“水質工程學II”課程線上線下混合式教學模式改革探索與實踐

孟 多，肖 靜，董錦坤

（遼寧工業大學，遼寧 錦州 121000）

隨著信息技術的發展成熟與普及應用，高校網絡課程資源建設方興未艾。教育部印發的《關于一流本科課程建設的實施意見》中明確指出，從2019 年到2021 年，完成4000 門左右國家級線上一流課程及6000 門左右國家級線上線下混合式一流課程[1]。面向人才培養目標，培養學生綜合能力和創新思維，深度融合學科前沿知識、技能與現代信息技術，引導學生進行探究式和個性化學習的課程改革和建設已成為高校教育工作者面臨的重要課題。融合信息化、數字化教學模式的線上教學具有學習時間和學習地點靈活、學習工具簡單和可重復學習等特點，且采用的教學手段和教學技術豐富多樣，使課程富有吸引力，對激發學生學習的主動性和提升教學效果具有積極作用。同時，高校專業知識的內容和學習方法呈現增量化、多元化等發展特點，以“教”為中心的教學模式已經不能滿足時代要求，線上教學與線下教學相比更能激發學生學習興趣，更有利于培養學生的創新能力和實踐能力。

“水質工程學II”是給排水科學與工程專業一門重要的學科技術基礎課，涉及城市污（廢）水處理的原理、技術與工藝，課程的工程性和實踐性較強，要求學生通過學習既要掌握扎實的理論基礎，又要具備一定的實踐應用能力和專業素質，因此對教學方法和教學質量均有較高要求。根據新時代全國高等學校本科教育工作會議精神，高質量課程建設是深化教育教學改革的重要落腳點。為打破“水質工程學II”課程以教師課堂講授為主、學生參與度較低和自主分析能力較弱的現有局面，遼寧工業大學積極充實完善并建設網絡教學資源，鼓勵學生利用課下時間和碎片化時間進行自主學習，建設適合本校學生特點和培養需求的線上線下混合式教學課程及考核評價體系，切實提高教學質量，提升學生的創新能力和專業技能，這是“水質工程學II”課程教學改革的核心目標和建設方向。文章基于構建“水質工程學II”課程線上線下混合式教學模式的根本任務，對該課程線上教學資源建設內容、考核評價體系、線上線下混合式教學模式的探索研究等內容進行了闡述，并對初步實施改革方案的教學效果進行了反思。

一、“水質工程學II”課程線上教學的動因

充分利用信息化技術手段，依托豐富的網絡教學資源平臺建設線上課程，打造線上教學與線下教學相互融合的混合式教學模式，發揮網絡教學和課堂教學的協同優勢，對提升課程建設質量、創新教學方法和手段、全面提高教學質量具有積極作用，符合本科課程建設高階性和創新性的發展要求。“水質工程學II”課程教學的目的主要是使學生系統掌握城市污水處理的基本原理、工藝和設計方法，培養學生的專業技能和工程理念。學生自主學習、自主分析、實踐創新的實現度直接影響課程的教學質量。目前，“水質工程學II”課程面臨著學生培養模式和培養質量的改革需求，課程教學存在授課內容量大且抽象、授課學時少、教學方式不夠優化等現實問題，教學效率偏低導致教學內容只能點到為止，學生掌握知識不夠系統、深入，實踐能力和創新能力訓練有限。線上教學資源的建設與完善，是激發學生學習興趣和潛能、實現“以學生為中心”教育理念的有效手段。線上教學資源的建設，給學生提供了隨時隨地學習和練習的條件，增加了課程的學習學時，充分發揮了學生的主觀能動性，形成以學生“學”為主的教學模式，從而有利于培養學生的創新思維，增強專業認同感和責任感，促進學生全面發展。此外，遼寧工業大學給排水科學與工程專業正面向工程教育專業認證發展，專業認證對課程體系的設置、學生能力的培養提出了更高要求[2]。作為給排水科學與工程專業的核心主干課程，“水質工程學II”課程以有利于應用型創新人才的培養、提升學生就業的綜合競爭實力為目標，通過線上線下混合式教學模式的建立、優化教學方法和教學手段、強化過程性考核等途徑，側重對學生學習能力的培養，引導學生拓寬知識面并加深對知識理解，提高其實踐能力和創新能力，為實現就業和創業奠定良好的基礎。

