信息化教学在土木类专业课程教学中的应用

王国华 李仕友 曾涛涛 杨金辉 袁华山

摘  要：《水处理新技术》具有课程内容多、课堂教学时间有限、生物学背景知识要求较高等特点，土木类专业的学生要系统地掌握水处理新工艺，就必须具备自主学习能力，掌握正确的学习方式及获取信息的能力。信息化教学的推广及普及，给学生的学习方式带来革命性影响。本文将土木专业学生学习水处理新技术的症结入手，分析信息化教学在土木专业学生专业课程的必要性，探索并提出在信息化教学背景下学生对土木类专业课程的自主学习策略，从而激发学生的学习兴趣，提高其学习效率。

关键词：信息化教学  教学模式  改革  自主学习

中图分类号：G431                              文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）12（c）-0221-03

Abstract： Because of the large amount of teaching contents， limited teaching time in class and shortage of biological background knowledge， students majoring in civil engineering must have the ability of obtaining information， independent learning and right learning mode， if they want to systematically master the new water treatment technology. The popularization of information-based teaching brings revolutionary influence on students' learning style. The disadvantages of learning new water treatment technology for civil engineering students are analyzed in this paper initially， and then the necessity of information-based teaching in civil engineering students' professional courses is proposed， the students' independent learning strategies for civil engineering courses under the background of information-based teaching are explored and put forward with the purpose of stimulating students' interest in learning and improving their learning efficiency.

Key Words： Information-based teaching; Teaching model; Innovation; Independent study

《國家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中提出：“加快教育信息化进程”[1]。未来的土木类专业教育也会朝着信息化及国际化的趋势发展，土木类专业须充分发挥信息技术在本专业教学过程中的重要作用，加大课程与信息技术融合的改革力度，转变传统的教学观念，优化土木专业教学模式与评价体系，最终达到构建创新型土木类人才培养模式的教育效果，为建设人力资源强国服务[2-3]。本文以给排水专业的《水处理新技术》课程为例，探讨信息化教学在土木类专业课程教学中的应用。

1  信息化教学的发展背景

随着信息化技术的推广及应用，教育行业经历着教学模式的变革。在美国教育政府纲领性文件的推动下，美国高等教育信息化向大数据时代方向发展，借助大数据助推大学教学、科研、管理、学习方式等的变革[4]。信息数字化教学的推广构建，重新诠释了学习模式，为教育的可持续发展带来与传统截然不同的思路和理念，学生的学习方式也发生了本质性的变革与提升。目前，信息化教学已经成为美国等发达国家教育改革与发展的新热点。信息化技术飞速发展的今天，大学教师必须积极引导，提高学生利用信息化技术自主学习的能力。

随着我国基础设施、网络资源、评价体系的建设和完善，MOOC、微课、翻转课堂、混合式教学逐渐走入课堂，教育技术与信息技术逐渐融合并应用到高校教学中[5]。尽管我国已在各高校大力推广信息化教育教学模式改革，但由于我国信息化教学研究起步晚、传统教育思想等因素的影响，我国高校的信息化教学的发展仍然与西方发达国家存在显著差距[6]。如何结合我国的发展情况，同时根据实际教学内容与特点，有效开展信息化教学改革是我国高等教育面临的重要问题。

2  《水处理新技术》课堂的症结

《水处理新技术》是工科给水排水工程专业的专业选修课。该课程的任务是使学生熟悉和了解水处理新理论、新工艺和新技术，熟悉各种水处理新技术与新工艺的适用范围;了解污水脱氮除磷的新技术的特点、基本工艺参数，培养学生分析问题和解决问题的能力，为今后从事水处理研究和工程设计工作以及市政工程研究生专业学习打下良好的基础。随着创新驱动发展战略的实施，我国高校的人才培养质量也逐渐无法满足社会的需求。因此，土木专业学生在学习本专业课程时会出现一些症结，可以归纳为如下几点。

