線上-線下結合的大氣污染控制工程課程混合式教學模式改革

王輝　曲振平　張玉　王奕

摘? 要：大氣污染控制工程是本科環境學科重要的專業必修課，在環境科學與工程專業學生的培養過程中起著舉足輕重的作用。新冠感染疫情防控常態化背景下，從線上-線下混合式教學建設的視角對該專業課程進行教學改革與創新具有一定的現實意義。基于信息技術與教學的深度融合，在教學實踐的基礎上，從線上資源建設、線下教學內容調整和課程考核方式樣化三方面開展大氣污染控制工程課程線上-線下混合式教學模式的構建。與傳統線下教學模式和單一的線上教學模式相比，線上-線下混合式教學既可彌補傳統線下教學模式存在的填鴨式教學問題，同時又可避免單一線上教學過渡依賴學生自學的問題。一方面，混合式教學模式有利于提升學生的自主學習、獨立思考和專業創新能力；另一方面，還能促進以學生為中心的教育理念轉變，提高教學質量，加深學生對課程知識的理解與掌握。作為傳統課堂和線上教學兩方面相結合的線上-線下混合式教學可能會成為未來教學方法改革的方向。

關鍵詞：線上-線下；混合式教學；大氣污染控制工程；雨課堂；教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）26-0129-04

Abstract： Air Pollution Control Engineering is a vital specialized course for undergraduate students majoring in environmental science and engineering， which plays an important role in the training process. Under the background of normalize the COVID-19 epidemic prevention， it is of practical significance to carry out teaching reform and innovation from the perspective of online-offline mixed teaching construction. Based on the deep integration of information technology and teaching practice， the online-offline hybrid teaching mode of Air Pollution Control Engineering is constructed from three aspects： online resource construction， offline teaching content adjustment and diversified course assessment methods. Compared with traditional offline teaching mode and single online teaching mode， online-offline hybrid teaching not only makes up for the problems of spoon-feeding teaching existing in the traditional offline teaching mode， but also avoids the problem of single online teaching relying too much on students' self-study. On the one hand， hybrid teaching mode is beneficial to improve students' ability of independent learning， independent thinking and professional innovation; on the other hand， it can also promote the transformation of student-centered education concept， improve teaching quality， and deepen students' understanding and mastery of course knowledge. As a combination of traditional classroom and online teaching， online-offline hybrid teaching may become the direction of future teaching reform.

Keywords： online and offline; hybrid teaching; Air Pollution Control Engineering; Rain Classroom; teaching reform

大氣污染控制工程是大連理工大學環境學科的專業必修課，也是許多其他高校重要的專業必修課，其在學生的相關專業知識培養過程中起著至關重要的作用。目前，大部分學校的大氣污染控制工程課程教學仍然沿用以教師為主導、學生被動接受所灌輸知識的傳統教學模式。這種教學方式很容易忽略學生作為認知主體的地位，也不利于其自學能力、專業創新能力、理論聯系實際能力等的培養[1]。因此，如何應對高科技迅速發展時代對多元化人才培養的需要，合理地轉變和調整傳統教學模式是當前高等教育教學改革所面臨的主要問題之一。

高科技信息時代的來臨，為傳統教學方式的變革提供了一定的先決條件。在此背景下，我們利用互聯網資源創新，開始探索原有的教育教學模式向符合新教改時代的教育理念的轉變。近年來，線上-線下混合式教學模式的出現為教學改革提供了一個嶄新的思路。將傳統教學與信息化學習兩者的優勢有機結合，在教學過程中既能夠發揮教師的教育與引導作用，又能夠充分調動學生的學習積極性與創造力[1]。它是一種值得實踐和符合學生認知特點的教學方法[2]。我們將以大氣污染控制工程課程的線上-線下混合式教學為例，闡述教學模式在大連理工大學環境學院內課程教學的應用探索，以期對當前其他高校大氣污染控制工程課程教學模式改革提供一些思路與借鑒。

一? 線上-線下混合式教學改革總設計

目前環境學科面臨的關鍵問題是如何有效地將專業知識技能傳遞給學生，如何進一步將課堂所學的專業知識、前沿科技與實際應用等方面有機結合。如果將視野僅局限在自己的課堂和自己的學校內，這樣只能故步自封，止步不前；如果全部采用外部資源，難免做成夾生飯，導致學生學習效果差。以上兩種教學方式都無法達到相對最優。因此，本課程基于數字化思維，通過線上-線下混合式教學改革，努力優化課程設計和線上線下課程資源，為解決知識更新、過程性培養的問題；提升環境專業創新型與實踐型多元化人才的培養質量，將專業學科課程講授與創造性思維培養相結合，增強學生理論聯系實際并解決實際環境問題的能力，為環境專業創新型人才培養助力。

