新工科背景下“線上線下”混合式教學模式實施與探究
——以黑龍江科技大學“水污染控制工程”課程為例

孫彩玉，宋志偉，潘 宇

(黑龍江科技大學 環境與化工學院，哈爾濱 150022)

新興工業產業和科技的迅猛發展，使傳統的工科培養理念落后于社會發展的需求，高校工程教育進入傳統工科教育實踐模塊內容也已滯后于產業發展的階段[1]。2016 年初“新工科”建設教育理念被首次提出[2]，2017年教育部又推出“新工科”建設計劃[3]。2016年國務院在《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》中指出，鼓勵學校利用數字教育資源及教育服務平臺對接“線上線下”教育資源，探索教育的新方式[4]；教高[2019]8號文件《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》提出要經過三年左右時間，建成萬門左右國家級和萬門左右省級一流本科課程，這都意味著在本科教育中開展課程改革已勢在必行[5]。其中關于一流課程的推薦類型中有兩類與“線上”課程相關。“線上”教學可以打破原有學習時間與空間限制，大大提高教學質量。“線上”與“線下”教學各有優勢，混合式教學被越來越多的高校一線教師所采用，對于不同學習需求的混合式教學模式的構建也促進了高等教育面向新時代的改革發展，為新工科人才培養提供了更佳的教學模式[6]。

2019年黑龍江科技大學環境工程專業獲批國家級一流本科專業建設點，同時積極推進工程教育專業認證工作。課程建設是專業建設的基礎，更關系到人才培養的質量，以一流專業建設點為平臺依托，以一流課程建設為目標，“水污染控制工程”教學模式的改革勢在必行。一流課程既是建設一流學科、一流專業的重要抓手，也是新工科人才培養的重要手段[7]。推進“水污染控制工程”教育教學形式，由單純課堂面授向“線下”教學與在線學習深度融合的混合式教學模式轉變，以課程建設為媒介，制定合理的課程目標，優化課程內容，保證教學質量；堅持走專業、課程一體化協同發展的道路。

“水污染控制工程”是高等學校環境工程專業的核心主干課之一，其理論性、實踐性和工程性都很強，通過課程的學習使學生掌握污水處理方法的基本理論、工作原理、設計計算和工程應用，從而合理地選擇污水處理工藝并進行工程設計，以提高學生分析解決問題的能力、培養學生工程設計和解決實際工程問題的能力以及初步具備科學研究的能力。“線上+線下”的混合教學模式可以把學生由淺到深地引向深度學習。本課程注重資源整合，而塑造新的教學理念和教師定位課程則更加關注學生學到了什么而不是教師講了什么，隨時以社會需求為導向調整課程教學內容。研究在一定程度上為環境類人才培養提供了具體借鑒，進而推動該專業實現良性發展。做到學習理論、學習資源、學習環境以及學習方式的混合，打造“教師+學生+教材+網絡”的四位一體式模式，實現教學內容、思政素材、行業動態等信息資源的共享，實現了預期的教學目標。

一、內容與學時分配及教學環節設計

“水污染控制工程”課程“線上線下”混合教學的具體實踐對象為黑龍江科技大學大三年級環境工程專業本科生，共計64學時，為達到最佳教學效果，將該門課程分為水污染控制工程I和水污染控制工程II，每門課程32學時，兩門課程貫穿三年級上下兩個學期。目前本課程已經完成兩輪“線上線下”混合教學實踐。

在2019年之前“水污染控制工程”授課方式采用講授、啟發式的課堂教學。該課程涉及較多污水處理構筑物和工程設備，由于傳統的講授式教學立體畫面感較弱，造成學生理解困難、剖析不出內部結構等問題。在授課過程中還發現，由于學生對前序課程的掌握程度不高，再加上相關水污染控制設備內部結構較為復雜，想要真正掌握該課程需要較強的抽象思維和空間，因此直觀的講解方式導致學習效果不佳，而在2020年的“線上”教學中信息化彌補了很多“線下”教學的不足。如何打造更好的“線上線下”相結合的環境類一流課程、集合“線上”教學和“線下”教學的優勢、開展“線上線下”混合式教學是一個亟待解決的問題。

按照國家環境工程教學指導委員會建議，“線上”教學任務為課程總學時的20%—50%。本文以水污染控制工程II為例進行主要講解，依托智慧樹教學平臺，每部分教學內容均設置了“線上線下”授課環節，內容設置如圖1所示。教學資源“水污染控制工程”全部教學知識點視頻為黑龍江科技大學自主錄制，設置了30%比例的“線上”課程，主要包括膜分離部分的反滲透知識點、生物部分的生物處理基本理論、深度處理部分的過濾及污泥處理與處置部分的脫水知識點。設定“線上”課程主要針對理論性較強、不易被理解的知識點，部分采用的“線上”教學可充分發揮網絡資源優勢，將不易理解的部分通過動畫演示、視頻解說、模型等形式表現出來，加強了學生感官認識和深度理解。

課程教學環節設計關注教學內容與教學目標的契合度、教學方式對教學目標的支持度。設置“課前準備+水污染事件播報+知識點講解+互動環節+問題研討”等環節(見圖2)，每一教學環節融入不同的思政元素，實現全過程培養。水污染事件播報以小組為單位，選取具有代表性的水污染事件進行小組播報，典型事件如工業污染、農業污染或新興污染物，并且污染事件具有時效性，要以最新、最近污染事件為播報對象，結合了水污染治理技術，融入團隊觀點分析。同時啟發學生對于環境問題的關注與思考；知識點講解要根據教學目標，遵循OBE教學理念和全過程思政教育；互動環節課了解學生對知識點的掌握程度，“線下”教學可通過學生表情、狀態等掌握學生學習情況，“線上”教學則通過“搶答”“頭腦風暴”“彈幕”“投票”“搶答”等環節調動學生課堂積極性，調動課堂注意力；討論環節以問題導入或案例導入式為主，在課堂或“線上”進行問題式導入，讓學生通過基礎知識聯想進入相關問題，解決復雜工程問題和科學問題，從而快速引起興趣。

