基于雨課堂的環境監測與評價線上教學研究

丁曉倩 李亞嬌 鞠 愷 馬保成 楊國紅

西安科技大學，陜西 西安 710054

環境監測與評價課程包含水、大氣、固體廢物、土壤等環境監測方案的制訂，樣品的采集和保存，樣品預處理與指標檢驗，應急監測與自動監測，數據處理和質量保證，還包括環境法規與環境標準、環境影響評價程序和方法、項目工程分析、環境要素現狀評價與預測等，內容較多，涉及面較廣，涵蓋了化學、物理、生物、環境等多門學科知識，是一門具有較強理論性和實踐性的課程。通過這門課程的學習，可使學生掌握環境監測與環境影響評價的基礎理論與技術方法，培養學生具有開展環境監測和環境影響評價工作、解決復雜工程項目環境問題的能力，可以提升給排水科學與工程專業學生的就業競爭力，拓展就業范圍。因此，在本門課程的教學過程中，教師需要不斷優化教學內容、改革教學模式，以提升教學效果。

傳統教學一般采用“滿堂灌”“填鴨式”的上課模式，課堂枯燥沉悶，無法引起學生的學習興趣。基于互聯網技術，在線教育的涌現改變了傳統課堂的教育理念和方法，為教師改革教學方法提供了良好的契機和平臺。雨課堂是學堂在線和清華大學共同研發的智慧教學平臺，可以實現師生多元實時互動和課堂數據統計分析，使教學更加便捷。課題組結合西安科技大學給排水科學與工程專業課程的教學情況，從教學內容、課程建設、教學方法和考核方式等方面進行了改革，并對比傳統教學效果，分析了采用雨課堂的線上教學模式進行環境監測與評價課程教學的效果。

一、教學內容改革

由于環境監測與評價這門課程由環境監測和環境影響評價兩門課程合并而來，使用兩本教材，內容較多，而課時僅有32學時，教學課時明顯不足。因此，需要對課程教學內容進行合理編排。

針對給排水科學與工程專業的特點，在環境監測方面，主要學習水和水質相關的監測方案制訂、水樣采集、保存和預處理、水質監測指標的測定及水環境污染生物監測、地表水和水污染源連續自動監測、環境監測管理和質量保證等；在空氣和廢氣、固體廢物、土壤、生物和物理性污染監測方面，可在學習了水和水質監測之后安排學生自學。有了課堂學習內容做基礎，自學內容可觸類旁通，學生較容易理解。在環境影響評價方面，環境法規和環境標準部分重點學習與水環境和水污染相關的內容；環境影響評價程序和方法及建設項目工程分析適用于所有的環境要素，也要重點學習；以地表水環境影響評價為主，結合案例集中學習環境要素的現狀評價和預測評價方法，可安排學生自學大氣、聲、固體廢物、生態環境影響評價，學生對環境風險評價和規劃環境影響評價可簡略了解。給排水科學與工程專業的學生在學習這門課程之前，已學習了水文水資源、水質工程、水污染控制、水分析化學等課程，為學習水環境監測和評價奠定了基礎。同時，學習水環境監測與評價，可使給排水科學與工程專業的學生更加完整地掌握水行業知識。

另外，由于采用線上教學的方式，課堂互動環節增多，課堂教授內容必將減少。因此，采用雨課堂平臺進行授課時，教師首先需要縮減教學內容，集中學習重點和難點，但不減弱學習內容的系統性和銜接性。例如在學習水質指標的測定時，由于多種金屬均采用同一種檢測方法進行測定，如汞、鎘、鉻均可使用分光光度法測定，教師只要講授汞的分光光度法測定原理、過程和要點即可，其他元素的分光光度法測定可以點帶面，簡略講授。這就要求教師從宏觀上對需要學習的內容進行整合和取舍，以具有邏輯性的知識點為主線進行講授。環境影響評價部分要注意評價標準和導則的及時更新，結合當今環境學科中的新理論、新方法，進行內容講授時要注重理論聯系實際、學以致用。由于本課程涉及環境監測和環境影響評價兩部分內容，教材是分離的，在課程內容設計上應注重環境監測與環境影響評價的結合，梳理清楚環境監測在環境現狀評價和影響預測評價中的作用，以及環評報告設置監測計劃的要求等。