課程建設的基本思路：始終把理論性、技能性、創造性作為課程建設的中心，把課程教育定位于培養學生具有扎實的理論基礎、較強的工程實踐操作能力、優良的科研素養。大氣污染控制工程課程線上-線下混合式教學改革總體設計方案如圖1所示。

（一）? 線下教學方式和內容改革，強化課程創新性與學生多元化培養

大氣污染控制工程線下課堂內容是基于“有內容，有活力，有效率”的“三有”目標進行設計的。改變原有的內容全覆蓋，突出課程授課的有效性，結合線上學習的疑問，重點突出解決關鍵問題。著名文學家列夫·托爾斯泰曾說：“成功的教學所需要的不是強制，而是激發學習的興趣。”基于教學工具（如雨課堂等）的創新，教學方法的創新（在教師授課同時增加學生研討環節），打破原有課堂的沉默狀態，激發學生的學習興趣、煥發課堂生機活力。探討環節內容的設置：一是結合線上自學集中問題進行討論，強化解決問題的思路和方法培養；二是針對當前國內外前沿相關內容，拓展學生創新性和能動性；三是結合企業實際問題的討論，邀請相關研究人員授課，提高學生了解和解決實際問題的能力。

1? 充實教學內容，緊跟學術前沿

除了要掌握課程培養方案所要求的基礎定義、概念和原理等課本知識外，還要拓展前沿專題、熱點問題等課外知識的了解。近些年來，隨著大氣污染控制與治理技術的不斷發展，眾多科研工作者在該領域取得了引人注目的進展。將這些學科前沿進展融入到教學內容中，不僅可以加深對課程基礎知識的理解，還可以拓展學生的專業視野、激發學生的學習興趣。教學團隊在“以研促教、科教融合”的教學理念指導下，一方面與相關領域學者專家合作，邀請專家開展講座，將相關學科的前沿知識融入課程教學內容中。另一方面，展現學科優勢，將教學團隊現有前沿相關科研成果與課程教學內容有機結合起來。例如，近幾年，大氣污染控制工程課程教學團隊的教師們就VOCs、NOx等重點大氣污染相關研究申請并獲得了多項國家自然科學基金項目，將這些項目的研究成果引入大氣污染控制工程課程教學，不僅充實了課程教學內容，而且使該課程教學緊跟學術前沿。

2? 增加案例教學，理論聯系實際，與行業專家學習工程案例

知識的學習不能脫離實際，科學研究、技術發展是與實際需求及應用息息相關的。在課堂上，邀請企業工程師，向學生更清晰地闡述和展示不同工程項目的特點與實際流程，將所學知識和實際工程項目相結合，使學生能夠深入領會在實際大氣治理工程項目中如何運用學到的知識和方法，提高專業培養方案中要求的學生工程實踐能力。

3? 增加思政元素，樹立正確的價值觀和社會主義責任感

近幾年，國家非常重視專業課程的思政教學改革，以期引導學生建立正確的價值觀、人生觀、世界觀。大氣污染控制工程是大連理工大學環境工程專業的必修課之一，以培養本科學生在大氣污染控制領域里的理論知識、專業技術、創新能力為主要目標。除此之外，專業課程教學也需要讓學生明確職業價值取向。價值取向是一定主體基于自己的價值觀在面對或處理各種矛盾、沖突、關系時所持的基本價值立場、價值態度及所表現出的基本價值取向[2]。學生經過培養所樹立的社會主義核心價值觀及獲得的可持續發展能力，對其未來發展具有深遠意義，對祖國的建設與發展也具有一定的現實意義。因此，我們需結合當下實時熱點與國家生態發展進程等，將思政元素與課程教學有機結合，培養有使命感的高水平環境研究型和應用型人才。

