混合式教學范式改革新道路探索

劉亞曦 于晨 王賢晨 馮華仲

摘? 要：環境相關專業的建設與時代發展緊密相連，探索混合式教學范式改革新道路有利于實現教育教學的高質量發展。該文以專業核心課程——物理性污染控制為例，通過剖析傳統課堂滯后性、科教融合差、教學模式較單一、內容較枯燥以及思政融入少等方面的問題，從以全球新研究支撐課堂、以自身科研經歷融入課堂、打破空間壁壘跨課程橫向協同教學、講座與課堂并行拓寬學生視野見識、翻轉課堂引導學生發揮主人翁作用、通過課外競賽促進課堂教學多樣化、學生撰寫學術小論文拔高課堂內容和引用經典案例以促進課程思政教學等角度進行全方位闡述解決辦法，力求探索新型混合式教學范式改革新道路。

關鍵詞：科教融合；橫向協同教學；課外競賽；思政案例；物理性污染控制

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）32-0121-04

Abstract： The construction of environmental related majors is closely linked to the development of the times. Exploring a new path for the reform of hybrid teaching paradigms is conducive to achieving high-quality development in education and teaching. This article takes the professional core course - Physical Pollution Control as an example， and analyzes the problems of traditional classroom lag， poor integration of science and education， relatively single teaching mode， relatively boring content， and less integration of ideological and political issues. From supporting the classroom with global new research， integrating their own scientific research experience into the classroom， breaking spatial barriers， cross curriculum horizontal collaborative teaching， and expanding students' horizons and insights through parallel lectures and classes Flipped classrooms guide students to play a master role， promote diversification of classroom teaching through extracurricular competitions， write academic essays， enhance classroom content， and cite classic cases to promote ideological and political teaching in the curriculum， and comprehensively elaborate solutions， striving to explore new ways to reform the new hybrid teaching paradigm.

Keywords： integration of science and education; horizontal collaborative teaching; extracurricular competitions; ideological and political cases; physical pollution control

基金項目：國家自然科學基金項目“赤水河流域的醬香白酒產業對大氣對流層臭氧的影響機制研究”（42265008）；國家級大學生創業訓練項目“模力——大氣數據校準軟件”（202214625002X）；貴州省大學生創新訓練項目“貴州省典型森林公園向大氣環境中釋放的揮發性有機物研究”（S202214625028）；貴州省省級教學內容和課程體系改革項目“課程思政與課外競賽雙驅動 促進新工科育人成效的改革研究”

第一作者簡介：劉亞曦（1991-），女，漢族，山東濟寧人，博士，副教授。研究方向為大氣物理化學。

*通信作者：于晨（1991-），男，漢族，山東淄博人，博士。研究方向為水文與水資源。

教育是國之大計、黨之大計[1-2]。習近平總書記所作的黨的二十大報告首次將“實施科教興國戰略，強化現代化建設人才支撐”作為一個單獨部分，充分體現了教育的基礎性、戰略性地位和作用[3-4]。為了實現教育的高質量發展[5-6]，應貫徹以研促教和思想政治教育的教學改革理念，鎖定學科研究前沿，使傳統的理工科主干課的課內知識與國際研究內容接軌，拔高環境專業主干課的高度，并將思政教育有趣有效有機地融合到理工科環境類專業主干課教學課堂中。物理性污染控制作為環境學和物理學的典型交叉學科，具有顯著的跨學科特點，同時又擔當著環境相關專業主干核心課程的角色[7-9]。其主要研究內容包括物理性污染機理及規律、物理性污染評價方法和標準、物理性污染監測、物理性污染的環境影響評價及物理性污染控制基本方法和技術，涵蓋聲學、振動學、熱學、光學、電磁學和空氣動力學等內容，所涵蓋的知識體系在注冊環境工程師、環境影響評價師資質以及碩士研究生的必考范圍[10-11]。本課程的教學目標是讓學生能把數學、物理、化學和工程基礎知識，在解決環境工程復雜的工程問題中加以利用；讓學生能結合掌握的自然科學和工程基礎知識及文獻和資料的查詢分析，能夠識別和判斷復雜環境工程問題，并形成解決問題的初步方案[12]。因此，克服傳統工科內容枯燥及思政融入難等課堂缺點，打破傳統工科模式單一的桎梏，探索混合式教學范式改革新道路，是環境類傳統工科教學走向高質量發展的必由之路。本文以物理性污染控制課程為例，立足于課程教學痛點，對探索混合式教學范式改革新道路進行探討。

