xué)生的小班教學(xué)。線上理論教學(xué)依托國家精品水質(zhì)工程學(xué)課程的相關(guān)內(nèi)容和授課教師自己錄制的課程視頻進(jìn)行授課。課前，學(xué)生按照教師提供的任務(wù)清單要求，完成線上學(xué)習(xí)任務(wù);課中，對線上學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行10min左右的限時測驗(yàn)，根據(jù)測驗(yàn)結(jié)果及線上反饋，教師在面授時可以做到有的放矢，使內(nèi)容更具針對性。

與理論教學(xué)同步進(jìn)行的水廠項(xiàng)目，以線上水廠資源和文獻(xiàn)資料為依托。學(xué)生課后搜集相關(guān)城市的基礎(chǔ)資料、水廠設(shè)計資料做調(diào)查研究，了解、分析工藝特點(diǎn)、運(yùn)行情況、存在問題。根據(jù)所學(xué)課程內(nèi)容，結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，通過小組研討，對設(shè)計或運(yùn)行中存在的問題提出解決方案，最終完成一個新的創(chuàng)意設(shè)計，以幻燈片的形式進(jìn)行分享式學(xué)習(xí)。

課后學(xué)習(xí)內(nèi)容還包括知識拓展和課后作業(yè)，與課前、課中內(nèi)容構(gòu)成一個有機(jī)整體。知識拓展包括專家講座、水廠視頻、虛擬仿真及新理念、新技術(shù)、新材料等前沿資訊，幫助學(xué)生增長見識、拓展專業(yè)視野，實(shí)現(xiàn)教學(xué)延伸。作業(yè)通過線上平臺發(fā)布和批改，分為標(biāo)準(zhǔn)和開放性問題兩類，標(biāo)準(zhǔn)題目考查學(xué)生對基本概念、基本知識的掌握情況;開放性問題無標(biāo)準(zhǔn)答案，無復(fù)雜的計算過程，考查學(xué)生獨(dú)立思考、分析推理以及通過文獻(xiàn)檢索獲取和處理相關(guān)信息解決問題的能力，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造性思維，體現(xiàn)學(xué)生高階能力。

2. 考核評價

課程考核評價是推動學(xué)生學(xué)習(xí)方式變革的重要手段。傳統(tǒng)考核方式基本上以期末考試成績?yōu)橹?，平時成績所占比例較少，且主要由考勤、課堂表現(xiàn)和作業(yè)組成。過程性評價不完善，導(dǎo)致學(xué)生平時懈怠，考試前臨時抱佛腳、死記硬背，突擊應(yīng)付考試?；旌鲜浇虒W(xué)把大量的時間和學(xué)習(xí)自主權(quán)交給學(xué)生，如何引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及怎樣確保學(xué)生有效學(xué)習(xí)是教師制定考核評價標(biāo)準(zhǔn)必須重點(diǎn)關(guān)注的問題。

水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ課程的考核以學(xué)生學(xué)習(xí)成效為出發(fā)點(diǎn)，對學(xué)習(xí)的全過程進(jìn)行及時、客觀、全面地評價，考核內(nèi)容涉及對基本知識的掌握、理解運(yùn)用和分析評價創(chuàng)造三個層面，考核項(xiàng)目包括平時作業(yè)、書面報告、匯報交流表現(xiàn)、課堂測驗(yàn)、期中考試和期末考試。除了期末考試，課程平時考核均通過線上平臺進(jìn)行，學(xué)生能夠隨時查看自己的考試積分，調(diào)整學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)狀態(tài)，教師能快速發(fā)現(xiàn)問題，及時糾正和改進(jìn)教學(xué)。

（三）課程特色與創(chuàng)新

1. 滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求，將教與學(xué)形成有效互補(bǔ)

多元混合式教學(xué)模式充分利用線上各種學(xué)習(xí)資源，突破了教材、課堂內(nèi)容、課程學(xué)時和教學(xué)地點(diǎn)的限制，學(xué)生的信息來源、知識獲取渠道和學(xué)習(xí)選擇的自由度大幅增加，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)時間、空間及內(nèi)容的個性化需求，提高學(xué)習(xí)效率。但是，對于線上學(xué)習(xí)若不加以有效組織引導(dǎo)，不利于學(xué)生系統(tǒng)化學(xué)習(xí)[3]。問題導(dǎo)向和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)通過以問題為先導(dǎo)，幫助學(xué)生完成知識體系的建構(gòu)，通過對項(xiàng)目的深度了解、二次設(shè)計，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對課程知識的融會貫通和靈活運(yùn)用。線下的面授、翻轉(zhuǎn)和研討，由于有線上學(xué)習(xí)及測驗(yàn)作鋪墊，面授更具針對性，翻轉(zhuǎn)和討論也能夠進(jìn)行得更深入。

2. 接觸真實(shí)工程，將實(shí)際水廠項(xiàng)目融入課程教學(xué)

