三維聯(lián)動應(yīng)用型高校在線課程立體化建設(shè)實踐與評價
——以“水污染控制工程”課程為例

王 瑛，李 華

（綿陽師范學(xué)院資源環(huán)境工程學(xué)院，四川綿陽 621000）

0 引言

在線課程是依托于互聯(lián)網(wǎng)的新興授課形式，最早的起源可追溯到二十世紀(jì)60 年代，以美國發(fā)明家和知識創(chuàng)新者Douglas Engelbart 為代表的教育變革家們，極力推進教育過程的開放，號召人們將計算機技術(shù)作為一種改革手段應(yīng)用于學(xué)習(xí)過程中.2008 年，加拿大愛德華王子島大學(xué)的研究員提出了MOOC 概念［1］，一大批教育工作者開始采用這種課程結(jié)構(gòu)在全球各國大學(xué)主辦大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開放課程.近10 年來，在線課程在中國也得到了快速發(fā)展，從2012 年開始跟上國際慕課大潮，到2015 年教育部正式推動我國在線開放課程建設(shè)，到2018 年教育部提出一流本科課程“雙萬計劃”.受2019 年年底暴發(fā)的新冠肺炎疫情影響，我國乃至全球的高校教育更是面臨新的挑戰(zhàn).教育部印發(fā)了《關(guān)于在疫情防控期間做好普通高等學(xué)校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見》.2020 年開始，因疫情而推進的“停課不停教、停課不停學(xué)”過程中，前期建設(shè)的優(yōu)質(zhì)在線課程功不可沒，同時也進一步推動了在線課程的快速發(fā)展.2020 年11 月推出首批5 118 門國家級一流本科課程中有1 875 門線上、728 門虛擬仿真類課程［2］.通過十余年的建設(shè)，我國在線課程取得了舉世矚目的成效.

環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)應(yīng)用型人才主要是指在環(huán)境領(lǐng)域具備一定應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新能力的高層次技術(shù)人才，其培養(yǎng)過程更強調(diào)與一線生產(chǎn)實踐相結(jié)合［3］，過去那種以傳統(tǒng)理論講授為主的在線課程已無法滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求，這為環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)在線課程的建設(shè)提出了更高要求.本文以環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)核心課程“水污染控制工程”為例，結(jié)合應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展要求，從培養(yǎng)應(yīng)用型人才的角度，進行“教學(xué)-項目-實踐”三維聯(lián)動教學(xué)模式下的在線課程立體化建設(shè)教學(xué)改革研究.

1 在線課程在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中存在的問題

1.1 課程建設(shè)與發(fā)展缺乏核心推動力

由于目前我國高校在線課程建設(shè)普遍缺少對課程實施成效的監(jiān)督及管理，把課程建設(shè)及后續(xù)發(fā)展任務(wù)直接下放到課程負責(zé)人或者課程團隊，而課程負責(zé)人往往忙于各項教學(xué)科研或行政事務(wù)，缺乏對在線課程建設(shè)的深入了解，有時只是“模式化”將原有課堂教學(xué)內(nèi)容“片段化”和“濃縮化”后發(fā)布到在線課程平臺上.由于缺乏核心推動力，各大平臺上同一門課程數(shù)量眾多，但內(nèi)容及形式大同小異.國家、省及校三級課程建設(shè)，在線課程建設(shè)呈現(xiàn)重申報，輕內(nèi)涵建設(shè)的現(xiàn)象.課程申報成功后建設(shè)進度緩慢，內(nèi)容更新頻率極低，傳統(tǒng)課程教學(xué)與在線教學(xué)不能很好銜接，學(xué)生對于網(wǎng)絡(luò)平臺課程知之甚少，從而造成網(wǎng)絡(luò)課程的利用率較低.教學(xué)團隊教師之間、教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的交流匱乏，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想，再加上國家、地方及學(xué)校未出臺對于已建成課程后續(xù)管理和維護的相關(guān)監(jiān)管政策，導(dǎo)致了在線課程申報成功后的后續(xù)建設(shè)不及時、不規(guī)范、不主動，這樣的課程最終成為網(wǎng)絡(luò)平臺上的擺設(shè)，缺乏后續(xù)發(fā)展動力，得不到縱深發(fā)展，從而背離課程建設(shè)的初衷［4］.

