線上線下混合教學(xué)模式融于“環(huán)境工程原理”課堂中的建設(shè)實(shí)踐*

郭耀萍，宣 鏗，徐玲玲，郭亞丹

(東華理工大學(xué)水資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 南昌 330013)

“環(huán)境工程原理”是高等院校環(huán)境工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要講述環(huán)境凈化與污染控制工程的基本理論和技術(shù)原理，以及工程設(shè)計計算的基本理論和方法，具有非常強(qiáng)的理論性、系統(tǒng)性和實(shí)踐性特點(diǎn)[1-2]。同時，污染控制裝置的基本類型和基本操作原理，是一個環(huán)境工程專業(yè)以及相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才必備的專業(yè)基礎(chǔ)知識，理論與實(shí)踐結(jié)合緊密，起著由基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課過渡的橋梁作用[3]。但是《環(huán)境工程原理》這門課程涵蓋復(fù)雜的推導(dǎo)計算與設(shè)計內(nèi)容，具有知識點(diǎn)多、公式繁雜、概念多、易混淆的特點(diǎn)，再加上東華理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)環(huán)境工程原理的課時安排較少(56學(xué)時)，使得老師教授過程較難、學(xué)生學(xué)習(xí)難度較高。因此，如何提升教學(xué)質(zhì)量，如何培養(yǎng)學(xué)生由“純理論”向“實(shí)踐”思維的轉(zhuǎn)變，如何為國家培養(yǎng)出優(yōu)秀的環(huán)境保護(hù)人才，無疑成為“環(huán)境工程原理”教學(xué)中的一大挑戰(zhàn)。

近年來，在當(dāng)前信息化的大背景下，線上教學(xué)越來越受到教育工作者的青睞和關(guān)注[4-5]。其通過摒棄傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)觀念，實(shí)現(xiàn)教師的角色由知識的灌輸者變?yōu)榻虒W(xué)的組織者和學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，可有效提升教學(xué)質(zhì)量。更重要的是，線上教學(xué)可突破傳統(tǒng)課堂的時間與空間限制，利用碎片化時間，使學(xué)生隨時隨地都可以便捷學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率?；诖?，由筆者、宣鏗、徐玲玲、郭亞丹組建的教學(xué)團(tuán)隊在環(huán)境工程原理教學(xué)過程中實(shí)踐了一種線下教學(xué)為主、線上教學(xué)為輔的線上線下混合教學(xué)模式，以期最大限度地調(diào)動學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能動性和學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量，提升學(xué)生分析解決實(shí)際工程問題的能力，為國家輸送優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)人才。

下面本文將系統(tǒng)闡述“環(huán)境工程原理”線上線下混合教學(xué)模式的實(shí)施過程。

1 《環(huán)境工程原理》課程線上線下混合教學(xué)具體實(shí)踐

以東華理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)2019級本科生為教育對象，教材采用高等教育出版社出版、胡洪營教授主編的《環(huán)境工程原理》(第三版)，該教材是“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材，得到許多高校的認(rèn)可。具體實(shí)踐對象包括4個班，共計95人。課程共計 56 學(xué)時，每周兩次課 4 學(xué)時，共計 14 周，具體教學(xué)實(shí)踐時間為 2021 年 3 月至 2021 年 6 月之間。根據(jù)課前-課中-課后學(xué)習(xí)內(nèi)容、完成任務(wù)的不同，具體的實(shí)施過程采取線上-線下-線上線下結(jié)合路線。

1.1 線上平臺建設(shè)

選擇“超星學(xué)習(xí)通”軟件作為線上平臺輔助“環(huán)境工程原理”教學(xué)。線上平臺建設(shè)開設(shè)了課件、課程輔導(dǎo)資料、作業(yè)庫、討論區(qū)、試題庫、測驗(yàn)區(qū)。教師將教學(xué)PPT、與教學(xué)知識點(diǎn)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源發(fā)布于超星學(xué)習(xí)通平臺，供學(xué)生課前下載和學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能動性；設(shè)置課后作業(yè)題和討論環(huán)節(jié)，加強(qiáng)師生互動，提高學(xué)生參與度，調(diào)動學(xué)生積極性；設(shè)置測驗(yàn)環(huán)節(jié)，實(shí)時把握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)及對知識點(diǎn)的理解與掌握，及時了解并解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的問題。