2.1 课堂教学环境沉闷，学生学习热情较低

《水处理新技术》常用多媒体技术进行教学，它的劣势在这些年的发展及应用中也逐渐显露：传统课堂往往以教师为主，学生为辅，老师在课前将课件准备好，课堂上教师按照教案及课件的内容一一讲解，课堂交流较少。由此，整个课堂环境比较沉闷，学生学习热情低，学习效率低下。为了应付考试，学生只等期末来临之际把课件拷贝，集中精力复习几天通过考试便万事大吉，并不能让学生真正掌握该课程的诸多知识点。据调查显示，有一半的同学在课堂上经常使用电子设备做一些与课堂无关的事，5%的同学经常旷课，上课仅有20%的同学常与老师进行互动。因此，急需一场教改革命，来扭转常规多媒体教学的弊端。

2.2 生物知识基础薄弱，脱氮除磷机理难精

《水处理新技术》课程的教学对象是给排水科学与工程专业大四学生。课程中的脱氮除磷工艺如A2/O工艺、CAST工艺、MSBR工艺、氧化沟工艺、厌氧氨氧化工艺等往往涉及微生物的协同作用机制，需要学生详细掌握微生物的结构组成、好氧及厌氧条件下的分解合成代谢途径、环境因子对微生物代谢活性的影响等。本专业开展的微生物学课程仅有《水处理微生物学》及《水处理微生物学实验》，学生对微生物的认识仅仅源于高中基础生物学知识和水处理微生物学的相关课程，无法深入理解脱氮除磷的生物学机理，在很大程度上影响了学生对不同脱氮除磷工艺的融会贯通。因此，如何在较短的时间内迅速补充构建相关微生物学知识，成为我们教学过程中需要面临的挑战。

2.3 师生之间交流较少，知识掌握反馈不足

《水处理新技术》涉及多种新工艺，仅仅依靠教师讲解很难让学生掌握各种工艺的优缺点及适用条件。尽管该课程的教学过程中已实时增加师生互动环节，但是该课程内容较多，课时较短，教学进度安排紧张，学习任务繁重，无法过多开展学习讨论。因此，常常是教师课前精心准备课件，课中按部就班进行知识点讲解，而学生坐在讲台下面边听课边玩手机;偶尔开展师生交流也是流于形式，不能对重点问题进行深入探讨;同时，由于交流人数过少，大多数学生的学习效果未能及时反馈，教师无法及时了解并解决学生学习过程中所遇到的障碍。

2.4 教学评价体系单一，学习情况反映不佳

以往《水处理新技术》的评价体系按照期末考試60%，作业及课堂表现20%，课堂考勤占20%展开。该评价体系只能简单地对学生的知识掌握情况及学生的学习态度进行评价，并没有对教师的教学方式进行反馈。这样的教学评价体系不能及时反映教学方式方面的问题，也不能帮助教师及时改进教学策略，影响最终的教学效果与学生的学习积极性。

3  《水处理新技术》课堂的信息化教学改革

3.1 课前预习反馈，调整教学方案

教师在学期开课前通过网络平台共享国内外微生物相关视频课程及讲座，为学生快速补充微生物相关知识。课前上传新工艺动画视频及预习题到网络学习平台（如腾讯课堂、学习通、QQ等），并要求学生在规定时间内完成课程预习、回答预习题目，获得课前预习积分。教师通过网络学习平台与学生互动，了解学生在预习课程时遇到的难点。这样可以带动学生的学习积极性，同时帮助教师有针对性地调整教学方案，在课堂有限的的时间内挑选课程的重点难点详细讲解，提高课堂教学效率。

3.2 课中实时交流，突出重点难点

教师以拟讲解的水处理工艺相关视频（如A2/O工艺、CAST工艺、MSBR工艺等）或者科研论文（如厌氧氨氧化等脱氮新工艺）创建学习情景，引入新课内容，介绍相关工艺的基本原理、特点及适用条件。随后，教师通过学习平台，给出待处理污水参数，根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》提出污水处理目标。根据学生的预习情况，将不同预习情况的学生交叉组合为研讨小组，思考如何达到水处理标准，讨论完成后以小组为单位上传讨论结果到学习平台。教师根据分组讨论情况，分主次讲解随堂课程，有针对性地筛选典型问题，进行重点讲解。这样可督促学生紧跟教师节奏，积极掌握水处理过程的要点，熟练掌握课程的主要知识点;同时在小组讨论过程中，还可以由优生带动差生一起思考问题解决方案，有效提高全体学生的学习效率[7]。

