線上線下混合教學模式融于“環境工程原理”課堂中的建設實踐*

郭耀萍，宣 鏗，徐玲玲，郭亞丹

(東華理工大學水資源與環境工程學院，江西 南昌 330013)

“環境工程原理”是高等院校環境工程專業的一門重要的專業基礎課，其主要講述環境凈化與污染控制工程的基本理論和技術原理，以及工程設計計算的基本理論和方法，具有非常強的理論性、系統性和實踐性特點[1-2]。同時，污染控制裝置的基本類型和基本操作原理，是一個環境工程專業以及相關專業技術人才必備的專業基礎知識，理論與實踐結合緊密，起著由基礎課向專業課過渡的橋梁作用[3]。但是《環境工程原理》這門課程涵蓋復雜的推導計算與設計內容，具有知識點多、公式繁雜、概念多、易混淆的特點，再加上東華理工大學環境工程專業環境工程原理的課時安排較少(56學時)，使得老師教授過程較難、學生學習難度較高。因此，如何提升教學質量，如何培養學生由“純理論”向“實踐”思維的轉變，如何為國家培養出優秀的環境保護人才，無疑成為“環境工程原理”教學中的一大挑戰。

近年來，在當前信息化的大背景下，線上教學越來越受到教育工作者的青睞和關注[4-5]。其通過摒棄傳統的以教師為中心的教學觀念，實現教師的角色由知識的灌輸者變為教學的組織者和學習的引導者，可有效提升教學質量。更重要的是，線上教學可突破傳統課堂的時間與空間限制，利用碎片化時間，使學生隨時隨地都可以便捷學習，提高學習效率。基于此，由筆者、宣鏗、徐玲玲、郭亞丹組建的教學團隊在環境工程原理教學過程中實踐了一種線下教學為主、線上教學為輔的線上線下混合教學模式，以期最大限度地調動學生的自主學習能動性和學習積極性，提高學生學習質量，提升學生分析解決實際工程問題的能力，為國家輸送優秀的專業技術人才。

下面本文將系統闡述“環境工程原理”線上線下混合教學模式的實施過程。

1 《環境工程原理》課程線上線下混合教學具體實踐

以東華理工大學環境工程專業2019級本科生為教育對象，教材采用高等教育出版社出版、胡洪營教授主編的《環境工程原理》(第三版)，該教材是“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材，得到許多高校的認可。具體實踐對象包括4個班，共計95人。課程共計 56 學時，每周兩次課 4 學時，共計 14 周，具體教學實踐時間為 2021 年 3 月至 2021 年 6 月之間。根據課前-課中-課后學習內容、完成任務的不同，具體的實施過程采取線上-線下-線上線下結合路線。

1.1 線上平臺建設

選擇“超星學習通”軟件作為線上平臺輔助“環境工程原理”教學。線上平臺建設開設了課件、課程輔導資料、作業庫、討論區、試題庫、測驗區。教師將教學PPT、與教學知識點相關的網絡資源發布于超星學習通平臺，供學生課前下載和學習，提升學生的自主學習能動性；設置課后作業題和討論環節，加強師生互動，提高學生參與度，調動學生積極性；設置測驗環節，實時把握學生學習狀態及對知識點的理解與掌握，及時了解并解決學生學習過程中存在的問題。

1.2 具體實施過程

1.2.1 課前準備與預習實踐

課前教師將課程資源發布在線上平臺，學生通過平臺預習課堂的知識與內容。由此，讓學生大概了解課程的主要知識點以及難點，會使得課堂上的教學更具有針對性。在此實施過程中，考慮到線上學習具有：(1)學生學習過程和效果難監控；(2)建立的是一種虛擬環境的人際關系等兩方面的局限性，并未將課程內容的預習設置為任務點。關于線上預習學習的效果考察主要放在課堂教學中，由此，既促進師生間真實的交流與互動，更能提升學生的自主學習能力。