一? 教學痛點分析

（一）? 滯后性

環境科學與工程專業的發展與時俱進，課程本身需要根據學術前沿的研究更新進行自身教學內容的調整[13-14]。教材是教學內容的集中體現，是教學過程的基本要素，能幫助學生系統掌握環境物理學相關的基礎理論知識。然而，由于物理性污染控制課程涉及的領域較廣，是典型的交叉學科課程[15]，涉及包含環境聲學、電磁學、放射學、熱學、光學、高等數學、物理學以及環境管理等多學科方向，因此任何一個領域的更新都可能使教材面臨滯后性的問題。另外，任課教師對課程涉及領域的研究進展不能及時跟進，也會使得體現在教案和課件的教學內容具有較為嚴重的滯后性。

（二）? 科教融合差

學術研究能為教學活動提供新的思想和啟示，然而傳統的物理性污染控制課程教學往往與科學研究分家，教材中極少出現相關知識的科學研究進展，出現教學科研互不干涉的局面。事實上，教學與科研是辯證統一的關系，科教融合差會導致學生知識形成斷層，教學內容陳舊使學生無法更新知識體系，不利于激發學生探討課堂問題的興趣，使學生學習方式難以從“知識接受型”向“知識探索型”轉變。

（三）? 模式較單一

傳統教學模式的單一主要體現在課堂和考核方式這兩方面。傳統的課堂教學模式較為單一，主要是以教師為課堂的中心，教學過程以教師單方面的講授為主，強調“教”而不是“學”，學生對教師的授課內容能理解大部分就能完成任務，這種單一的模式無法滿足企業對高能力創新型人才的需求。課程的考核方式也比較教條和單一，不能全方位地體現出學生在各個方面的綜合能力。例如，學生理論課程的最終成績打分是以期末考試成績為主，學生對學科前沿研究的文獻閱讀、對學科相關領域的自學探索以及將課堂知識應用于學科競賽等方面的表現在期末考試及課程綜合成績中很難得到體現；實驗課程或綜合課程的實驗成績打分主要依托于學生實驗報告的書寫，而學生的自主實驗設計、創新能力以及實驗操作的熟練程度等并沒有納入期末考試成績的考核條目。

（四）? 內容較枯燥

對物理性污染控制這門大三學生必修的工科類主干專業課程而言，其具有明顯的規律性、嚴謹性，涉及的公式和計算題目較多，因此課堂教學過程中的公式推導較多，加之有些國家對噪聲、振動及電磁輻射等物理性污染的法律法規講解，造成教學課堂的氛圍較為枯燥。計算題及公式的推導需要學生具備較好的數學及物理理論基礎，對相關學科基礎較弱的學生而言，很容易跟不上教師授課的節奏，加之教學氛圍比較枯燥，致使學生出現開小差、困倦等情緒，最終影響教學效果，使學生無法較好掌握課程的重點知識。另外，由于課程的教學任務較重，課堂教學的時間安排十分緊湊，教師往往為了按時并順利地完成教學任務，課堂以講解理論知識為主，因此會采用傳統的教學模式，學生對于這種教學內容的直觀感受就是枯燥，難以激發學生學習的興趣。久而久之，教師的授課成效及學生的學習成效均止步不前。

（五）? 思政融入少

在傳統工科專業課程教學中，往往思政教育不能妥善融入。尤其是物理性污染控制這類涉及公式和計算較多的典型工科專業課程，教學過程普遍存在兩個問題：一是思想的政治元素融入較少或者直接沒有，二是存在思想政治教育與專業知識教育完全獨立，即“兩張皮”現象，專業課程的思政元素完全獨立于專業知識講授的主體之外，課堂上思政元素的融入極為突兀。對于學生而言，教師對其的思政教育達不到“潤物細無聲”的效果，反而可能會平添反感的情緒。此外，有的工科教師只注重專業知識的講解，完全沒有要在課堂融入思政的意識，在備課及授課環節，把德育育人拋之腦后。