1.2 具體實(shí)施過程

1.2.1 課前準(zhǔn)備與預(yù)習(xí)實(shí)踐

課前教師將課程資源發(fā)布在線上平臺，學(xué)生通過平臺預(yù)習(xí)課堂的知識與內(nèi)容。由此，讓學(xué)生大概了解課程的主要知識點(diǎn)以及難點(diǎn)，會使得課堂上的教學(xué)更具有針對性。在此實(shí)施過程中，考慮到線上學(xué)習(xí)具有：(1)學(xué)生學(xué)習(xí)過程和效果難監(jiān)控；(2)建立的是一種虛擬環(huán)境的人際關(guān)系等兩方面的局限性，并未將課程內(nèi)容的預(yù)習(xí)設(shè)置為任務(wù)點(diǎn)。關(guān)于線上預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)的效果考察主要放在課堂教學(xué)中，由此，既促進(jìn)師生間真實(shí)的交流與互動，更能提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

具體實(shí)施，以第八章吸收為例。提前將吸收章節(jié)PPT、實(shí)際工業(yè)吸收操作視頻及知識點(diǎn)清單發(fā)布在學(xué)習(xí)通平臺，要求學(xué)生根據(jù)清單中提出的問題實(shí)施預(yù)習(xí)。具體清單如下：(1)何謂吸收操作？吸收如何分類？(2)物理吸收的熱力學(xué)主要討論哪些問題？(3)雙膜理論要點(diǎn)包括哪些？(4)如何討論化學(xué)吸收平衡關(guān)系？(5)如何推導(dǎo)填料塔吸收過程的物料衡算與操作線方程？由此，學(xué)生從清單中初步獲得本章知識點(diǎn)，做到心中有數(shù)。當(dāng)學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)時，根據(jù)自身能力，可初步判定本章重點(diǎn)與難點(diǎn)，從而使課堂學(xué)習(xí)更具針對性。

1.2.2 課中線下教學(xué)實(shí)踐

利用10 min，采取搶答和提問的方式考察學(xué)生對線上預(yù)習(xí)知識和內(nèi)容的理解掌握程度，讓學(xué)生指出自己心目中認(rèn)為的簡單點(diǎn)、難點(diǎn)與重點(diǎn)，根據(jù)學(xué)生的反饋信息，教師對本節(jié)教課的知識點(diǎn)劃分為三等級，分別是(1)概念性強(qiáng)、容易理解、學(xué)生反饋較好的知識點(diǎn)；(2)部分學(xué)生掌握較好，部分學(xué)生認(rèn)為模棱兩可的知識點(diǎn)；(3)絕大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為內(nèi)容深奧復(fù)雜、很難理解的知識點(diǎn)。針對不同的知識等級，教師采取不同的教學(xué)方式進(jìn)行課堂教學(xué)。

以《環(huán)境工程原理》第八章吸收為實(shí)踐例。本章共有四小節(jié)，內(nèi)容繁多、知識點(diǎn)難度參差不齊，需要2.5次課，共5個學(xué)時。其中第一次課需要完成的學(xué)習(xí)內(nèi)容包括第一節(jié)吸收的基本概念和第二節(jié)物理吸收，本次課共有四個知識點(diǎn)，分別是吸收的定義與應(yīng)用、吸收的類型、物理吸收的熱力學(xué)基礎(chǔ)、物理吸收的動力學(xué)基礎(chǔ)。

下面以本次課的實(shí)踐過程為例，具體介紹課堂教學(xué)實(shí)施過程。正式上課前提問學(xué)生兩個問題：(1)何謂吸收？吸收類型有哪些？并舉例說明；(2)對照課前發(fā)布的知識點(diǎn)清單，從個人角度出發(fā)，指出本章重點(diǎn)與難點(diǎn)，并簡要闡述你已經(jīng)獲得的信息？根據(jù)學(xué)生的回答情況，教師可以確定絕大多數(shù)學(xué)生對吸收的定義與應(yīng)用、吸收的類型這兩個知識點(diǎn)掌握程度較好。針對這種情況，讓學(xué)生利用5 min自主討論或互相提問，以加深對知識點(diǎn)的理解與記憶。由此，活躍課堂學(xué)習(xí)氣氛，極大地提高學(xué)生的積極性以及學(xué)習(xí)興趣。討論結(jié)束后，教師針對這一內(nèi)容強(qiáng)調(diào)突出重點(diǎn)，并建議學(xué)生課后自行查找資料，列舉實(shí)際生產(chǎn)過程中涉及到的吸收工藝，不僅拓寬知識面，還能理論聯(lián)系實(shí)踐。