二、“水質工程學II”課程網絡教學資源建設內容

（一）慕課教學平臺建設

慕課是學生開展自主學習的主要平臺，既可以達到預先學習的目的，也能夠讓學生隨時進行復習和強化學習。慕課的教學模式尤其適合“水質工程學II”課程的教學內容，通過語言表述、文字注釋、動畫演示、照片圖解等多種表達形式，可以形象、直觀、細致地展示污水處理過程、原理、工藝流程、構筑物結構及運行方式等教學內容，有利于學生掌握知識并加深理解。基于遼寧工業大學網絡教學平臺，結合課程內容結構體系、知識點的特點和難易程度，任課教師整合了教學大綱、教案、多媒體課件等教學資料，分析、篩選了重要知識點和工藝技術，利用智慧教室及錄課軟件錄制完成了17 節慕課，初步構建了“水質工程學II”課程的慕課教學平臺。已制作完成的慕課教學視頻章節及教學內容如表1 所示，基本覆蓋了課程的主要章節及核心知識，滿足了學生線上自主學習的要求。

表1 教學視頻章節、題目及主要教學內容

（二）擴充網絡教學資源

線上教學的教學效果主要取決于課程網絡教學資源的質量。多層次、多類別的教學資源，可以保證不同程度的學生都能夠學到適合自己深度和廣度的知識，也可以進一步激發學生自主學習的興趣和動力，從而有效提高教學質量和學習效果。在已有教學資源的基礎上，授課教師進一步補充和豐富了“水質工程學II”課程網絡教學資源，建立了面向“基本學習”“知識拓展”“能力拓展”3 個教學資源模塊的網絡教學資源庫，3 個教學資源模塊所包含的教學資源形式如圖1 所示。“基本學習”模塊可以幫助學生完成課程核心內容的自主學習和成果檢驗，方便學生了解自己的知識和能力盲區，有針對性地加強學習和訓練。“知識拓展”模塊中的練習題庫題型豐富，難度分層，深度遞進；設計案例包含污水處理構筑物的實際工程設計案例，配合使用動畫視頻及教輔資料，能夠加強學生學習的深度和廣度，實現知識拓展。“能力拓展”模塊以提升學生自主設計能力和專業技能為核心教學目標，引導學生接觸并體驗工程設計，全面訓練學生獨立思考、工程思維、運用所學知識解決實際問題等能力。3 個教學資源模塊穿插使用在不同的教學任務節點或教學方法實施過程中，學生可隨時使用、重復使用，不僅能夠提高學生學習的便捷性和主動性，有助于提高課堂教學效果，還能夠幫助學生拓寬知識面，有效提升專業技能和素質。

圖1 “水質工程學II”課程網絡教學資源組成及內容

（三）補充試卷題庫

根據遼寧省深化普通高校本科教學改革工作的要求，推進教考分離改革，以題庫制為主要形式。為使課程有計劃地實施教考分離工作，針對目前“水質工程學II”課程題庫內題量較少、題目類型較單一的缺點，綜合考慮面向工程認證的學生培養要求及課程教學任務，任課教師組織教研室人員進行了課程題庫建設。以“水質工程學II”課程教學大綱和考試大綱為主要依據，在已有試卷的基礎上，借鑒和吸收國內同類院校的考試試題、注冊設備工程師考試試題、研究生入學考試試題，結合教學中的重點和難點問題，對試卷命題的題型、試題質量、難易程度及廣度進行了調整和優化，大幅度縮減了客觀題比例，刪減一些純記憶類題目，增加案例分析、工程計算和工藝流程設計等題目類型，題庫的試題容量更大，覆蓋面更廣，重點更突出，側重訓練學生運用所學知識解決工程問題的能力，針對性更強，能夠實現期末考試的科學性、客觀性和有效性，起到全面考查學生學習效果和教師教學效果的作用。