具體實施，以第八章吸收為例。提前將吸收章節PPT、實際工業吸收操作視頻及知識點清單發布在學習通平臺，要求學生根據清單中提出的問題實施預習。具體清單如下：(1)何謂吸收操作？吸收如何分類？(2)物理吸收的熱力學主要討論哪些問題？(3)雙膜理論要點包括哪些？(4)如何討論化學吸收平衡關系？(5)如何推導填料塔吸收過程的物料衡算與操作線方程？由此，學生從清單中初步獲得本章知識點，做到心中有數。當學生帶著問題學習時，根據自身能力，可初步判定本章重點與難點，從而使課堂學習更具針對性。

1.2.2 課中線下教學實踐

利用10 min，采取搶答和提問的方式考察學生對線上預習知識和內容的理解掌握程度，讓學生指出自己心目中認為的簡單點、難點與重點，根據學生的反饋信息，教師對本節教課的知識點劃分為三等級，分別是(1)概念性強、容易理解、學生反饋較好的知識點；(2)部分學生掌握較好，部分學生認為模棱兩可的知識點；(3)絕大多數同學認為內容深奧復雜、很難理解的知識點。針對不同的知識等級，教師采取不同的教學方式進行課堂教學。

以《環境工程原理》第八章吸收為實踐例。本章共有四小節，內容繁多、知識點難度參差不齊，需要2.5次課，共5個學時。其中第一次課需要完成的學習內容包括第一節吸收的基本概念和第二節物理吸收，本次課共有四個知識點，分別是吸收的定義與應用、吸收的類型、物理吸收的熱力學基礎、物理吸收的動力學基礎。

下面以本次課的實踐過程為例，具體介紹課堂教學實施過程。正式上課前提問學生兩個問題：(1)何謂吸收？吸收類型有哪些？并舉例說明；(2)對照課前發布的知識點清單，從個人角度出發，指出本章重點與難點，并簡要闡述你已經獲得的信息？根據學生的回答情況，教師可以確定絕大多數學生對吸收的定義與應用、吸收的類型這兩個知識點掌握程度較好。針對這種情況，讓學生利用5 min自主討論或互相提問，以加深對知識點的理解與記憶。由此，活躍課堂學習氣氛，極大地提高學生的積極性以及學習興趣。討論結束后，教師針對這一內容強調突出重點，并建議學生課后自行查找資料，列舉實際生產過程中涉及到的吸收工藝，不僅拓寬知識面，還能理論聯系實踐。

對于物理吸收的熱力學基礎這一知識點，根據學生的反饋信息，教師可以大致確定有部分同學能夠理解亨利定律這一概念，推導不同表達形式的亨利定律之間的常數換算關系，并能領悟相平衡關系在吸收過程中的應用。而部分同學針對這些知識點比較迷茫，只能達到一知半解的程度。針對這種情況，教師秉持“學生為主體”的原則，讓反饋較好的學生講課，講解內容主要包括氣液平衡、亨利定律推導以及相平衡關系在吸收過程中的應用。學生講述完以后，可以向其他同學發起提問。與此同時，其他學生也可以向講課的同學提出問題或針對某一知識點發表不同的意見和看法。這一過程主要是學生之間進行提問、簡答研討。此后，教師綜合學生觀點，進行糾錯答疑、歸納總結、凝練重點。由此引導學生自發學習與思考，既鍛煉學生的心理素質，又激發學生的創新力，同時提升學習的目標性和時效性，從而提高教學質量和效率。

對于物理吸收的動力學基礎這一知識點，學生反映這部分內容公式繁多、推導復雜，甚至不能深層次理解雙膜理論，整體感覺知識雜亂，容易混淆。針對這種情況，教師針對知識點進行講解，剖析重點與難點，極大地提升學習效率。具體實施如下：

問題導入：某一燃煤發電廠排放的廢氣中含有SO2氣體，工廠以清水為吸收劑，采用物理吸收方式凈化該尾氣，但是凈化效果較差。問：提高煙氣凈化效果的措施？(激發學生的求知欲及學習興趣)

