新工科背景下水污染控制工程混合式教學

孫彩玉，宋志偉，潘宇，李立欣，韓佳慧，劉平

新工科背景下水污染控制工程混合式教學

孫彩玉1，宋志偉1，潘宇1，李立欣1，韓佳慧2，劉平2

（1. 黑龍江科技大學 環境與化工學院，黑龍江 哈爾濱 150022；2. 中國環境科學學會，北京 100082）

在新工科背景下，結合學校辦學定位和辦學特色，以一流課程為目標，依托智慧樹教學平臺，水污染控制工程課程教學采用“線上+線下”混合式教學模式，構建了2個平臺和2個渠道的“2T”混合式教學模式．整合建立線上線下教學資源，改革教學方法，融入課程思政，構建有“8+8”課程思政體系，建立了多元化成績評價模式，取得了較好的教學效果，為建設“線上+線下”混合模式課程提供借鑒．

水污染控制工程；“線上+線下”混合教學模式；新工科

面對新興產業和新興科技的飛速發展，傳統的工科培養理念已不能完全適應社會發展的需求．高等院校工科專業是培養工科人才最重要的基地，然而工程教育進入傳統工科教育實踐模塊內容滯后于產業發展的階段[1]．“新工科”概念于“十三五”開局之年提出[2]，在“新工科”建設教育理念提出的次年，教育部推出“新工科”建設行動計劃[3]，工程教育要以專業認證為手段，以國家創新驅動為發展戰略，最終達到高質量人才培養的最終目標[4]．“新工科”人才培養要立足國家需求和業態需求，對于高校而言，培養新工科人才就要立足于專業和課程[5]，把課程建設作為落腳點，新工科建設的本質是人才培養，服務國家戰略發展新需求，強化實踐創新創業能力．

線上教學具有獨特的優勢，其打破了時間與空間的限制[6]，體驗了“互聯網+”支持下的教育過程與效果[7]，“線上+線下”混合式教學目前已經成為普遍的教學模式，被多數高校教師采用，也為新工科人才培養提供了更佳的教學模式[8]．高等教育引領的“教育轉型升級”“教育生態重塑”“高校課堂革命”的呼聲高漲[9]，致力打造混合式“金課”更是推動高校實施“新工科”教育改革的主要載體和具體路徑[10]．

本文以黑龍江科技大學環境工程專業2017，2018，2019級本科學生為授課對象，介紹水污染控制工程課程基于智慧樹教學平臺的線上線下混合教學模式的思考與實踐．水污染控制工程是環境工程專業的核心課，以OBE理念為導向，采用線上線下混合式教學模式，依據“知識+能力+素質”三位一體的課程建設目標，結合學校應用型人才培養辦學定位，確定課程目標．

1　水污染控制工程課程目標

水污染控制工程課程注重結合實踐性和應用性的特點，以學生為中心，以OBE理念為導向，立足新工科人才培養需求，結合特色應用型人才培養定位，以一流專業建設為目標，確定4個課程目標．

課程目標1：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，并能將其用于水污染控制工程問題的分析．

課程目標2：能夠通過查閱文獻及相關資料，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．

課程目標3：能夠理解污水處理基本原理和技術方法，根據污水特性和水環境區域污染防治特征，通過水質分析，選取合理的工藝單元，進行工藝方案的積水分析和設計計算．

課程目標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．

其中課程目標1體現知識目標，對應對知識體系的掌握．課程目標2，3體現能力目標，能熟練運用水處理工程知識、技術原理，利用現代技術工具，解決水處理領域的復雜工程問題；能將創新意識和可持續發展理念融入工程實踐．課程目標4應為素質目標，厚植生態文明理念；培養法律意識、團隊意識；勇于探索、敢于創新的工匠精神；具備國際視野、愛國情懷；提升社會責任感與專業使命感．

2　“線上+線下”混合式教學模式的實施

采用線上線下混合式教學模式，依據“知識+能力+素質”三位一體的課程建設目標，構建了“課內-課外”2條渠道（Two channels），“線上-線下”2個教學平臺（Two platforms），即“2T”混合式教學模式．其中，教學設計、平臺、環節、渠道等與課程具體目標相對應（見圖1）．

