水质工程学Ⅰ课程多元混合式教学模式的探索与实践

刘宇红 王娟 白润英

摘  要：水质工程学Ⅰ课程作为给排水科学与工程专业的一门核心主干课程，在理论教学的基础上辅之以实践教学已成为培养工程专业人才的必然要求。多元混合式教学模式突破了传统课堂教学缺少实践的桎梏，将本课程中与实践相关的各个环节通过线上教学引入课堂，将线上、线下、理论、实践多元结合， 用以改善传统教学模式的不足，为提高课堂效率、培养实践型工程人才提供新途径。

关键词：水质工程学Ⅰ;多元混合式教学;教学模式

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）S1-0099-03

Abstract： Water Quality Engineering I is a core course of water supply and drainage science and engineering specialty. Its theoretical teaching supplemented by practical teaching has become an inevitable requirement to train engineering professionals. Multi-blended teaching mode， breaking through the shackles of traditional classroom teaching that lacks of practice， introduces all the practical elements in this course through online teaching into the classroom， and combines online， offline， theoretical， and practical teaching. The teaching mode is expected to overcome the shortages of traditional teaching mode， improve the classroom efficiency， and provide a new pathway for practical engineering talent cultivation.

Keywords： Water Quality Engineering I; Multi-blended teaching; Teaching mode

2017年教育部新工科建設要求的提出，给高等工程教育带来了新的机遇与挑战。以水质工程学Ⅰ课程为例，传统的以教师为中心、课堂理论教学为主的教学模式已经难以满足当前社会对于工科人才的要求。学生对于水处理技术基本原理与设计方法的学习和检验局限于教师讲授、书本及试卷，以致于对理论理解不够深入、对设计浮于表面，更谈不上对技术进行创新，在面临问题或突发状况时，缺乏解决实际问题的能力。本文基于在课程教学实践中的探索与成果，结合当今社会对高等教育及工程人才的需求，探讨分析了水质工程学Ⅰ课程的多元混合式教学模式，以期对高等院校工科教学模式的革新提供参考。

一、课程概况

水质工程学Ⅰ是给排水科学与工程专业的重要主干课程，其主要任务是使学生全面系统地了解水的性质、水质特征与水质指标，掌握给水处理的基本概念、理论和设计方法，了解给水处理发展状况及新工艺、新技术，使学生具有应用专业知识解决水质工程复杂问题的能力。本课程的主要特点是理论与实践并重，课程涉及内容范围广、信息量大、知识点多，涉及水力学、水分析化学、物理化学、水处理生物学等多门课程，且对工程性、实践性和创新性要求高，这就意味着通过传统的教学模式和考核评价方式，教师很难在规定的课时内将如此多的知识点保质保量地传授给学生，学生也缺乏了解知识更新、技术发展的途径和动力[1-2]。

本课程的教学模式受互联网技术发展的影响，从最初的线下传统教学到利用图片、动画、视频等的多媒体教学以及利用线上资源和实体课堂相融合的翻转式、混合式教学，经历了数年的经验积累。目前，水质工程学Ⅰ课程已经形成了集线上项目式学习、问题导向学习，线下面授、翻转、研讨于一体的多元混合式教学模式。课程充分利用线上和线下优质的教学资源、技术资源，为学生提供多维、立体、综合的水质工程知识体系。

通过对近几年教学实践的分析发现，大部分学生通过在此教学模式下的学习，能够将所学知识真正有效吸收。对学生考试成绩分析显示，平均分和通过率均明显高于同等条件下传统教学模式培养的学生。2016级普通班、2017级教改实验班，学生期末考试平均分及通过率分别为71.2、95.3%和82.3、97.8%;2018级普通班和教改实验班，期末考试采用相同试卷，卷面平均分及通过率分别为65.33、83%和73.95、90%。学生参与项目研究的积极性、参加学科竞赛获奖的数量和质量均有所提高，2019年和2020年学生参加国家级、自治区级竞赛共获奖26项，其中2项自治区级一等奖、2项自治区级二等奖、2项国家级优胜奖均出自教改试验班。

二、课程教学模式

（一）课程教学理念

水质工程学Ⅰ课程以城市给水单元处理技术为主线，重点讲授水处理的基本概念、理论和方法，水处理的工艺流程、工程技术与方法，同时将课程思政贯穿其中，帮助学生树立节水、惜水、爱水的意识，培养社会责任感，为实现水资源的可持续发展作出自己的贡献。教学过程注重学生知识、能力和素质的培养，鼓励学生创造性思考，把学生如何高效学习纳入教学体系。