內容講解：要想解決上述工程案例的問題，首當其沖應該熟知具體的傳質過程，由此引出本節內容：(1)描述物理吸收操作中的傳質過程，重點指出氣-液相界面和界面附近流體流動狀態和傳質過程很復雜這一事實。(2)復雜問題簡單化，引出 “雙膜理論”模型，將相際傳質過程簡化為穩態分子擴散過程。(3)導出傳質速率方程：先從兩相的分傳質速率著手，說明傳質推動力與傳質阻力，再以穩態傳質為前提，引出總傳質速率方程。(4)導出傳質阻力方程，分析傳質阻力控制因素。

學生討論：在學習了前敘內容的基礎上，回歸到工程案例，讓同學們分組討論提高煙氣凈化效果的措施。

課程總結：通過正確合理分析提高煙氣凈化措施，讓學生對知識點的理解更為深入透徹，并且培養了學生應用理論知識解決實際工程問題的能力。

1.2.3 課后線上線下鞏固實踐

課后內容鞏固是極其重要的一環節，不僅是對學習效果的檢驗，更是對知識點掌握度的加強。在此次實施過程中，課后鞏固實踐包括線上線下兩部分。其中線下主要是計算題，以課后習題為主，學生在作業本上完成，要求學生列出詳細的計算步驟。由此，一方面培養學生嚴謹的治學態度，另一方面有利于教師明確學生出錯點及難點，為后續針對性講解奠定基礎。線上鞏固實踐包括三方面，分別是課后習題講解視頻、討論、測驗。鑒于東華理工大學《環境工程原理》這門課程課時少，但課后習題難度大，作業題沒有占用課堂時間講解。為解決這一問題，教師根據學生作業情況，針對性的建設了課后習題講解視頻，上傳到平臺，供學生自行學習。考慮到這門課程理論聯系實踐緊密，教師設置一些與實際工程應用相關的問題供學生討論，提升學生自主分析問題、解決問題的能力。出于這門課程內容繁多、知識點瑣碎的考慮，教師將每篇的知識點以客觀題的形式系統歸納總結，作為測驗卷上傳至平臺，并要求學生在規定時間內完成測驗，平臺自動打分。由此，讓學生進一步深層次清晰掌握這門課程的知識點、重點與難點，為后續專業課的學習打下堅實的基礎。

1.3 考核實踐

科學、合理的考核體系不僅是檢驗教學質量的標準，還能起到督促學生主動學習的作用。本次實施過程中，圍繞線上線下教學實踐為核心開展考核體系構建，執行40%過程考核+60%期末考試的考核體系。其中過程考核包括五部分，分別是10%出勤，體現在學習通平臺簽到；10%課堂表現，主要體現在課堂教學實踐中學生自主討論環節；15%問答，主要體現在課堂前10 min教師對學生在線上預習情況考察提問中；15%專題討論，體現在線上平臺發布的討論題；25%計算作業，體現在課后習題的計算情況；25%的章節測驗，體現在線上平臺發布的測驗題。與傳統的30%平時成績+70%期末成績的考核體系相比，其主要特點在于過程考核的占比提高、組成部分增加，由此過程與結果并駕齊驅，既實現考核過程的全覆蓋與合理信，又避免學生期末突擊的不良習慣。

2 結 語

《環境工程原理》作為環境工程專業的核心課程和專業基礎課，起著由基礎課向專業課過渡的橋梁作用，可為我院《水處理工程》、《大氣污染控制工程》等后續專業課程的學習打下基礎，為從事工程設計工作奠定理論基礎。因此扎實學好這門課程是非常重要且必要的。本次實踐緊緊圍繞我校這門課程的實際情況，通過引入學習通平臺，對傳統的教學方式進行改革。實踐過程表明線上線下混合式教學模式融入“環境工程原理”這門課程，極大地調動了學生的積極性，更容易使學生準確掌握知識點。同時在一定程度上提升了學生自主學習能力、分析并解決實際問題的能力。但是實施時間較短，仍處于探索階段，本次改革有許多不完善的地方，還需后期不斷改進。