對于物理吸收的熱力學(xué)基礎(chǔ)這一知識點(diǎn)，根據(jù)學(xué)生的反饋信息，教師可以大致確定有部分同學(xué)能夠理解亨利定律這一概念，推導(dǎo)不同表達(dá)形式的亨利定律之間的常數(shù)換算關(guān)系，并能領(lǐng)悟相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用。而部分同學(xué)針對這些知識點(diǎn)比較迷茫，只能達(dá)到一知半解的程度。針對這種情況，教師秉持“學(xué)生為主體”的原則，讓反饋較好的學(xué)生講課，講解內(nèi)容主要包括氣液平衡、亨利定律推導(dǎo)以及相平衡關(guān)系在吸收過程中的應(yīng)用。學(xué)生講述完以后，可以向其他同學(xué)發(fā)起提問。與此同時，其他學(xué)生也可以向講課的同學(xué)提出問題或針對某一知識點(diǎn)發(fā)表不同的意見和看法。這一過程主要是學(xué)生之間進(jìn)行提問、簡答研討。此后，教師綜合學(xué)生觀點(diǎn)，進(jìn)行糾錯答疑、歸納總結(jié)、凝練重點(diǎn)。由此引導(dǎo)學(xué)生自發(fā)學(xué)習(xí)與思考，既鍛煉學(xué)生的心理素質(zhì)，又激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新力，同時提升學(xué)習(xí)的目標(biāo)性和時效性，從而提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

對于物理吸收的動力學(xué)基礎(chǔ)這一知識點(diǎn)，學(xué)生反映這部分內(nèi)容公式繁多、推導(dǎo)復(fù)雜，甚至不能深層次理解雙膜理論，整體感覺知識雜亂，容易混淆。針對這種情況，教師針對知識點(diǎn)進(jìn)行講解，剖析重點(diǎn)與難點(diǎn)，極大地提升學(xué)習(xí)效率。具體實(shí)施如下：

問題導(dǎo)入：某一燃煤發(fā)電廠排放的廢氣中含有SO2氣體，工廠以清水為吸收劑，采用物理吸收方式凈化該尾氣，但是凈化效果較差。問：提高煙氣凈化效果的措施？(激發(fā)學(xué)生的求知欲及學(xué)習(xí)興趣)

內(nèi)容講解：要想解決上述工程案例的問題，首當(dāng)其沖應(yīng)該熟知具體的傳質(zhì)過程，由此引出本節(jié)內(nèi)容：(1)描述物理吸收操作中的傳質(zhì)過程，重點(diǎn)指出氣-液相界面和界面附近流體流動狀態(tài)和傳質(zhì)過程很復(fù)雜這一事實(shí)。(2)復(fù)雜問題簡單化，引出 “雙膜理論”模型，將相際傳質(zhì)過程簡化為穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散過程。(3)導(dǎo)出傳質(zhì)速率方程：先從兩相的分傳質(zhì)速率著手，說明傳質(zhì)推動力與傳質(zhì)阻力，再以穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)為前提，引出總傳質(zhì)速率方程。(4)導(dǎo)出傳質(zhì)阻力方程，分析傳質(zhì)阻力控制因素。

學(xué)生討論：在學(xué)習(xí)了前敘內(nèi)容的基礎(chǔ)上，回歸到工程案例，讓同學(xué)們分組討論提高煙氣凈化效果的措施。

課程總結(jié)：通過正確合理分析提高煙氣凈化措施，讓學(xué)生對知識點(diǎn)的理解更為深入透徹，并且培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實(shí)際工程問題的能力。

