環(huán)境污染物分析課程線上線下混合式教學的建設(shè)與實踐

王 婷，梁 寧，倫小文，張聰璐，胡 奇，侯曉虹

（沈陽藥科大學 制藥工程學院，遼寧 沈陽，110016）

沈陽藥科大學環(huán)境科學專業(yè)是全國醫(yī)藥類高等學校中首個建設(shè)的具有藥學特色的環(huán)保工程類本科專業(yè)。該專業(yè)瞄準制藥行業(yè)綠色持續(xù)發(fā)展和制藥環(huán)保人才的需求，培養(yǎng)具備化學、生物學和工程等多學科基本理論和技能，具有良好科學素養(yǎng)和自主獲取、應(yīng)用知識的能力，能夠在制藥、化工等領(lǐng)域從事科學研究、污染治理、分析監(jiān)測的高級專門人才。為了實現(xiàn)以上專業(yè)人才培養(yǎng)要求，本專業(yè)首次開設(shè)環(huán)境污染物分析課程作為專業(yè)特色核心課程。

環(huán)境污染物分析是一門研究各種環(huán)境介質(zhì)（水、大氣、土壤和固體廢棄物）以及生物樣品、食品和化妝品中典型痕量污染物分析方法的專業(yè)課程。通過本課程的學習，使學生具有環(huán)境樣品采集、制備與前處理的能力，對痕量或超痕量典型環(huán)境污染物檢測進行質(zhì)量保證與控制，并對環(huán)境質(zhì)量進行評價的能力；具備利用環(huán)境污染物分析知識和原理處理實際問題的創(chuàng)新實踐能力。多年來課程團隊基于分析化學、儀器分析、環(huán)境化學等理論基礎(chǔ)和前沿技術(shù)，將上述學科先進理論與環(huán)保實踐相結(jié)合，使課程初步具有科學性、系統(tǒng)性、實用性和科研創(chuàng)新性。近年來，線上線下混合式課程給人們展現(xiàn)了一種嶄新的信息化課程的概念，使學生的學習場所從課堂轉(zhuǎn)移到線上，突破了傳統(tǒng)課程時間、空間的限制。疫情期間，環(huán)境污染物分析教學團隊充分發(fā)揮超星在線教學資源平臺優(yōu)勢，積極開展在線教學，確保疫情防控期間環(huán)境污染物分析理論與實驗課程“不停教，不停學”。2020年環(huán)境污染物分析課程被評為遼寧省線上線下混合式一流本科課程。

1 傳統(tǒng)課程教學需要解決的重點問題

1.1 傳統(tǒng)授課模式改革的必要性

傳統(tǒng)的以教師為中心的授課方式極大地限制了學生學習的積極性、主動性、創(chuàng)造性、協(xié)作性[1-2]。線上線下混合式教學模式充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)”的現(xiàn)代教學手段，實現(xiàn)一加一大于二的最優(yōu)化學習效果[3-5]。在中國大學慕課和超星學習通等各類網(wǎng)上平臺中，均缺少與現(xiàn)行教材和大綱相契合的環(huán)境污染物分析課程慕課資源。因此，亟需加速環(huán)境污染物分析線上教學資源建設(shè)，供同學們自主學習，才能真正實現(xiàn)環(huán)境污染物分析課程線上線下的深度融合。

1.2 理論教學和實踐應(yīng)用脫節(jié)

環(huán)境污染物分析是一門具有很強實踐性質(zhì)的課程，而傳統(tǒng)的環(huán)境污染物分析教學中，存在著“重理論，輕實踐”“重驗證，輕設(shè)計”和貼近實際應(yīng)用不夠的問題，導致理論教學和實踐應(yīng)用脫節(jié)，難以滿足培養(yǎng)學生解決復雜實際環(huán)境質(zhì)量問題能力的要求。在課程改革中，應(yīng)不斷更新教學理念，跟蹤制藥環(huán)保分析檢測人才需求，將“與時俱進”和“理論與實踐相結(jié)合”思想融入到課程教學的各個環(huán)節(jié)。

2 線上線下混合式教學課程內(nèi)容與資源的建設(shè)

2.1 全面思政育人，培養(yǎng)新時代環(huán)保人才

深度挖掘課程的思政元素，發(fā)揮課程育人主渠道作用，實現(xiàn)線上線下、課內(nèi)課外全面育人，以辯證發(fā)展觀、生態(tài)文明觀、思政教育觀指導和引領(lǐng)環(huán)境科學專業(yè)教學改革的新方向、新思路、新模式，賦予專業(yè)新的靈魂及時代使命，為“綠水青山就是金山銀山”的新時代生態(tài)文明建設(shè)培養(yǎng)制藥環(huán)保領(lǐng)域?qū)I(yè)人才。環(huán)境污染物分析在水、大氣、土壤污染控制中均發(fā)揮著重要的作用，是檢驗污染治理效果的標準，應(yīng)該讓學生認識到環(huán)境污染物分析是一門服務(wù)性課程，是環(huán)境保護必不可少的一個環(huán)節(jié)，進而培養(yǎng)學生的專業(yè)使命感。