（二）? 數字化線上資源建設，豐富教學手段

線上教學內容是基于“有重點，有創新，有要求”的“三有”目標進行設計的。

1? 搭建教學平臺（雨課堂）和網絡交流討論群（微信或QQ）

雨課堂是清華大學和學堂在線共同推出的新型智慧教學解決方案，可以為教學過程提供數據化、智能化的信息支持[3-4]。新冠感染疫情下，大氣污染控制工程課程教學團隊依托雨課堂平臺搭建了課程管理平臺將課程教學、課程管理平臺與數字化課程資源有機結合。在雨課堂平臺上設有課程公告、重點知識PPT課件、在線測試及討論專區等多個模塊。課程公告欄可以發布教學日歷及課程調整等信息，便于學生了解課程具體安排，及時掌握教學動態，合理安排學習時間。重點知識PPT課件板塊的設計方便學生可以隨時觀看之前學過的線上、線下的所有課件和作業。此外，每個學期開課前在平臺上建立班級學習群（雨課堂）和網絡討論群（微信或QQ）。當學生有問題時，也可以隨時在討論群或雨課堂討論專區進行交流，隨后教師進行集體答疑輔導；部分個性化問題可進行單獨解答，促進大家學習積極性。學習討論群的建立使得師生之間可以形成良好的互動，有助于建立優質的師生關系。

2? 數字化教學課件和試題庫建設

數字化教學課件建設：優化教學PPT內容形式，激發學生學習興趣。對原有以文字為主的教學PPT進行優化，借助多媒體技術將文字、圖形、聲像等各種教學信息交融在一起。增加動畫與視頻等輔助教學手段，顯著增強教學的直觀性和生動性，有效地幫助學生對教學重點和難點內容進行理解和掌握，激發學生學習興趣，提高學習質量。

數字化試題庫建設：及時反饋學生學習效果及了解不同學生學習難點。團隊成員基于對該課程多年的教學經驗等，將每個章節的重點和難點，編寫成不同類型的試題，最終構成數字化試題庫。授課老師可以利用這個數字化試題庫，通過線上課程管理平臺發布在線測試和課后作業。

平臺上的數字化課程資源可以用于學生課前預習、老師課中授課與學生課中測試、學生課后復習。該課程資源將不受時間和空間的限制。同時，教師分析學生線上測試和學習行為等特點，反饋數字化課程資源建設使用效果，將有助于教師進一步優化教學內容和數字化課程資源，有針對性地引導學生學習，把握學生的學習動態，提高教學質量。

（三）? 課程考核方式優化，增強課程挑戰性

傳統高等教育的學習評價與成績評定主要以結果性評價為主，包含出勤、期中考試和期末考試[5]，其中期末考試最高占比至90%。本課程考核方式改革是在以期末閉卷考試為主的傳統考核方式的基礎上，增加過程性評價，構建多元化考核體系。以期可以更加合理地、多維度地評估學生的學習效果，從而提高環境專業課程的教學質量。多元化考核體系主要包含學習態度考核、基礎知識過程性考核、綜合能力考核和綜合知識結果性考核四個部分。

1? 學習態度考核

學習態度考核占期末總評成績的10%，主要考核學生在學習過程中的主動性、積極性、獨立性，并對學生每章節知識的學習態度進行評價[6]。首先在課堂上，教師會統計學生的上課出勤情況，并根據缺課和遲到的次數給出評分；其次，要求學生養成記錄課堂筆記的習慣，既鍛煉學生對所學知識的總結能力，又便于學生考試前的復習，大大提高學生課上學習的主動性。最終，任課老師會根據上述考核點，綜合給出最后成績評估。此部分的考核方式將引導學生養成及時復習和鞏固所學過知識的良好學習習慣。

2? 基礎知識過程性考核

基礎知識過程性考核占期末總評成績的10%，主要考核授課過程中學生對每章節重點知識的理解和掌握情況。在課上，相關章節內容學完后，教師在課堂上將對相關章節內容進行在線測試；在課下，教師通過雨課堂布置課后習題，要求學生在課程規定時間內完成學習并提交習題，再通過學生課后習題的準確率和完成率給出評分。多次測試成績的平均分計入期末總評成績。利用信息技術平臺（如雨課堂）來完成全過程學習的監督和管理，并及時了解學生習題完成情況，掌握學生學習的難點，幫助學生加強對知識系統的理解和掌握。

3? 綜合能力考核

綜合能力考核占期末總評成績的15%，主要考核學生理解并運用知識的能力。我們調整簡單粗暴地向學生灌輸知識與科學結論的填鴨式傳統教學模式，突破原有的“概念-分類-歷史-屬性-未來”等類似線性內容的教師獨白式授課模式[7-8]。通過精細的課程內容與教學手段設計，來探索本課程的知識脈絡、學術價值與社會意義，促使學生不斷深入思辨，鍛煉他們自己來尋找問題答案的能力。課堂中呈現出一種師生相互對話的交互機制。因此，大氣污染控制教師團隊針對目前國內外關注的大氣相關問題與現狀，形成8大論題；將學生分成8個討論小組，每個小組選出一名負責人來統籌管理，且每個小組抽取一個論題。各個小組學生自行討論分工，通過海量閱讀、文獻查證、小組討論形成課程報告，并在課堂進行PPT展示答辯，由大氣污染控制教師團隊成員作為評委老師。教師根據不同學生在小組任務中的參與度、貢獻度及小組匯報的質量進行評價與點評。這種螺旋式的課程模式，不僅拓展了學生的知識面，鍛煉了學生查閱與總結文獻的能力，還幫助學生更好地將課本知識與實際相結合。