二? 混合式教學改革策略與實踐

（一）? 以全球新研究支撐課堂

高等教育的終極目標是培養人才，而前沿的學術研究成果可以激發學生的創新意識，有利于人才綜合能力的培養，也能豐富傳統的教學內容，支撐學生教材中所欠缺的相關領域的研究進展和成果。教學內容應當跟隨學術前沿的研究進展而更新，保證學生可以通過課堂及時獲得第一手的國際研究成果。然而，教材內容“老化”，更新速度慢，一直沿用多年，不能適應相關領域理論知識的發展要求，使學生所學的知識與學科領域的行情及市場的更新發展脫節。由于部分教師缺乏對課程所涉及的學科前沿性知識的研究熱情，使得原本有趣的課程吸引力大大降低，無法充分激發學生對環境專業課程的學習熱情，導致學生學習的積極性一落千丈。因此，主講人依托團隊所主持承擔的科研項目，將最新的研究成果提煉融入物理性污染控制的課程教學。例如，當講授到第6章熱污染的有關內容時，將主要研究方向“平流層臭氧空洞對地球對流層大氣環境熱污染的最新研究追蹤”“針對對流層溫室氣體二氧化碳的最新先進碳中和技術”以及“對流層溫室氣體臭氧在我國長三角、珠三角、京津冀以及西南地區等代表區域內近十年的動態發展研究”[16-17]等環境領域TOP期刊發表的研究內容注入課堂，激發學生的學習興趣，讓學生掌握最新的學科動態，為自身的科學素養和未來的研究生面試與深造奠定一定的學術知識基礎。

（二）? 以自身科研經歷融入課堂

在主講人教授物理性污染控制這門課程的過程中，通過課堂及課后的學生反饋，發現很多學生對相關知識的科學研究進展非常感興趣。在以科研知識補充課堂教學的過程中，學生往往不僅滿足于最新的科學知識的圖文講解，也急于求索主講人自身的科研求學之路。比如，當主講人講授到第6章第5節的“溫室效應[18]”時，學生聽到主講人在復旦大學攻讀博士學位時，主要的科研方向就是溫室氣體的監測和模擬研究，就對主講人在復旦大學開展的有關環境熱污染的具體實驗細節和有關的考研方向展現出極大的興趣。講述自身的有關課程知識的相關科研經歷會讓學生在課堂學習的過程中有代入感，相較于最新科研進展的有關文圖教學而言，更加生動形象。以身試教，以身說課，既能增加課堂趣味性，又可加強學生有關知識的記憶，還能指引學生看到更遠的世界。

（三）? 打破課程空間壁壘橫向協同教學

傳統教學中不同課程之間在空間上獨立存在，缺乏必要的關聯性。由于很多學生受自身學習基礎較弱的制約，視野較窄，對知識運用的靈活度受限，就會很難觸類旁通。而不同課程之間的橫向協同教學可以打破不同課程存在的空間壁壘。授課教師對于交叉學科知識的講解，可以協調涉及相關知識的其他課程，進行打破課程空間壁壘的橫向協同教學，將兩門甚至多門的相關課程的知識內容進行有機整合，豐滿講授知識的寬度，拓寬學生的視野，同時通過相關知識的補充，有效降低學生課堂學習的難度，助力學生實現更好的學習效果。例如，講物理性污染控制課程中的熱島效應和全球變暖時，將大氣污染控制課程與其進行篩選和整合，具體做法如下： 首先，講述物理性污染控制課程中熱島效應的概念; 其次，擴展學習大氣污染控制中的氣象因素對熱島環流的影響機制；再次，引導學生思考氣象因素對熱島效應的加成作用機理；最后，講解全球變暖的研究進展時，引導學生了解大氣污染控制課程中的大氣污染物的特性，使學生思考并回答大氣污染物與全球變暖的關系及貢獻特征，將零散的、獨立的知識有機融合，提高學生獨立思考的能力。

（四）? 講座與課堂并行拓寬學生視野見識

課程教學不能僅限于課內教學，很多學生受限于原生家庭的經濟條件、年齡等客觀因素，缺少走出去進行課外學習的機會。而教師可通過邀請知名高校相關學科的學科帶頭人及教學名師等進行交流，給學生開展學科前沿講座，作為對環境相關學科課堂教學的擴充，彌補學生對學科認知不足的短板，有效拉近專業知識與學科研究前沿的距離，讓學生得到與專家面對面交流的機會，開拓學生的視野，激發其學習進步的熱情。