1.2.3 課后線上線下鞏固實(shí)踐

課后內(nèi)容鞏固是極其重要的一環(huán)節(jié)，不僅是對學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)，更是對知識點(diǎn)掌握度的加強(qiáng)。在此次實(shí)施過程中，課后鞏固實(shí)踐包括線上線下兩部分。其中線下主要是計算題，以課后習(xí)題為主，學(xué)生在作業(yè)本上完成，要求學(xué)生列出詳細(xì)的計算步驟。由此，一方面培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，另一方面有利于教師明確學(xué)生出錯點(diǎn)及難點(diǎn)，為后續(xù)針對性講解奠定基礎(chǔ)。線上鞏固實(shí)踐包括三方面，分別是課后習(xí)題講解視頻、討論、測驗(yàn)。鑒于東華理工大學(xué)《環(huán)境工程原理》這門課程課時少，但課后習(xí)題難度大，作業(yè)題沒有占用課堂時間講解。為解決這一問題，教師根據(jù)學(xué)生作業(yè)情況，針對性的建設(shè)了課后習(xí)題講解視頻，上傳到平臺，供學(xué)生自行學(xué)習(xí)?？紤]到這門課程理論聯(lián)系實(shí)踐緊密，教師設(shè)置一些與實(shí)際工程應(yīng)用相關(guān)的問題供學(xué)生討論，提升學(xué)生自主分析問題、解決問題的能力。出于這門課程內(nèi)容繁多、知識點(diǎn)瑣碎的考慮，教師將每篇的知識點(diǎn)以客觀題的形式系統(tǒng)歸納總結(jié)，作為測驗(yàn)卷上傳至平臺，并要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成測驗(yàn)，平臺自動打分。由此，讓學(xué)生進(jìn)一步深層次清晰掌握這門課程的知識點(diǎn)、重點(diǎn)與難點(diǎn)，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

1.3 考核實(shí)踐

科學(xué)、合理的考核體系不僅是檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，還能起到督促學(xué)生主動學(xué)習(xí)的作用。本次實(shí)施過程中，圍繞線上線下教學(xué)實(shí)踐為核心開展考核體系構(gòu)建，執(zhí)行40%過程考核+60%期末考試的考核體系。其中過程考核包括五部分，分別是10%出勤，體現(xiàn)在學(xué)習(xí)通平臺簽到；10%課堂表現(xiàn)，主要體現(xiàn)在課堂教學(xué)實(shí)踐中學(xué)生自主討論環(huán)節(jié)；15%問答，主要體現(xiàn)在課堂前10 min教師對學(xué)生在線上預(yù)習(xí)情況考察提問中；15%專題討論，體現(xiàn)在線上平臺發(fā)布的討論題；25%計算作業(yè)，體現(xiàn)在課后習(xí)題的計算情況；25%的章節(jié)測驗(yàn)，體現(xiàn)在線上平臺發(fā)布的測驗(yàn)題。與傳統(tǒng)的30%平時成績+70%期末成績的考核體系相比，其主要特點(diǎn)在于過程考核的占比提高、組成部分增加，由此過程與結(jié)果并駕齊驅(qū)，既實(shí)現(xiàn)考核過程的全覆蓋與合理信，又避免學(xué)生期末突擊的不良習(xí)慣。

2 結(jié) 語

《環(huán)境工程原理》作為環(huán)境工程專業(yè)的核心課程和專業(yè)基礎(chǔ)課，起著由基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課過渡的橋梁作用，可為我院《水處理工程》、《大氣污染控制工程》等后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，為從事工程設(shè)計工作奠定理論基礎(chǔ)。因此扎實(shí)學(xué)好這門課程是非常重要且必要的。本次實(shí)踐緊緊圍繞我校這門課程的實(shí)際情況，通過引入學(xué)習(xí)通平臺，對傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行改革。實(shí)踐過程表明線上線下混合式教學(xué)模式融入“環(huán)境工程原理”這門課程，極大地調(diào)動了學(xué)生的積極性，更容易使學(xué)生準(zhǔn)確掌握知識點(diǎn)。同時在一定程度上提升了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、分析并解決實(shí)際問題的能力。但是實(shí)施時間較短，仍處于探索階段，本次改革有許多不完善的地方，還需后期不斷改進(jìn)。