三、建立實施全過程考核評價體系

課程考核方式是課程建設的重要環節，是評價教師教學效果和檢驗學生學習效果的重要手段，也是提高教學質量的重要措施之一[3]。線上教學的課程考核應注重過程考核，實施全過程評價，通過學習過程監控和試卷考核等方式綜合判斷、評價學生的學習效果和能力水平[4]。受新冠肺炎疫情影響，遼寧工業大學“水質工程學II”課程在2020 年3 月—6 月采取了線上授課的教學方式，并首次實施了“線上測試+設計作業+期末考試”的考核方式，其中，線上測試和設計作業的分值占總成績的50%。學生通過完成線上測試基本掌握了課程的主要知識點，并結合線上答疑進一步解開疑問，加深了對知識的理解。設計作業主要涵蓋污水處理構筑物的設計計算，訓練了學生的工程設計能力。教師利用課程QQ 群和學習通進行線上答疑和指導，對第二學期正常開學后進行的“水質工程學II”課程設計起到了較好的鋪墊作用，取得了良好的教學效果。線上線下混合式教學模式下的“水質工程學II”課程考核方式以此為參考，采用“過程考核（40%）+期末考試（60%）”的評價方式，鼓勵學生積極參與線上預習、章節測驗、分組研討、設計作業等教學環節。線上教學資源的學習過程采用評分制，其中，線上預習和章節測驗環節由線上學習系統根據完成度自動評分，分組研討和設計作業由授課教師根據完成質量打分，各學習過程的評分標準及分值構成比例由教師確定。此考核評價模式（除線上預習外）已對2018 級給排水科學與工程專業的63 名學生實施，結果顯示，“水質工程學II”課程考核一次通過率為85.7%，大部分學生掌握了課程的基礎知識和基本技能。可見，完善的考核評價體系對學生使用線上教學資源自主學習能夠起到激勵和督促作用，從而保證線上教學與線下教學的有效結合、相互促進，有利于切實提高教學質量。

四、線上線下混合式教學模式探索與應用

線上線下混合式教學模式應充分利用線上教學資源并協同優化創新課堂教學方法，積極引導學生進行探究式與個性化學習，激發其學習興趣和學習動力，強化課堂設計，使課堂“活起來”，培養學生的創新性、批判性思維，注重學生能力素質的提升。在“水質工程學II”課程教學過程中，對融合線上學習的課程教學方法和手段進行了改革和探索，并進行了初步實踐。

（一）融合線上學習的啟發式教學

教育家孔子曾以“不憤不啟，不悱不發”闡述啟發式教學的理念，即教學中由教師引導學生自主思考，啟發學生理解教學難點，并逐步引導學生學習掌握知識和解決問題的方法。教師是啟發式教學過程的組織者，通過合理的教學設計、恰當的設問引導和有效的溝通交流實現教學目的，而線上教學資源的有效利用使上述教學組織過程趨于便捷化和高效化，在課堂外學生也能獲得探索學習的機會，充分調動求知欲，開發創新思維，進而實現知識傳授和能力培養的高階教學效果。

由于“水質工程學II”課程各章節教學內容和知識相互銜接、相互聯系，教師在授課結束時可設置一些問題或留下懸念，引導學生思考或分組討論發現問題，促使學生利用線上教學資源開展課前預習，在認知能力范圍內或借助網絡在線答疑理解知識和解決問題。同時，教師借助答疑交流獲得的信息反饋能夠準確掌握學生對知識的理解程度，明確薄弱點和重難點，有針對性地組織、準備設問問題和教學程序，在下一次授課時由淺入深地拋出問題，由易到難地引入專業知識和基本理論，同時可以采用教師和學生交互問答的方式激發學生主動思考，使其積極參與課堂教學，充分發揮學生的主觀能動性，進而啟發引導學生在遞進的知識層次中逐步理解知識、解決問題，得到知識和能力的雙重提升。為達到良好的教學效果，線上線下混合式教學模式中的啟發式教學對學生的自主預習質量提出了更高要求，也創造了便利條件。能力較強的學生可以依靠自學完成教學任務，能力有限的學生也能夠在參與教學過程中得到充分鍛練，并通過豐富的線上教學資源檢驗和鞏固學習成果，由知識重現到知識重演，促進學生科學思維和創新思維的發展。