（五）? 翻轉課堂引導學生發揮主人翁作用

充分確立學生在課堂教學中的主人翁地位，發揮其主體作用，通過學生課程小組互換意見和交流匯報等方式，引導學生自行確立小組團隊，開展課程相關內容的資料調研，完成討論課題的方案制定和實施，并且要通過課題匯報與答辯的形式向全班同學及授課教師展現。在小組任務設置時，根據學生的特點因材施教，結合課堂的理論知識，深度參與教學過程。引導學生基于課程的理論體系，充分表達自己的觀點及小組研究成果，進行學生與學生、學生與老師的互動。授課教師與學生一起討論解決課堂問題，與學生共同創造有趣又上進的學習氛圍，讓學生獲得好的學習體驗和效果。

（六）? 通過課外競賽促進課堂教學多樣化

我國多樣的大學課外競賽提供了一個多學科、多層次的學術氛圍，使學生在這個氛圍中學習不同學科的知識體系和思維方式，迸發出新想法、新技術，實現創新過程。以賽促教，使課堂教學趨于多樣化。通過物理性污染控制課堂學生表現的選拔，主講人及其團隊堅持以競賽為平臺，依托創新成果，結合社會需求，多次組織學生參與“挑戰杯”“創新創業”等省級和國家級比賽，鼓勵學生深入思考、積極動手、用實踐檢驗理論學習的成效。

（七）? 學生撰寫學術小論文拔高課堂內容

教學內容的鞏固不能僅僅依賴于課堂，除了課外有關基礎知識的作業以外，讓學生積極進行有關物理性污染控制課程相關的學術研究和學術論文寫作是夯實和拔高課堂內容的重要途徑。教師在對畢業生進行畢業指導的過程中，發現茅臺學院學生在其畢業實習（設計）期間普遍存在論文寫作能力欠缺。從本科生撰寫的畢設開題報告、畢業論文初稿來看，學生的文獻閱讀能力、邏輯組織能力、論文撰寫的規范性和畫圖的能力及美觀性等方面較為欠缺。因此，主講人在課外積極鼓勵和指導學生進行學術小論文的寫作，比如，在2020—2021學年第1學期講授物理性污染控制課程的過程中，指導2018級學生范天星進行大氣污染監測與多元線性模型的研究，并撰寫小論文發表，使學生對課堂知識進行擴展和拔高。

（八）? 引用經典案例以促進課程思政教學

將思想政治元素融入于教師平時的言行、教學內容、教學素材、學習任務和師生互動中，優化對課程實踐案例的梳理，比如在講到緩解平流層臭氧空洞的影響時，引入我國科學家也在中國共產黨的帶領下積極參與案例。1987年，在蒙特利爾達成一個全球性的共識——減少氟氯烴（CFCs）的使用?！睹商乩麪栕h定書》要求發達國家在1988年以前降低50% CFCs的產量。此項公約在1992年被加強（哥本哈根補充協議），要求于1995年以前，全面停止工業化國家對CFCs的使用[19]。將工程建設的思想政治元素通過案例背后的素材實現“一鍵式”激活，并實現潤物無聲的效果。

三? 混合式教學的反思及展望

我國高質量的名牌高校普遍對師生都充滿了人文關懷，行事政策都閃耀著人文思想，這也是高等學府特殊的魅力所在。高校的教學范式改革對于教育中人文性的方面有著較高層次的要求。因此，在教學改革的過程中，需要將現實的課堂生活質性、量化和師生思想結合起來進行相關的研究。需要通過與師生之間的互動與交流來探索真正的需求，而不是大搞形式主義。除此之外，還需要通過對教學課堂進行整體化、情景化、動態化的分析。

近年來的新冠感染疫情與甲流是阻礙專家講座開展的客觀原因，由于防疫政策的要求，學生缺少了很多聽取名校專家講座和與專家面對面交流的機會，隨著國際和我國疫情的緩解，學生有更多向名校專家學習的機會。教學不僅需要不斷探索“改革”，也需要與“開放”并行，對于很多年輕又有活力的高校，我們更加需要加強交流，汲取教學和科研上的經驗和營養，讓教學與科研更好地融合，培養更多杰出人才。

四? 結束語

高等教育的一流課程建設，涉及教育的全過程，全過程各個環節的高質量發展才能助推教育體系的高質量發展。物理性污染控制是環境相關專業的核心主干課程之一，承擔著培養新時代生態文明建設相關人才的重要使命。該課程在教學實施過程中應打破時空桎梏，跳出傳統單一的教學模式，通過橫向協同教學，讓全球前沿的研究進展和教師自身的科研成果有機融入課堂，讓教學促科研，使科研反哺教學；同時要充分挖掘環保思政元素，牢記為國育才，為黨育人，為建成社會主義現代化強國貢獻環保智慧和力量。

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