水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ課程內(nèi)容與行業(yè)發(fā)展息息相關(guān)，與水廠實(shí)際結(jié)合緊密。項(xiàng)目式教學(xué)將水廠項(xiàng)目融入各單元教學(xué)內(nèi)容，使抽象的理論形象化、可視化、具體化，比單純的理論教學(xué)更容易讓學(xué)生理解和掌握。學(xué)生置身于真實(shí)工程場景中，通過熟悉水廠工藝、設(shè)施，探究設(shè)計、運(yùn)行中的各種問題，體會所學(xué)知識的實(shí)際價值，激發(fā)解決問題的興趣，實(shí)現(xiàn)主動學(xué)習(xí)。項(xiàng)目式教學(xué)由于將基礎(chǔ)理論和工程實(shí)踐相結(jié)合，將復(fù)雜的工程問題，例如對于冬季低溫低濁，夏季產(chǎn)生較高藻類、濁度、色、臭、味的原水，如何選擇處理工藝;濾池反沖洗出現(xiàn)跑砂現(xiàn)象、運(yùn)行中濾頭和濾板損壞、堵塞的問題應(yīng)如何解決;同向流斜板沉淀池的泥水分離問題，采用什么措施可以使清水有效穩(wěn)定地收集等等，在課堂上重建，學(xué)生結(jié)合課程理論知識去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，提升理論水平和工程素養(yǎng)[4]。

3. 注重課程兩性一度，打造課程育人新模式

課程教學(xué)堅持以學(xué)生為本，注重對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ課程的各個教學(xué)環(huán)節(jié)和與之對應(yīng)的過程性考核評價，需要學(xué)生自始至終通過多方面努力才能良好地完成，這既是課程高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的體現(xiàn)，又是對學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的有效方法。在課程實(shí)踐中，以小組為單位完成水廠創(chuàng)意設(shè)計給學(xué)生營造了差異性反思的環(huán)境，使其認(rèn)識到自己在課程學(xué)習(xí)、組織管理、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、溝通交流、文字表達(dá)等方面的優(yōu)勢或不足，從多個層面促進(jìn)學(xué)生的成長[4-5]。

三、對教學(xué)模式的反思

（一）教師的角色轉(zhuǎn)變是前提

多元混合式教學(xué)模式，豐富的線上資源，使學(xué)生學(xué)到的知識遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于教材和實(shí)體課堂，學(xué)習(xí)過程中遇到的復(fù)雜問題也隨之增加，教師不再是單一的知識傳授者，也需要不斷學(xué)習(xí)，與學(xué)生共同探索。除了專業(yè)能力外，教師其他方面的綜合技能面臨更高的挑戰(zhàn)，不僅要完成傳統(tǒng)的備課、講授和批改作業(yè)的工作，還需要錄制教學(xué)視頻或篩選線上資源，對線上線下、課前課中課后教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重塑，制定實(shí)施和考核方案，在實(shí)施過程中對學(xué)生自主學(xué)習(xí)進(jìn)行跟蹤、管理和指導(dǎo)。比如在小組完成項(xiàng)目過程中，教師要考慮調(diào)動每個學(xué)生的積極性，而非僅僅將重點(diǎn)放在成績優(yōu)秀的學(xué)生身上;考慮如何提出一個問題，使學(xué)生在回答問題時能進(jìn)行深度思考;考慮如何引導(dǎo)學(xué)生在公眾場合清晰表達(dá)、侃侃而談等[6-7]。

（二）學(xué)生的積極參與是保障

對于教師而言，組織教學(xué)工作的核心是學(xué)生。水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ課程建設(shè)初期，學(xué)生對于混合式教學(xué)模式了解、接受程度低，部分學(xué)生在心理上存在排斥、不認(rèn)可，課前不做任何學(xué)習(xí)準(zhǔn)備，抑或是簡單地瀏覽一下課件和視頻，導(dǎo)致在課堂上無法按計劃執(zhí)行教學(xué)任務(wù)，師生之間、同學(xué)之間無法進(jìn)行有效的交流互動。因此，站在學(xué)生的角度換位思考問題，探索出適合混合式教學(xué)的線上學(xué)習(xí)與評價方法，提高學(xué)生對新教學(xué)模式的積極參與程度是非常重要的。因此，以解決具體問題作為開端進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，將課堂測驗(yàn)、書面報告和匯報交流表現(xiàn)計入平時成績，有效地檢驗(yàn)和提升了學(xué)習(xí)效果[8]。

（三）課程改革永遠(yuǎn)在路上

多元化混合式教學(xué)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的不足，取得了初步成效。但實(shí)踐中仍然存在一些問題，如對考核評價方式的改進(jìn)，有什么樣的考核方式，就有什么樣的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式;豐富的教學(xué)內(nèi)容會增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)，降低學(xué)習(xí)興趣;對于學(xué)習(xí)能力弱、積極性不高的學(xué)生難以管理等。未來在優(yōu)化線上教學(xué)資源、完善課程考核評價體系、提高教學(xué)模式的可接受度等方面仍需繼續(xù)努力。

四、結(jié)束語

在實(shí)體課堂的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加線上教學(xué)與實(shí)踐的比例，充分利用線上的專業(yè)技術(shù)信息及優(yōu)質(zhì)教育資源，對水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ課程進(jìn)行全方位、多元化的教學(xué)模式創(chuàng)新，已逐漸成為信息技術(shù)及社會發(fā)展的必然要求。及時對高校教學(xué)進(jìn)行改革創(chuàng)新，才能培養(yǎng)出更具創(chuàng)造力、符合社會要求的工科復(fù)合型人才。

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