1.2 學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)自覺性和主動性

傳統(tǒng)線下教學(xué)模式中，教師與學(xué)生的交流和互動非常及時和直接，教師可以直接根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)給予有效地指導(dǎo)和監(jiān)督，學(xué)生也可以在課堂中與教師進行有效溝通和問題反饋.在線開放課程與傳統(tǒng)課堂不同，由于缺少實時的教師監(jiān)督和指導(dǎo)，因此要求學(xué)生有很強的學(xué)習(xí)自覺性和主動性.而且在線課程往往是傳統(tǒng)課堂的輔助教學(xué)手段，通常要求學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)，用于對傳統(tǒng)課堂教學(xué)內(nèi)容的補充，但是大多數(shù)在線課程的負責(zé)人或團隊對于如何實施線上線下混合式教學(xué)還缺少有效方案，教師課堂講授和學(xué)生課下自習(xí)，沒有得到有效融合，因此往往會出現(xiàn)在線課程的學(xué)習(xí)時間被壓縮，學(xué)生學(xué)習(xí)效果差的現(xiàn)象.此外，高校開設(shè)的在線專業(yè)課程的學(xué)習(xí)通常需要有一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，但是目前各大平臺上的在線課程大多沒有設(shè)置學(xué)習(xí)門檻，學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏激勵機制，教師也無法與學(xué)生進行及時的溝通，這些都可能造成學(xué)生失去了對于在線課程的學(xué)習(xí)興趣.

1.3 在線課程建設(shè)缺乏實踐實訓(xùn)內(nèi)容

黨的十八大以來，習(xí)近平總書記對教育工作作出了一系列重要論述，多次強調(diào)人才培養(yǎng)工作的重要性.隨著經(jīng)濟高速發(fā)展，社會競爭日趨激烈，現(xiàn)代社會人才培養(yǎng)的最終目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用型高素質(zhì)人才.實踐實訓(xùn)是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié).學(xué)生只有按照專業(yè)培養(yǎng)或課程目標(biāo)要求到企業(yè)進行一定課時的實習(xí)實訓(xùn)，將課程理論知識進行實際操作性訓(xùn)練，才能在實踐中培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，才能具備適應(yīng)未來職業(yè)發(fā)展的“雙創(chuàng)”能力.2020 年新冠疫情的暴發(fā)在為我國高校在線理論課程建設(shè)提出更高要求的同時，也給在線課程中的實踐實訓(xùn)內(nèi)容發(fā)起挑戰(zhàn)［5］.作為環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)核心課之一的“水污染控制工程”，不但有理論課教學(xué)，還有與之相配套的綜合實驗、實習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié).理論、實驗、實習(xí)的課程設(shè)置相輔相成，既強調(diào)理論學(xué)習(xí)的重要性，也強調(diào)學(xué)生實際操作能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力.新冠疫情的沖擊，使得我國迫切需要能夠應(yīng)對此類重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件的高層次應(yīng)用型人才，譬如城市醫(yī)療廢水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用型人才.疫情防控期間，環(huán)境相關(guān)專業(yè)在無法開展線下實驗和實地參觀實習(xí)的情況下，線上的實驗和實習(xí)教學(xué)就顯得至關(guān)重要，但是目前“水污染控制工程”等在線課程往往缺少實踐實訓(xùn)的相關(guān)內(nèi)容，這對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)非常不利.