（二）融合線上學習的案例教學

案例教學法是高等院校專業課程教學中適用性較高的教學方法[5-6]。該方法根據教學內容設計或選擇典型案例，組織學生圍繞案例展開討論與分析，使其在實踐中掌握知識點，潛移默化地提升學生對知識點的理解程度，帶動學生學習水平的增長及專業技能水平的提高，與應用型人才的培養目標相得益彰。鑒于課程的內容屬性，“水質工程學II”課程適合采用案例教學法的教學內容較多，如污水處理工藝比較及選擇、污水廠廠址選擇、污水（泥）處理流程設計、構筑物設計計算等，都具備設計案例的優越條件，實際案例資源也相對豐富。當缺乏線上教學資源時，學生針對案例進行分組研討將缺少方向性和輔助材料，很難找到著力點，導致學生參與度和完成度不高，教師也無法全面、準確地評價各小組案例分析成果的優劣和學生對知識的掌握程度，案例教學效果不理想。融合線上教學后，線上教學資源庫中的知識拓展和能力拓展等模塊為學生提供了豐富的實際案例、教輔資料、設計手冊和設計圖紙等資源。學生在選擇案例后，可自主查閱污水處理工程類教輔資料了解設計原理和方法，再結合設計手冊中明確的設計原則和參數選擇的依據，針對構筑物設計案例還可以參考設計圖紙詳細解讀設計計算思路，借助教師線上輔導答疑，以及課堂點評、指導等教學環節，提交設計作品，并獲得完整的知識信息和設計體驗。

在線上線下混合式案例教學法中，學生的自主思考和分析討論貫穿案例教學全過程，教師也能夠無障礙參與教學全過程。通過生生、師生之間的雙向和多向互動，學生能夠系統、準確、深刻地掌握知識點，獲得分析問題和解決問題的方法和能力。同時，在應用案例教學法時，教師應采用學習過程考核評價機制，根據學生的參與度和完成度進行打分，不僅可以增強學生認真學習和辛苦付出后的成就感、滿足感，而且可以進一步激勵學生積極參與問題討論，增大學生的受益面和受益度。

（三）融合線上教學的任務驅動式教學

任務驅動式教學注重各種知識的理解和運用，通過教師設置的與教學內容相吻合的教學任務，讓學生在完成任務的過程中獲得知識和技能。任務驅動式教學法以設計作業的形式應用在“水質工程學II”課程中，設計內容主要涉及一、二級污水處理構筑物的計算，著重訓練學生應用理論知識解決工程設計問題的能力。具體操作流程為：線上布置作業—線上預習—課堂講授—課后討論—線上答疑—完成設計作業—線上提交作業成果—教師批閱—課堂總結。在整個教學過程中，學生的自主學習占主導。在實際操作時，教師提前在課程的學習通系統中發布設計作業，學生需在課前熟悉設計題目和設計內容，明確設計任務。一是充分調動學生的學習熱情和動力，二是使學生在課堂學習中帶有目標性，從而保證課堂聽課質量。學生通過完成作業能夠將課堂知識運用到污水處理構筑物設計計算的實踐中，建立污水處理構筑物結構與抽象計算的聯系，強化知識理解，提高對知識的運用能力。

以2018 級給排水科學與工程專業學生的設計作業操作情況為例，第一個設計作業的內容是計算格柵、平流式沉砂池、曝氣沉砂池、平流式沉淀池、輻流式沉淀池等污水處理構筑物，每組8～10 名學生，完成一種構筑物的設計計算。為保證一人一題，避免抄襲，同組學生的設計參數互不相同。由于設計作業的任務驅動作用，教師在課堂教學中能夠明顯感受到學生的聽課興趣和專注度有所提高，有些學習積極性高的學生在課堂上已經完成部分計算內容，在課間休息時即與教師交流了學習疑問，同時，在課后通過課程QQ 群答疑的學生人數也較多。有些學生則參照了線上教學資源庫中的相似設計案例進行計算，針對遇到的難點和疑點問題也與教師進行了溝通交流。這一方面說明學生能夠自覺認真完成作業，另一方面也證明了線上教學資源對學生自主學習發揮的重要作用。從完成效果看，絕大多數學生能夠按要求繪制計算草圖，并給出詳細的計算過程，計算結果合理，且沒有出現雷同作業。給定成績后，教師利用習題課對集中性問題進行了總結和講解，進一步強化了知識點。在期末考試成績中，2018 級給排水科學與工程專業學生計算題部分的得分率為70.5%（滿分38 分），與之前兩級學生相比分別提高了5.4%（滿分35 分）和6.4%（滿分27 分），可見任務驅動式教學法通過做中學、練中學的方式，達到了提高學生專業技能和知識運用能力的目的。