2.1　課內“線上+線下”混合教學實施

水污染控制工程課程于2021年在智慧樹教學平臺上線，線上設置包括在線教程、見面課、課程資源、課程公告、互動問答、作業測試和考核標準等模塊，同時具備調取學習進度、分析學情等模塊．線上教學過程包括4個模塊，即學習任務發布、課程視頻學習、線上自學測試、師生交流研討．根據教學目標和授課計劃，教師于課前在線上發布思考和預習任務，提供工藝技術、教學案例等學習資料．學生帶著問題在課上自主學習教學視頻，完成線上測試．根據線上授課內容，教師在課程論壇上發布討論專題，學生查閱資料，聯系所學理論，發表觀點，師生-生生之間交流互動．

線下教學包括4個模塊，即水污染事件播報、知識點講解、師生互動研討、創新思維拓展訓練．講練結合，幫助學生突破對重點難點的理解和掌握，實現理論到實踐的思考與應用．

課內線上教學實施過程中的共享課程視頻學習、學生自學測試環節以及線下教學中的知識點講解模塊為實現課程知識目標服務．同時，師生交流研討、互動問答環節、創新思維拓展模塊能極大程度地鍛煉學生的自主學習能力、創新能力、表達交流能力和運用理論分析解決復雜工程問題的能力，很好地實現了課程能力目標．

圖1　水污染控制工程混合式教學設計

2.2　課外“線上+線下”混合教學實施

線上定期組織學生聆聽院士、專家線上報告，提升專業認同感和自豪感，樹立大國工匠精神．線下包括2個模塊，即企業專家講座和環保主題活動．聘請優秀校友、企業專家來校講座；定期舉辦環保主題活動，依托世界環境日、世界水日、世界地球日等，組織開展環保知識競賽、世界水日、環境書法大賽等環保主題活動．課外的教學實施設計不僅拓展了學生對專業和行業領域的了解和認知，擴大了專業知識面，同時也有效激勵引導學生服務國家的責任擔當，培養學生的專業認同感、團隊精神和協作能力．因此，此教學模式的實施既保證了課程知識目標和能力目標的實現，也兼顧了素質目標，做到了“知識-素質-能力”三位一體協同育人．

3　課程思政的實踐與實施

水污染控制工程課程確立4個方面的思政目標：

（1）堅定學生理想信念，培養學生的愛國情懷、家國情懷以及當代青年的社會責任感與歷史使命感；

（2）培養學生勇于探索、勇于創新的科學精神以及專業認同感和專業使命感，開拓創新的職業品格和行為習慣，樹立大國工匠精神；

（3）培養學生勇于擔當、樂于奉獻的團結合作意識和團隊精神；

（4）培養學生的生態環保意識、法律法規意識和可持續發展理念．

課程教學設計中將思政元素與水污染控制工程知識點有機融合，將思政元素融入到教學內容和每一教學環節的知識點講授中，實現課程教學目標的同時，在專業知識的學習和專業技能的訓練中帶給學生價值觀層面的精神指引；課程構建收集的思政育人的元素內容豐富、形式多樣，更好地實現了情感和價值觀的培養，做到多層次、全方位育人．融入思政元素，強化價值塑造．在傳授知識的同時，全方位融入思政元素，厚植生態文明理念，培育社會主義核心價值觀．構建“8部分教學內容+8個思政元素”，即“8+8”教學內容體系．該課程思政體系構建與該課程的4個方面的課程思政目標相對應（見圖2）．

圖2　水污染控制工程課程“8+8”課程思政體系構建

4　教學資源組建與教學方法

4.1　教學資源組建

在線課程已在智慧樹平臺正式上線運行，建有線上教學視頻64個、思政教學案例20個、工程案例85個、工程視頻36個、國家級礦井水處理虛擬仿真教學平臺1個、污水處理廠構筑物/設備運行動畫演示視頻100余個，內容覆蓋大綱所有知識點要求；有相關標準、規范、手冊、參考書目、學術文獻等課程資源300余冊，長期合作污水治理實習基地12個，其中省外4個，省內8個，具有污泥處理處置廠資質的實習單位1個，向學生展示最新的環保理念、行業動態、政策法規、科技創新、技術應用、社會服務，充分體現課程的前沿性．