2 “課堂—項目—實踐”三維聯(lián)動模式

本課程采用“課堂—項目—實踐”三維聯(lián)動的教學(xué)模式，“課堂”是指在線理論教學(xué)課堂，“項目”是指在線展示教師科研項目或企業(yè)的工程建設(shè)項目案例，“實踐”是指在線虛擬仿真實驗和云端實習(xí).在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)課程理論教學(xué)和工程案例教學(xué)的基礎(chǔ)上增加在線虛擬實驗和云端實習(xí)實訓(xùn)板塊，設(shè)置了“課堂教學(xué)”“項目案例教學(xué)”“實踐教學(xué)”三大模塊，提供課程完整電子教案，典型工程案例，鏈接相關(guān)聯(lián)的虛擬實驗平臺等材料和課后學(xué)習(xí)思考題、工程設(shè)計思考題等學(xué)習(xí)資料，全面實現(xiàn)三維聯(lián)動教學(xué)模式，并對以往“水污染控制工程”在線課堂存在的不足作出了一系列改進.

2.1 課堂

為了解決“水污染控制工程”在線課程建設(shè)和發(fā)展缺乏核心推動力的問題，首先需依據(jù)課程教學(xué)大綱，對教學(xué)內(nèi)容進行系統(tǒng)梳理，將教學(xué)內(nèi)容以知識點的形式呈現(xiàn)，錄制視頻傳至教學(xué)平臺，供學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后鞏固參考.在此基礎(chǔ)上，建設(shè)并逐步完善線上試題庫.改變過去傳統(tǒng)單一的“傳授式”教學(xué)模式，將啟發(fā)式、討論式等多種靈活生動的教學(xué)方法應(yīng)用于在線課堂教學(xué)中，更多地讓學(xué)生“動起來”.例如，針對廢水中某一污染物的處理，在教學(xué)平臺視頻中設(shè)置為任務(wù)點，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識提出處理方法；或者老師提出廢水處理工程實例，讓學(xué)生進行評價，找出存在的不足，并提出改進措施，使學(xué)生在對問題的挖掘和思考中進行學(xué)習(xí).依托“學(xué)習(xí)通”“愛課程”等平臺功能，對學(xué)生進行多方面考核并科學(xué)構(gòu)建考核體系.如考核學(xué)生學(xué)習(xí)視頻個數(shù)與時長數(shù)以及參與課堂練習(xí)、小組任務(wù)、搶答提問等環(huán)節(jié)情況并設(shè)置相應(yīng)考核比例.同時需充分利用課程平臺中的互評功能，通過師生互評、生生互評、小組互評等方式開展深入探討，強化學(xué)生對重點知識的掌握.

2.2 項目

為了更好地實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，滿足社會對應(yīng)用型人才的需求，本課程引入行業(yè)企業(yè)專家聯(lián)合開展在線課堂教學(xué)，及時了解行業(yè)實際問題及發(fā)展動態(tài).打造校企合作平臺，為學(xué)生提供項目案例教學(xué)環(huán)境.鼓勵學(xué)生積極參與企業(yè)工程項目，在“做中學(xué)、學(xué)中做”，實現(xiàn)讓學(xué)生在校所學(xué)與企業(yè)實踐有機結(jié)合，不斷提升其素質(zhì)及技術(shù)水平.本課程在傳統(tǒng)的教學(xué)模式基礎(chǔ)上，重視將教師科研及企業(yè)工程項目案例導(dǎo)入學(xué)校在線課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，借助具體項目案例，以實際項目要求為標(biāo)準(zhǔn)，考核學(xué)生的綜合能力，通過實際項目案例教學(xué)不斷積累實戰(zhàn)經(jīng)驗.同時在線項目案例教學(xué)可以克服空間和時間的困難，更大范圍尋找合適的校企合作對象，利用更低成本實現(xiàn)更好的教學(xué)效果.通過“水污染控制工程”在線課程中企業(yè)項目案例的打造，進一步促進校企合作，有針對性地為環(huán)保企業(yè)培養(yǎng)人才，實現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)“優(yōu)勢互補、資源共享、互惠互利、共同發(fā)展”的雙贏目標(biāo).