二、課程建設改革

環境監測與評價是一門具有理論性和實踐性的課程，但是由于課時有限，本門課程在西安科技大學（下稱我校）并未開設實驗等實踐環節。為了讓理論知識和工程實踐相結合，本門課程借鑒了一些工程案例，盡可能地讓學生得到實踐鍛煉。比如在環境監測環節，教師會要求學生模擬地表水環境監測方案的制訂過程，為西安市第三污水廠的納污河流——浐河制訂河流環境監測方案。學生通過查找基礎資料，對浐河進行監測斷面劃分，設置采樣點和采樣頻率、時間，并設計取樣方法、樣品保存注意事項，明確監測項目及水質測定方法等，得到了全過程鍛煉，制訂的監測方案具有工程可操作性。在環境影響評價環節，以水環境評價為例，結合工程案例授課，使學生通過案例來理解和鞏固環境影響評價工作的過程與方法。另外，安排感興趣的學生參與教師主持的環境影響項目橫向課題，積累項目工作經驗，培養學生獨立開展環境影響評價工作的能力。

由于課程未設置實驗教學環節，可在課堂教學中為學生播放演示實驗。借助網絡平臺，教師可搜集水樣的消解、COD的測定（重鉻酸鉀法）、氨氮的測定（分光光度法）等實驗的視頻，在講解該部分內容時播放。教師也可以制作氣相色譜、液相色譜等精密儀器的水樣測試過程動畫視頻并播放給學生看，讓學生直觀認識水質指標測定過程，同時提高學習興趣。另外，可使用慕課資源中的微課視頻開闊學生眼界，引導學生獨立思考。最后，還可以結合生產實習階段學生接觸到的污水廠氨氮、溶解氧等連續自動監測設備，理論聯系實際地分析自動連續監測系統的工作原理、組成及功能。多方面的課程內容建設，可有效補充本門課程缺乏實踐環節的不足。

三、教學方法改革

傳統教學以教師講授與多媒體教學相結合的方法為主。這種教學方式使得課堂沉悶乏味，無法調動學生的學習主動性。環境監測與評價課程以雨課堂為教學平臺，采用“七步教學法”理念，使教師、學生獲得了較好的授課及上課體驗。

（一）課前準備

上課前向學生推送上課提醒與預習要求，教師可查看發布內容的閱覽數量，了解學生對該部分內容的重視程度和學習態度。教師上課前發布上課提醒，學生使用雨課堂簽到，節省出勤點名時間。

（二）課前回顧

開始上課后，通過回顧上節課學習內容和課堂提問的方式了解學生對上節課所學知識的掌握程度。重點關注上節課結束后課堂評價較差的學生，使其引起重視。

（三）課中講授

教學時，每講授一個知識點（15～20分鐘），即安排學生限時答題、自由投稿或分組討論，這樣就使學生的參與度較高、課堂氣氛緊張而活躍。教師對課堂答題的得分情況和投稿、討論內容進行反饋，充分調動學生積極性，使學生主動地參與到課堂教學中。教師也可使用彈幕功能對學生的聽課情況進行實時了解，與學生及時溝通。

（四）課堂結束

每節課結束時，進行重點和難點的回顧與強調，可安排1～2 道課堂測試題，考查學生的學習效果。布置必做作業的同時，提出思考和實踐題目，為學有余力和感興趣的學生提供拓展學習的方向。學生可對這部分教學內容進行收藏，供課后學習和考前復習使用。

（五）答疑輔導

上課過程中，學生對不易理解的內容可標記“不懂”，教師可及時查看，并對這部分內容進行補充講解；課堂結束后，教師可下載、分析課堂數據。對于雨課堂標記出的“預警”學生，教師可及時與其溝通，了解其上課所遇困難和學習態度，給予鞭策和輔導；對于課堂評價為“優秀”的學生，下節課課堂回顧時可予以表揚和鼓勵。

（六）課后作業

通過雨課堂發布課后作業并設置截止時間，同時可用語音解釋、強調作答方向、作答要求；學生上傳的作業內容，教師可通過雨課堂進行批改，并記錄批改過程；對于發布的觀看課件和視頻的作業，教師可查看學生的觀看進度和完成率。另外，教師可對課后作業做出評價，發小紅花鼓勵或發回重做等，學生能實時收到作業得分和教師評價，從而及時修改和訂正。