二、教學資源的構建

水污染控制工程為工程類學科專業課，注重對理論的理解和工程應用，在教學過程中資源構建注重解決復雜工程問題和貫穿思政教育。“線下”課堂教學模式的構建則根據原有的經典授課環節和調查問卷情況，結合新工科人才培養方案，全過程貫穿OBE教學理念和課程思政，打造經典“線下”教學模式。主要環節包括學時的確定、教學章節內容的確定、“線下”考核體系的確定和教學環節的確定。根據教學目標和畢業生要求達成度，“線下”構建模塊包括教學重難點、“線下”反轉課堂、學生討論、教師點評、師生互動互助、課外拓展、課程思政、“線下”評價體系等。本門課程“線下”資源“線上”課堂教學模式的構建根據2020年“線上”授課環節和調查問卷情況，同樣結合新工科人才培養方案，貫穿OBE教學理念和課程思政，“線上”教學模塊區別于“線下”，注重學生參與性與自主性。“線上”模塊構建包含平臺功能確定、“線上”資源的優化整合、“線上”教學內容的確定，“線上”討論和師生互動、學習任務的發布與檢查回饋、“線上”課程思政、課外拓展及“線上”評價體系建立等內容。開放并覆蓋了全部教學視頻43個，總時長達800分鐘，全部課程采用PPT、電子版教材和知識點思維導圖，同時開設了“水污染事件播報”案例庫模塊、“課程思政”板塊、“水污染新技術和工程案例解析”模塊、“課內演示實驗”模塊。目前“線上”資源已達到100項，并在持續更新補充中(如圖3所示)。

三、課程思政育人途徑與育人目標構建

在實際授課過程中，我們發現構建思政內容依舊存在一些問題，如課程思政與知識點結合的深度不夠、課程思政依舊帶有“刻意融入”色彩、內涵和高度挖掘不夠等。針對這些問題，結合“線上線下”混合式教學特點和優勢，深度挖掘與優化如任務、方針、內容、主體、關鍵、方式、目標等七方面內容。挖掘課程思政元素主要通過分析課程思政內涵、探索教學方法、實現知識傳授和價值引領的有機統一，從而培養能夠擔當民族復興大任的時代新人。

本課程依據“知識目標+能力和素質目標+情感和價值觀目標”三位一體的課程思政建設理念，將知識點與思想政治教育有機融合，以“課堂教學+課外活動”兩條渠道，打造“線上+線下”思政育人平臺，實現立德樹人目標。近年來，根據專業和課程自身的學科特色及優勢，課程實施過程中充分提煉學術內涵，挖掘思政元素與專業知識的結合點，進行“思政寓課程、課程融思政”式的設計，將科學精神、工匠精神、愛國情懷、法律意識和社會責任感等思政教育滲透到“課內課外、線上線下”教學全過程。打造“課內+課外”相結合的課程思政育人思路，如將“水污染事件播報+知識點講解+互動環節+問題研討”等環節融入思政教育，“課內教學+課外環保”主體活動同步推進；在全國高校新工科建設的大背景下，將思政要素貫穿課堂教學與課外活動全過程，課內外實現全方位、全過程育人，力求真正做到價值觀層面的精神指引融入專業知識教學中的“春風化雨、潤物無聲”。課程思政實施思路及思政育人目標如圖4所示。

四、多維度形成性評價體系的構建

多維度形成性評價是OBE教學理念的重要組成部分，也是我國“新工科”建設中著重強調的學生培養的重要環節。基于產出導向(OBE)的工程能力要求，“水污染控制工程” 課程確定了四個教學目標。教學目標1：系統掌握污水物理化學處理方法、生物處理方法、深度處理方法的基本概念、基本原理、處理工藝及應用，掌握污泥的處理與處置基本方法，并將其應用于水污染控制工程問題的分析及具有解決復雜環境工程問題的環節；教學目標2：通過文獻檢索、資料查詢及運用現代信息技術，利用所學的基礎知識和基本原理，根據污水的特點和性質，結合相關規范要求，識別和判斷水污染控制工程中的關鍵問題,分析水污染問題的原因，提出合理的解決方案；教學目標3：能夠了解水污染控制工程新技術，掌握污水處理工藝方法， 能夠根據污水特性和水環境區域污染防治特征，針對水污染控制工程問題進行剖析、研究和評價，選擇合理的處理工藝單元，進行工藝分析和設計計算，進而根據水污染控制目標提出有效的解決方案；教學目標4：使學生具備國際視野，對水污染領域的國際狀況和發展有所了解，能對當前熱門的污水處理新工藝、新技術及新型水污染問題發表個人觀點及看法，具備國際交流能力和國際合作意識。

本課程考核方式包括過程考核和結果考核相結合模式，過程考核包括課堂表現與問題研討、作業、課程報告、水污染事件播報等，結果考核為期末考試。平時成績占40%，包括作業(15%)、 課堂表現與研討(5%)、課程報告(10%)、 水污染事件播報(10%)；期末考試占60%。課程形成性評價考評方式與所占比例如表1所示。

表1 課程考核方式

“水污染控制工程”課程考核針對混合教學模式特點，建立“線上線下”學習資源，打破學習的空間性，同時構建多維度形成性評價體系，課程考核形式多樣，評價內容全面，符合“新工科”人才培養特點和“水污染控制工程”學生學習規律。本研究對混合式教學模式實踐研究具有一定的借鑒意義。