2.3 實踐

為了解決過去“水污染控制工程”在線課程相關(guān)實踐實訓(xùn)內(nèi)容的缺乏，本課程將在理論課程開展的基礎(chǔ)上，按照課程教學(xué)要求，開展一定課時的虛擬仿真實驗課和云端實習(xí)實踐，進行專業(yè)知識的拓展，實現(xiàn)理論到實踐的過渡.與傳統(tǒng)線下實踐實訓(xùn)相比，線上虛擬仿真實驗課和云端實習(xí)實踐具有成本低，時間空間靈活和安全性高等優(yōu)勢.特別是在開展一些危險性相對較高或較為復(fù)雜的大型綜合性實驗的時候，利用虛擬仿真實驗代替線下實驗課程可以將實驗危險性降為零并且可以實現(xiàn)多次低成本重復(fù)直至獲取最佳實驗結(jié)果.譬如在本課程實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，為了探索活性污泥處理過程中進水流量、進水有機物濃度、曝氣量等因素的影響，如果采用線下實驗教學(xué)就會涉及非常復(fù)雜的實驗操作［6］，還往往需要聯(lián)系當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S才能完成，因此像這類實驗就非常適合采用虛擬仿真實驗來完成.同時，污水處理廠污水處理設(shè)施或設(shè)備往往存在加蓋或加防護欄的現(xiàn)象，這可能會讓學(xué)生無法清晰地看到污水處理設(shè)施或設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造和工作過程［7-8］.此外，線下的污水處理廠實習(xí)也往往是以污水處理廠工作人員的講解及演示為主，學(xué)生無法直接參與水質(zhì)檢測和工藝參數(shù)控制、設(shè)備調(diào)試等過程［9］，學(xué)生聽完之后也只能一知半解，無法真正去解決實際問題.這些傳統(tǒng)線下實習(xí)實訓(xùn)存在的問題在線上的云端實習(xí)中便可輕松解決，學(xué)生可以以工作人員的視角進入污水處理廠［10］，從各個宏觀和微觀角度深入認(rèn)識污水處理廠整體布置和各個污水處理單元的結(jié)構(gòu)細節(jié)，并參與污水處理單元的污水處理過程.但是，線上實踐實訓(xùn)環(huán)節(jié)也存在弊端.譬如虛擬仿真實驗無法讓學(xué)生真正掌握實驗操作技能，云端實習(xí)無法給學(xué)生呈現(xiàn)直觀感官污水處理廠活性污泥的顏色和臭味等，也無法真正實地感受污水處理廠的規(guī)模.因此，本課程的實習(xí)實訓(xùn)部分采取線上和線下相結(jié)合的模式，線下主要開展實驗室小型驗證實驗（如絮凝實驗等），并結(jié)合大型的線上綜合性實驗（如污水處理過程影響因素的探究等實驗）和云端實習(xí)，兼顧了學(xué)生的實際參與感和現(xiàn)場感受，在讓學(xué)生掌握污水處理廠虛擬仿真設(shè)計等技能的同時，也學(xué)會使用各種儀器設(shè)備，培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范操作和安全意識.