（七）作業反饋

一節課結束后，教師可以對優秀作業進行保存，下節課時對優秀作業進行雨課堂投屏展示，以激發學生的學習積極性。雨課堂對課后作業的統計分析，能讓教師快速了解學生的整體掌握情況，節省精力和時間。

另外，教師可在課程學習開始前使用雨課堂發起投票，了解學生對本門課程學習內容的關注方向、對學習方式的偏好和線上學習的困難，真正做到“以學生為中心”。

四、考核方式改革

環境監測與評價課程考核貫穿學生學習全過程，由平時成績、期中成績和期末考試成績三部分組成，分別占期末總評成績的20%、10%和70%。期中考試采用大作業（實踐題）形式，期末考試為開卷考試。

傳統的平時成績評分標準主要包括考勤、課后作業和少量課堂提問。由于課堂提問未進行量化，教師難以準確評分，學生整體平時成績的區分度不大。以我校給排水科學與工程專業2016 級學生（傳統教學模式）的平時成績為例，60～69 分的學生人數占比為0%，70～79 分的學生人數占比為6.35%，80～89 分的學生人數占比為20.63%，90～100 分的學生人數占比為73.02%，大多數學生的平時成績為“優秀”和“良好”，學與不學沒有太大區別，因而無法調動學生參與課堂互動的積極性，學生學習主動性較差。

使用雨課堂平臺進行教學，由于設置了課堂測試、小組討論、自由投稿環節，學生可參與的環節增多了；且雨課堂可自動記錄每個學生在課堂上發送的彈幕、投稿條數和測試答題的具體得分，以及課后觀看微課的時長和電子課件的進度。因此，學生在每堂課上的具體表現與收獲均可量化。當課程學習結束，將學生上述所有課堂和課后數據進行統計整理，即可得到詳細量化過的平時成績，這樣得來的平時成績也更有區分度。以我校給排水科學與工程專業2017 級學生（雨課堂線上教學模式）的平時成績為例，60～69 分的學生人數占比為13.33%，70～79分的學生人數占比為23.33%，80～89分的學生人數占比為48.33%，90～100 分的學生人數占比為15.01%，成績的分布更加合理，可真實地反映學生的學習態度和學習能力。

在平時成績中，考勤、課后作業（書面作業、學習任務）和課堂表現（彈幕、投稿、討論、答題測試）的得分所占的比例分別為20%、40%和40%。教師在開課前將平時成績的打分依據告知學生，并及時反饋課堂答題和課后作業、任務的得分情況，可調動學生的學習主動性，活躍課堂氣氛，改善學習效果。

五、教學效果分析

在實施了調整教學內容、完善課程建設、使用雨課堂平臺、優化成績考核等一系列改革措施之后，我校2017 級學生的環境監測與評價課程期末考核結果相對于2016 級有了明顯提升：2016 級學生總評成績平均分為75.24分，及格率為92.06%，“優秀”和“良好”成績占比為39.68%；2017 級學生總評成績平均分為78.80 分，及格率為100%，“優秀”和“良好”成績占比為56.67%。“優秀”和“良好”成績占比的增多表明，采用雨課堂平臺進行教與學之后，學生在課堂上能更加積極、主動地學習，打牢了基礎，比僅靠考試前“臨陣磨槍”掌握的知識更多。經過優化設計的教學內容和課堂模式也讓想學好、能學好的學生充分利用了課堂時間，提高了學習效率。

六、總結

借用雨課堂平臺進行線上教學，同時改革教學內容、課程建設和考核方式，可以活躍課堂氣氛、提高學生的參與度，進而提升教學效果。但是由于在線上教學時教師無法面對面地對學生進行監督，存在個別學生簽到后睡覺不聽課、手機搜索答案后再答題、邊看微課邊玩手機等行為。教師需要做好教學設計，盡可能讓更多的學生認真地參與到每個教學環節中。我們可借鑒線上教學的優點，將線下教學與線上教學相結合，實現混合式教學；還可進一步優化考核方式，提高平時成績在總評成績中的比例，逐步實現具有科學性的教學設計、新穎的教學模式、完善的考核方式，信息技術與課堂教學高度融合，教學成效顯著等特點的課堂。