3.3 课后科学评价，查缺补漏提高

除了注重课前与课中的预习教学过程，考核评价方法也必须做出相应的改进[8]。学生的课堂学习态度也需要纳入成绩评定体系中，具体操作如下：出勤率（网上签到形式）5%，课前预习情况5%，课堂表现15%（抬头率，讨论、抢答、随堂测试等情况），课后作业15%（作业完成情况，重点难点反馈），期末考试成绩60%。这种考核方式可以从课前、课中、课后等三个阶段更加全面地评价学生的学习情况，促进学生的学习热情，同时还可以及时反馈学生的学习情况，帮助教师及时调整教学方案，最终有效提升学生的学习效率。

3.4 期末反馈总结，改进教学方案

在期末考试结束后，教师利用统计学软件SPSS对不同层次学生的综合表现进行分析总结，找出信息化教学过程中教学质量和学习效率的主要影响因素，持续优化《水处理新技术》信息化教学方案。根据学生的个性化学习需求，找出针对不同层次学生的最佳教学方法，以此在信息化教学改革过程中可顾及绝大多数学生，提高学生的整体学习效果，克服信息化教学改革过程中面临的重重困难和阻碍。

4  结语

教育信息化为高等教育的快速发展提供了良好的机会，借助信息化教学不仅能激发学生的学习兴趣，为学生营造轻松、自由的学习环境，提高学生的学习效率;还能帮助教师提高自身的教学素养，根据课堂反馈实时改进教学方案，改进教师的教学效果。土木类专业教学改革不仅要从思想上认识到信息化教学的重要性，更要积极付诸实践，只有这样才能充分发挥全球信息化给教育行业带来的巨大影响，培养更多的实用型创新型人才。

参考文献

[1] 董晓芳.优化高校教学平台为师生教与学服务[J]. 实验技术与管理，2019，36（6）：216-220.

[2] 沈冬梅，余才锐，贾如升，等.与海绵城市建设相结合的排水管网课程教学改革探讨[J].中国现代教育装备，2019（1）：52-54.

[3] 李建奇，刘益虹，毛广湘.土木工程专业“按需定向”人才培养机制研究[J].湖南科技学院学报， 2019，40（2）： 117-119.

[4] 蒋立兵，毛齊明，卢子洲，等.高校教师应用智慧教室实现教学转型的现状及建议[J].中国远程教育， 2019（3）：77-83.

[5] 刘永辉.信息化教学视域下的课堂教学行为分析[J].科技资讯，2019，17（33）：160-161.

[6] 孙晓艳. 新媒体环境下高职英语信息化教学改革研究[J].教育教学论坛，2020（40）：360-361.

[7] 蒋艺.智慧教育背景下大学英语教师信念及其教学行为的关系研究[D].济南：山东师范大学，2020

[8] 乜勇，万文静.中美高校教育信息化建设对比研究[J].牡丹江大学学报，2020，29（9）：121-124.

[9] 孙阳.信息化教学模式在课堂教学改革与实践中的应用探析[J].无线互联科技， 2020， 17（22）： 147-148.

[10] 董燕丽， 赵晓艳， 刘攀， 等.“新工科”背景下《单片机原理与应用》的教学改革探索[J].中国设备工程，2020（22）：233-234.

[11] 田野， 赵绮， 关颖， 等. 在线开放课堂与现代信息技术融合实践与评价研究[J].高教学刊， 2020（35）： 7-12.

[12] 王红兵， 马妮. 高校教育信息化教学改革的思考及决策之我见[J]. 科技经济导刊， 2020， 28（31）： 18-19.

[13] 范志远. 基于“互联网+”模式下高职数学信息化教学改革研究[J].信息系统工程， 2020（10）： 167-168.

[14] 吕静. 新工科背景下课程信息化教学改革实践——以“三维扫描技术及应用”课程为例[J]. 现代信息科技， 2020，4（20）：193-195.