2.2 帶藥味的教學內(nèi)容和教材建設(shè)

將藥物污染物作為主要分析對象，凝練藥學與環(huán)境學科交叉融合的教學內(nèi)容，推進新穎、先進、適用的教學內(nèi)容和教材建設(shè)。

教學內(nèi)容方面：跟蹤最新國家標準，介紹先進的環(huán)境分析理論，作為環(huán)境監(jiān)測的重要補充，分析未納入監(jiān)測指標的污染物。在樣品前處理中引入課題組的科研成果：如開發(fā)金屬有機骨架材料，采用（微）固相萃取等單一萃取技術(shù)或與液液微萃取、微波輔助萃取等組合技術(shù)，結(jié)合液（氣）—質(zhì)，分離、富集、檢測復雜樣品中殘留藥物與個人護理品等新型污染物。實驗課中開設(shè)水、氣、植物、動物體等多介質(zhì)中硝基苯、甲醛、農(nóng)藥、殘留藥物的測定。

教材建設(shè)方面：本課程2007年首輪授課，選用校內(nèi)教材《環(huán)境污染物分析》和《環(huán)境污染物分析實驗》。在此基礎(chǔ)上，授課團隊編寫出版了《環(huán)境污染物分析》教材，由中國建材工業(yè)出版社出版，該教材內(nèi)容豐富，取材新穎，填補了國內(nèi)醫(yī)藥類環(huán)境科學專業(yè)適用教材和創(chuàng)新教學內(nèi)容的空白。目前該教材已被遼寧大學、內(nèi)蒙古民族大學、哈爾濱工業(yè)大學作為教材或教學參考書目。

3 線上線下混合式課程建設(shè)與組織實施

3.1 建設(shè)探究性課程設(shè)計開發(fā)團隊

由環(huán)境科學專業(yè)授課教師組成跨學科課程團隊，鼓勵教師積極參加培訓、研討會、發(fā)展項目；圍繞理論和實驗課程再設(shè)計展開教學探索，深化課程改革，保證了課程的延續(xù)性。另外，團隊進行面對面、網(wǎng)絡(luò)交互式與線上體驗性活動，融入并從學生角度感受混合式學習環(huán)境。體驗學生學習活動，提升教師教學水平。

3.2 建設(shè)與管理線上線下教學資源

環(huán)境污染物分析線上線下教學資源已經(jīng)歷了兩輪的建設(shè)周期，適用對象為2017級與2018級環(huán)境科學專業(yè)全體學生。對線下資源進行了完善和規(guī)范，包括教材、多媒體課件、教案、教學大綱、授課計劃、考核標準、章節(jié)測驗，并建設(shè)了環(huán)境污染物分析試題庫。線上課程資源在超星平臺上更新和完善了課程介紹、多媒體課件、授課錄像、參考資料等93個任務(wù)點。任務(wù)點包括國內(nèi)外和本課題組最新研究進展，國家環(huán)境標準等文獻27篇；《環(huán)境監(jiān)測》教材相關(guān)章節(jié)閱讀1篇；視頻、動畫共60個，總時長達23時20分，包括中國大學慕課資源中超臨界萃取概念的講解，液液萃取、索式提取、固相萃取、加速溶劑萃取、液相微萃取的工作原理與操作視頻，光譜、色譜、質(zhì)譜分析原理與儀器基本操作；發(fā)布了作業(yè)3次、章節(jié)測驗、試題庫和資料庫。在此基礎(chǔ)上，建立了完善的線上實驗教學資源，發(fā)布任務(wù)點60個：包括四個實驗安全教育專題PPT；四個實驗的原理、實驗操作步驟、實驗內(nèi)容等全面的要點講解PPT，儀器基本操作和實驗操作流程視頻共49個，總時長5時38分，促進了學生對實驗的理解和實操；實驗報告模板、考核要求、實驗內(nèi)容共13個文檔；實驗相關(guān)四個章節(jié)測驗，共80個題目。

線上學習管理：課前教師通過“學習通”發(fā)放任務(wù)點，學生根據(jù)要求觀看教學視頻、完成預習，以小組為單位協(xié)作完成相關(guān)學習任務(wù)。教師根據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計信息跟蹤實時學習情況，搜集問題，然后針對問題調(diào)整教案。課后，學生在線自我考核評價，教師根據(jù)系統(tǒng)評價情況為學習者提供測驗、作業(yè)、考試、答疑、討論等教學活動，及時開展有效的指導與測評。線下學習管理：教師和學生面對面授課，教師針對同學們學習過程中的問題實時指導，對教學重點和難點進行課堂剖析、歸納總結(jié)。此外，還建立了QQ學習群、騰訊會議線上討論輔助課堂。理論課和實驗課都配備了在線輔導老師，發(fā)布教學預警，督導學習過程。