4? 綜合知識結果性考核

綜合知識結果性考核占期末總評成績的65%，主要通過閉卷考試的形式考核學生對知識的記憶、理解與掌握程度。此種方式雖延用傳統的卷面考試，但在期末總評成績的分值占比由100%下降為65%。

（四）? 教學團隊建設，優化團隊組成結構

師資隊伍建設是實施課程建設與教學的重要保證。開課之初，大氣污染控制工程課程師資隊伍只有兩名教師組成。后期又陸續增加青年講師1人、工程師1人。所有教師均為博士研究生學歷。新教師隊伍職稱結構、學歷結構、年齡結構均合理。新的教師隊伍，可以有效地推動青年教師的成長。通常高校的青年教師的學歷較高、專業知識較強，但是，其教學經驗沒有，教學能力略顯不足。通過在教師團隊中吸納青年教師，由老帶新，有效促進了青年教師快速成長。一方面，青年教師也具有他們獨特的優勢，例如可以熟練地運用現代信息技術等手段，幫助改革傳統的教學方法。另一方面，青年教師可以結合教學工作，開展不同形式的教學研究，積極承擔教學研究與教學改革課題，促進研究水平提高。

二? 實踐效果

通過線上-線下混合式課程改革，學生的總體學風有了大幅改善，聽課的專注度明顯提升，學習成績也隨之提高。2020—2021和2021—2022學年，在環境工程專業2018級和2019級本科生中開展了線上-線下混合式教學改革后，期末總評成績與未實施混合式教學改革的2015、2016、2017級3個環工班的期末總評成績對比發現：課程不及格率從7.2%下降到2.4%，教學改革效果較為顯著。因此，大氣污染控制工程課程通過線上-線下混合式教學改革，不僅有助于培養學生養成良好的學習習慣、樹立正確的價值觀和使命感，還進一步提升學生的專業素養與創新能力，為以后的進修學習和工作打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1] 陳冰冰，錢建暢，李軍偉，等.《藥理學》線上線下混合式教學模式的構建與實踐[J].溫州醫科大學學報，2020，50（5）：425-427.

[2] 陳美華，徐曉燕，陳偉，等.混合式教學應用于藥物毒理學教學的探索[J].基礎醫學教育，2019，21（3）：202-204.

[3] 郭惠紅，劉忠華，李曉娟，等.“植物學”課程數字化建設的探索——以北京林業大學為例[J].中國林業教育，2020，38（5）：47-50.

[4] 姚燕.投資決策經濟分析課程教學改革研究[J].金融理論與教學，2019（1）：103-104.

[5] 張林云.線上線下混合教學背景下MOOC與傳統線上教育的比較[J].辦公自動化，2021，26（19）：6-8.

[6] 包小妹，吳鳳媛，柳凱.《微觀經濟學》線上線下“混合式”金課建設的實踐和探索——以東南大學成賢學院為例[J].辦公自動化，2021，26（19）：19-21.

[7] 呂欣.信息時代的美國高校教學模式與管理機制管窺[J].北京教育（高教版），2018（6）：89-91.

[8] 谷政，盧亞娟.高等教育國際化背景下金融人才培養探討——以康奈爾大學為例[J].高教學刊，2019（19）：11-13.

基金項目：2022年國家本科教學工程項目“面向創新思維人才培養的《大氣污染控制工程》數字化課程建設”（無編號）；2020年度大連理工大學教學改革基金項目“《大氣污染控制工程》線上-線下混合式教學模式建設”（YB2019029）；遼寧省自然科學基金項目“鐵銅鎢復合氧化物的設計及其在輪船尾氣NOx催化消除中的應用”（2020-BS-056）

第一作者簡介：王輝（1986-），女，漢族，山東濱州人，博士，講師。研究方向為大氣污染控制。

*通信作者：曲振平（1975-），女，漢族，遼寧大連人，博士，教授。研究方向為環境催化與材料。