3 “課堂-項目-實踐”三維聯(lián)動教學(xué)模式實踐效果分析

通過“課堂-項目-實踐”三維聯(lián)動教學(xué)模式在“水污染控制工程”課程當(dāng)中的應(yīng)用，取得了較好的實踐效果.首先，為了了解“課程-項目-實踐”三維聯(lián)動教學(xué)模式的教學(xué)效果，在該教學(xué)模式開展的第一個學(xué)期期末用調(diào)查問卷的形式對上“水污染控制工程”在線課程的環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生調(diào)查了他們對該教學(xué)模式的態(tài)度和看法.調(diào)查結(jié)果顯示，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為三維聯(lián)動模式比以往的單純以理論課堂為主的在線課程更能夠提高自身對該課程的興趣及學(xué)習(xí)的主動性.66.1%的學(xué)生覺得該模式對提高該課程的學(xué)習(xí)興趣及主動性有很大的幫助；29.4%的學(xué)生認(rèn)為有較大的幫助；只有4.5%的學(xué)生認(rèn)為只有一點點幫助.82.3%的學(xué)生認(rèn)為行業(yè)企業(yè)專家項目案例教學(xué)的引入更能讓理論學(xué)習(xí)與實踐相結(jié)合，能夠及時獲取目前環(huán)境保護相關(guān)行業(yè)的實際問題及發(fā)展動態(tài)，為將來的就業(yè)提供很大或較大幫助.87.1%的學(xué)生認(rèn)為在線實踐實訓(xùn)環(huán)節(jié)的引入能夠有效彌補線下實驗及實踐實訓(xùn)環(huán)節(jié)由于各種因素?zé)o法實現(xiàn)的環(huán)節(jié)，幫助他們更加完整全面地了解污水處理的整個流程及相關(guān)理論.此外，64.5%的學(xué)生認(rèn)為在線討論環(huán)節(jié)的設(shè)置能夠讓他們不用局限于固定的地點及時間完成相關(guān)任務(wù)，可以由他們按照自己的時間表靈活處理，這一點也與系統(tǒng)統(tǒng)計訪問高峰時間相映證（見圖1），網(wǎng)站的訪問高峰時段往往出現(xiàn)在夜晚，也就是學(xué)生的課余時間.

圖1 課程某章節(jié)學(xué)習(xí)時段情況統(tǒng)計Fig.1 Statistics of the learning period of a certain chapter in the course

除了調(diào)查問卷的形式之外，課程網(wǎng)站的訪問次數(shù)更能夠直觀反映學(xué)生對該課程的重視程度和興趣程度.以最新學(xué)期該課程網(wǎng)站學(xué)生訪問統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，該課程的瀏覽量從2 月份的53 次上升到了3 月份的216次，四月份該網(wǎng)站的訪問總次數(shù)更是達到了332 次.此外，為了進一步掌握該教學(xué)模式的實踐效果，本課程的教學(xué)設(shè)置了實驗組和對照組，實驗組即為以上進行調(diào)查問卷的2020級環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生，對照組為2019 級環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生.在2019 年之前，雖然該課程已開始建設(shè)在線課程，但是仍主要以理論的講授為主，尚未涉及實踐實訓(xùn)及項目案例的在線環(huán)節(jié).對比這兩屆學(xué)生該課程的期末成績發(fā)現(xiàn)，在試卷難度系數(shù)基本一致的前提下，實驗組學(xué)生的理論課程期末考試及格率為85.2%，而對照組學(xué)生的及格率為78.8%.同時實驗組的學(xué)生在該課程的實踐環(huán)節(jié)如課程設(shè)計都展現(xiàn)出了比對照組更好的積極性，并呈現(xiàn)了更為優(yōu)秀的設(shè)計成果.

4 結(jié)語

基于“課堂—項目—實踐”三維聯(lián)動的“水污染控制工程”在線教學(xué)模式經(jīng)過多年的實踐與探索，獲得了較好的教學(xué)效果.采用啟發(fā)式、討論式等多種課堂教學(xué)模式調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，同時重視課程的后續(xù)建設(shè)和發(fā)展，增加企業(yè)工程項目教學(xué)案例，并在傳統(tǒng)在線理論課堂基礎(chǔ)上加強在線虛擬實驗教學(xué)和云端實習(xí)等彌補線下實習(xí)實踐環(huán)節(jié)的不足，提高了學(xué)生分析和解決實際工程問題的能力，增強了團隊合作意識，滿足社會應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求.后續(xù)教學(xué)中，本課程將繼續(xù)充實課程教學(xué)案例庫，完善師生互評系統(tǒng)等，進一步提高教學(xué)質(zhì)量，建設(shè)更為健全的課程體系.