目前，線上課程已開設3個學期，授課對象為2017，2018，2019級，課程活躍度95%，討論區參與度達90%，學員輻射范圍較廣，線上資源使用率良好，有4所高校借鑒應用了“2T”混合教學模式，并使用了線上共享課用于補充線下課堂教學．

4.2　教學方法

水污染控制工程課堂教學組織實施過程中，以翻轉課堂為抓手，通過任務式、問題導向式、案例式、探究式等推進混合式教學改革；以解決復雜工程問題為導向，充分發揮實習基地產教融合作用，理論教學與工程實際接軌，全面培養學生的創新思維與實踐能力；以能力評價為目標，構建多元化考核模式，激發學生的學習熱情和活力．

5　“線上+線下”混合式教學課程成績評定

水污染控制工程根據“線上+線下”混合式教學特點，構建“4+2”多元化評價模式，即過程考核（占40%）、期末考試（占60%）．考核方式多樣，覆蓋內容全面，注重對學生知識運用能力的考查，評價結果課反饋，并有持續改進的相關機制．符合學生的認知規律，符合新工科背景下著重培養人才工程實踐創新能力的教育理念．其中過程考核內容包括：水污染事件播報（占10%）、課堂問題研討（占5%）、線上線下作業（占15%）、課程報告（占10%）；期末考試采用開閉卷結合形式，閉卷考核水處理理論基礎知識（占36%），開卷考核工藝設計計算（占24%）．

課程目標達成度計算按照教學大綱中各指標點為評價依據，首先統計各考核內容的得分情況，按照各考核項占該課程目標的多少計算權重，各考核項達成度是由該項樣本平均得分占總分多少得出，最后課程目標達成度由各考核項達成度與計算權重乘積之和求得．本課程通過學生的課堂表現、作業完成情況、期末考試成績來評價課程目標1的達成情況；通過課程報告、期末考試成績來評價課程目標2的達成情況；通過作業完成情況、期末考試成績來評價課程目標3的達成情況；通過水污染事件播報、期末考試成績來評價課程目標4的達成情況．評價方式與課程目標要求相匹配，考核方式評價細則與課程目標的對應關系見表1．

以2018級環境工程專業本科生成績為例，本門課程各課程目標達成度期望值為0.65，通過計算可知各課程目標評價結果均為達成，計算方法見表1．

表1　水污染控制工程2018級環境工程專業課程目標達成情況

根據2018級學生課程目標達成情況可知，學生課程目標3，4達成情況良好，本輪主要針對課程目標1，2進行持續改進．針對課程目標1的改進措施為，可增加日常訓練和基礎知識作業的比例；課堂上強化基礎知識的訓練，學生課余時間多加學習和復習課堂上不理解的知識點．在水污染治理實習中，強化訓練，針對不同水廠的不同工藝分類總結和講解，培養針對不同水質選取合理工藝解決問題的能力，全面開放線上資源，學生隨時調取學習視頻資源和測試環節．針對課程目標2的改進措施，在日常課程中，增加科技論文（報告）撰寫這一節內容．利用網絡定期向學生分享最新的國內和國際水污染方面文獻．培養學生規范撰寫專業論文的能力．針對工程設計計算能力薄弱問題，進一步精心設計大作業，增加對水處理工藝設計計算的訓練，著重系統講解活性污泥處理法和生物膜處理法．對于個別未到達期望值的學生，采取教師個別指導、重復實驗的方法，培養他們正確采集數據、處理數據、分析實驗數據的能力．

通過課程目標達成度進行課程質量分析，針對達成度不理想的課程目標，在教學內容、教學方法等方面進行持續改進和跟蹤分析，構建評價閉環，促進課程評價反哺教學，解決教學實踐中出現的問題，從而推動教學質量不斷提升．