3.3 應(yīng)用多途徑、立體化教學方法

理論課以問題導向，把國際前沿學術(shù)發(fā)展和實踐經(jīng)驗融入課堂教學，采用啟發(fā)式、案例式、討論式、參與式、翻轉(zhuǎn)課堂等多樣化教學方式，激發(fā)學生興趣，教師針對學生提出的方案進行討論式教學。例如，為學生布置案例式作業(yè)，設(shè)置了4個典型環(huán)境污染事件為案例素材，分別為某河流有機污染事件、某制藥企業(yè)異味污染事件、某土壤重金屬污染事件、某蔬菜農(nóng)藥污染事件。學生從環(huán)境監(jiān)測站工作人員的角度根據(jù)污染事件的特點，明確污染物種類和濃度水平，為市政府研判污染程度、評估危害和風險，制定解決方案提供準確、可靠的數(shù)據(jù)支撐。學生在制訂方案和討論的過程中，利用專業(yè)理論知識去分析和解決問題的能力均得以極大提升。再例如，結(jié)合在線學習反饋及課程重難點有針對性地設(shè)計翻轉(zhuǎn)課堂學習主題，分別為加速溶劑萃取、高效液相色譜和氣相色譜、藥品與個人護理用品、大氣中酚類污染物分析方法、持久性有機污染物。結(jié)合“基于科技文獻的學習計劃”，結(jié)合課堂、文獻和科研學習，組織小組協(xié)作查閱文獻，撰寫報告，翻轉(zhuǎn)課堂匯報在線學習成果。通過翻轉(zhuǎn)課堂，鍛煉了學生文獻查閱、綜述寫作、文字口頭表達等能力，促進了師生和課程內(nèi)容互動。

環(huán)境污染物分析實驗內(nèi)容設(shè)計參照國家標準分析方法，對學生進行包括實驗安全教育和儀器基本操作在內(nèi)的綜合性全過程訓練。促進基礎(chǔ)與創(chuàng)新設(shè)計性實驗對接，實驗教學與早期科研結(jié)合。強化正確的實驗操作技能和科學處理實驗數(shù)據(jù)的意義，培養(yǎng)學生“求真務(wù)實”“科學嚴謹”的作風。

4 基于OBE理念的多元評價體系構(gòu)建與實踐

4.1 課程成績評定方式

建立學習評價檔案，加強課程質(zhì)量管理，健全基于OBE理念[5]的全過程綜合考評機制。實施多元化、多角度、多方面的考核方式，包括期末考試（60%）和過程性評價（40%）。理論課過程性評價包括線上任務(wù)點學習（10%）、翻轉(zhuǎn)課堂（10%）、課程作業(yè)（20%）。實驗課過程性評價包括實驗預習、線上任務(wù)點學習、實驗操作和實驗報告。實施“非標準答案”的課程考試改革，以時事動態(tài)為導向，鼓勵學生運用知識探索、解決問題的能力，弱化功利化追求分數(shù)。

4.2 課程評價及改革成效

學生通過線上打卡教學任務(wù)點和作業(yè)等環(huán)節(jié)對課程內(nèi)容的預習和復習，起到了良好的學習效果。實驗教學中學生對實驗操作要點和細節(jié)的掌握程度明顯提升，表現(xiàn)出了更好的實驗操作水平。通過線上線下混合式教學，學生自主學習能力得到了提升，增強了升學就業(yè)競爭力。2017級優(yōu)秀本科畢業(yè)生免試推薦攻讀研究生7人，比2016級增加了5人。

教師通過期末成績、課堂觀察、學生座談會、調(diào)查問卷等途徑評價教學效果。綜合分析教師、學生、同行、專家多源評價結(jié)論，通過課程反思評價，完善課程教學方法、考核方式，從而引導學生在各環(huán)節(jié)呈現(xiàn)高質(zhì)量學業(yè)表現(xiàn)。

5 結(jié)語

綜上所述，環(huán)境污染物分析課程在教學改革方面以線上線下混合式教學為主要形式，最大化利用我校首創(chuàng)教材和豐富的網(wǎng)絡(luò)教學資源，重構(gòu)“線上基礎(chǔ)知識與線下核心知識相融合”的教學內(nèi)容、“線上可視化與線下直觀化相結(jié)合”教學設(shè)計、“線上自我思考與線下探究合作相結(jié)合”教學過程及“線上全過程記錄與線下個性化評價相結(jié)合”教學評價體系。