五、結論及建議

（一）主要結論

1.采用線上線下混合式教學模式能夠促進教師教學效果和學生學習效果的雙向提升。融合線上教學，在一定程度上改變了教師的教學模式和學生的學習方式，線上教學資源的建立將學生的學習時間碎片化、隨機化。對教師而言，學生在課堂教學前對將學知識有了“預熱”，這就要求教師要采用靈活有效的教學手段有針對性地實施教學過程，要在有限的課堂教學中重點解決學生的知識痛點和盲點，對教師的教學組織能力和教學方法、水平提出了更高要求。對學生而言，其學習時間不再只集中于課堂，學習模式由課上的被動學習轉為了線上配合課堂解惑的主動學習，激發了學習熱情和創新思維意識，實現了學自己想學，練自己所學。而學生的求知欲也會反向激發教師的教學熱情，教師教學與學生自學相輔相成、相互促進，切實提高了教學質量和教學效果，學生能夠學到真東西，教師能夠磨煉教學技藝，實現了雙向提升。

2.線上線下混合式教學模式有利于精準實現應用型創新人才培養目標。線上測試、設計作業、分組研討等環節的訓練，培養了學生的創新思維、責任意識、團隊精神，使學生對知識的掌握程度、理解程度和運用能力有所提升，主要體現在期末考試中客觀題和工程計算題的得分率大幅提高、課程設計時學生完成污水處理構筑物設計計算的速度和準確率有所提高等方面，使大部分的設計時間集中在繪制圖紙環節中，繪圖、設計等專業技能得到了更充分的訓練，設計出圖的規范性和專業性明顯提高。學生對專業知識的理解深度及應用能力的提高，以及職業素養和學習能力的增強，對實現應用型創新人才的培養目標、提升學生就業的綜合競爭力及未來職業發展等具有重要的作用和意義。

（二）改進建議

從教學實踐過程和初步結果來看，線上線下混合式教學模式下的“水質工程學II”課程教學還存在一些問題，具體如下：一是案例式和任務驅動式教學法占用課堂教學學時稍長，且采用學生分組學習模式，教師不容易準確掌握每個學生的學習效果，因此，建議該課程的案例教學法實施點不超過2 個，任務驅動式教學法實施點仍采用2 個，但應以線上教學模式為主。教師應優化學生的學習成果展示形式，使學生能夠多角度、多方面展示自己的學習成果，成績評定要同時參考設計成果及平時答疑、匯報、答辯等綜合表現。二是線上預習及章節測試等任務環節的成績評定存在一定的不準確性。由于線上預習的質量和章節測試是否獨立完成無法準確判斷，可能會出現“濫竽充數”的現象，導致有學生期末考試成績偏低但過程考核成績較高，依靠過程考核及格。考慮到期末考試成績與過程學習質量具有關聯性，建議期末考試成績未超過標準分的學生不能獲得過程考核成績，避免學生蒙混過關，對真正刻苦學習的學生給予正向的鼓勵，保證考核成績能夠反映真實的學習效果。同時，教師要兼重課前、課中、課后的過程考核，及時給定過程考核成績以激發和調動學生學習的積極性和主動性。三是學生利用線上教學資源的頻次和廣度仍有很大挖掘空間，從線上教學平臺教師端的數據統計結果來看，學生的大多數自主學習活動以章節測試、設計作業和設計案例為主，練習題庫、設計圖紙的使用頻率次之，可見學生的自主學習活動多是圍繞教學基本內容和設計作業等任務點展開的，對專業知識和能力的拓展作用相對有限。因此，在今后的教學活動中，教師需要合理設置課程線上學習的具體內容和考核方式，讓學生對學習內容感興趣，用考核成績催生學習動力，拓寬學生對線上教學資源的使用面，進一步提高學生自主學習的深度和廣度，最終有效實現線上教學的教學目的。

線上線下混合式教學模式集成了傳統課堂教學和線上自主學習的優勢，配合教學方法改革和過程考核評價機制，能夠有效提高教師的教學效果和學生的學習效果，在一流本科課程建設及提高創新型、復合型、應用型人才培養質量方面發揮重要的作用。