6　結語

新工科網絡時代背景下，教師需要積極改變傳統的教學理念，轉變教學方式，向更適應新時代的教學模式躍進融合．本課程依托智慧樹教學平臺，結合地方特色應用型辦學定位遵循工程專業認證OBE教學理念，以一流專業建設為目標，本課程日后的改革方向和改進措施主要為4個方面：

（1）推進融合式教學改革．遵循學生中心理念，定期開展學情調查，進一步優化教學設計，使教學設計更貼近學生認知規律，提升學習效果．充分利用線上線下資源，探索“線上+線下”混合式教學，提升課程的實效性．

（2）推進課程思政建設．推進“以問題為導向、以實效為依托、以質量為核心、以特色為牽引”的課程思政建設與探索，提升思政育人效果．

（3）不斷優化知識體系．緊密圍繞社會熱點問題和最新研究成果，與時俱進地更新教學內容，優化知識體系，豐富課程線上線下教學資源，強化學生能力培養，加強課程團隊建設．

（4）加強教師研討交流，現代教學技能培訓，培育青年教學名師，建成省級教學團隊，提升團隊教學水平．

[1] 陸國棟，李拓宇．新工科建設與發展的路徑思考[J]．高等工程教育研究，2017（3）：20-26．

[2] 張朋，李曉艷，楊益，等．基于“新工科”理念的車路協同創新教學實踐平臺建設探索[J]．決策探索（中），2020（6）：80-83．

[3] 張曉燕．工程教育專業認證背景下的學生工作實踐與探索：基于南京航空航天大學的分析[J]．當代教育實踐與教學研究，2018（9）：173-174．

[4] 習近平．在北京大學師生座談會上的講話[M]．北京：人民出版社，2018．

[5] 徐曉飛，初佃輝．新工科背景下服務科學與工程專業建設及人才培養[J]．高等工程教育研究，2020（4）：48-53．

[6] 教育部．關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知[EB/OL]．（2018-08-27）[2019-11-13]．http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201809/t20180903_347079.html.

[7] 馬娟．后疫情時代高校教學新常態：混合式教學生態之重構[J]．開封文化藝術職業學院學報，2022（5）：99-101．

[8] 郭楠．工科背景下的教學創新方法探討[J]．教育教學論壇，2022（8）：145-148．

[9] 劉振天，劉強．在線教學如何助力高校課堂革命？——疫情之下大規模在線教學行動的理性認知[J]．華東師范大學學報（教育科學版），2020（7）：31-41．

[10] 黃建軍，馬文超．新工科背景下一流本科建設課程實踐教學改革[J]．高教學刊，2021（1）：16-19．

Water pollution control engineering mixed teaching mode under new engineering science background

SUN Caiyu1，SONG Zhiwei1，PAN Yu1，LI Lixin1，HAN Jiahui2，LIU Ping2

（1. School of Environment and Chemical Engineering，Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin 150022，China；2. Chinese Society for Environmental Sciences，Beijing 100082，China）

Under the background of the new engineering course，combined with the school-running orientation and school-running characteristics，taking the first-class course as the target and relying on the teaching platform of wisdom tree，the water dye control engineering course teaching adopts the online + offline hybrid teaching mode，constructs two platforms and two channels of “2T”mixed teaching mode．Integrates and establishes online and offline teaching resources，reforms teaching methods，integrates curriculum ideology and politics，and constructs “8+8”curriculum ideology and politics system．Sets up a multi-evaluation model and obtains better teaching effect，which can be used for reference in constructing online + offline mixed model courses．

water pollution control engineering；online and offline mixed teaching mode；new engineeringscience

1007-9831（2022）09-0100-06

X131.2∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2022.09.022

2022-05-12

黑龍江省教育科學“十四五”規劃重點課題（GJB1422118）；教育部新工科實踐與研究項目（E-CXCYYR20200920）；黑龍江高等教育教學改革項目（SJGY20210776）

孫彩玉（1986-），女，黑龍江哈爾濱人，講師，博士，從事環境工程研究．E-mail：suncaiyuscy@126.com