课堂教学主要聚焦课程体系框架，给学生预留自主构建知识的空间;课下围绕解决问题，组织学生进行线上学习。通过项目式学习、问题导向学习培养学生创新意识和自主探索的能力;通过研讨、翻转演讲，训练学生的分析、判断、比较、推理、评价等高阶思维能力，协助学生从多个不同视角研究同一问题，完成深度学习。

（二）课程教学实践

1. 教学设计

目前，内蒙古工业大学水质工程学Ⅰ混合式示范课程共48学时，线上和线下各占50%，采用20名学生的小班教学。线上理论教学依托国家精品水质工程学课程的相关内容和授课教师自己录制的课程视频进行授课。课前，学生按照教师提供的任务清单要求，完成线上学习任务;课中，对线上学习内容进行10min左右的限时测验，根据测验结果及线上反馈，教师在面授时可以做到有的放矢，使内容更具针对性。

与理论教学同步进行的水厂项目，以线上水厂资源和文献资料为依托。学生课后搜集相关城市的基础资料、水厂设计资料做调查研究，了解、分析工艺特点、运行情况、存在问题。根据所学课程内容，结合国内外研究现状及发展趋势，通过小组研讨，对设计或运行中存在的问题提出解决方案，最终完成一个新的创意设计，以幻灯片的形式进行分享式学习。

課后学习内容还包括知识拓展和课后作业，与课前、课中内容构成一个有机整体。知识拓展包括专家讲座、水厂视频、虚拟仿真及新理念、新技术、新材料等前沿资讯，帮助学生增长见识、拓展专业视野，实现教学延伸。作业通过线上平台发布和批改，分为标准和开放性问题两类，标准题目考查学生对基本概念、基本知识的掌握情况;开放性问题无标准答案，无复杂的计算过程，考查学生独立思考、分析推理以及通过文献检索获取和处理相关信息解决问题的能力，锻炼学生的创造性思维，体现学生高阶能力。

2. 考核评价

课程考核评价是推动学生学习方式变革的重要手段。传统考核方式基本上以期末考试成绩为主，平时成绩所占比例较少，且主要由考勤、课堂表现和作业组成。过程性评价不完善，导致学生平时懈怠，考试前临时抱佛脚、死记硬背，突击应付考试。混合式教学把大量的时间和学习自主权交给学生，如何引导学生自主学习以及怎样确保学生有效学习是教师制定考核评价标准必须重点关注的问题。

水质工程学Ⅰ课程的考核以学生学习成效为出发点，对学习的全过程进行及时、客观、全面地评价，考核内容涉及对基本知识的掌握、理解运用和分析评价创造三个层面，考核项目包括平时作业、书面报告、汇报交流表现、课堂测验、期中考试和期末考试。除了期末考试，课程平时考核均通过线上平台进行，学生能够随时查看自己的考试积分，调整学习方法和学习状态，教师能快速发现问题，及时纠正和改进教学。

（三）课程特色与创新

1. 满足学生个性化学习需求，将教与学形成有效互补

多元混合式教学模式充分利用线上各种学习资源，突破了教材、课堂内容、课程学时和教学地点的限制，学生的信息来源、知识获取渠道和学习选择的自由度大幅增加，满足学生学习时间、空间及内容的个性化需求，提高学习效率。但是，对于线上学习若不加以有效组织引导，不利于学生系统化学习[3]。问题导向和项目式学习通过以问题为先导，帮助学生完成知识体系的建构，通过对项目的深度了解、二次设计，实现学生对课程知识的融会贯通和灵活运用。线下的面授、翻转和研讨，由于有线上学习及测验作铺垫，面授更具针对性，翻转和讨论也能够进行得更深入。

2. 接触真实工程，将实际水厂项目融入课程教学

水质工程学Ⅰ课程内容与行业发展息息相关，与水厂实际结合紧密。项目式教学将水厂项目融入各单元教学内容，使抽象的理论形象化、可视化、具体化，比单纯的理论教学更容易让学生理解和掌握。学生置身于真实工程场景中，通过熟悉水厂工艺、设施，探究设计、运行中的各种问题，体会所学知识的实际价值，激发解决问题的兴趣，实现主动学习。项目式教学由于将基础理论和工程实践相结合，将复杂的工程问题，例如对于冬季低温低浊，夏季产生较高藻类、浊度、色、臭、味的原水，如何选择处理工艺;滤池反冲洗出现跑砂现象、运行中滤头和滤板损坏、堵塞的问题应如何解决;同向流斜板沉淀池的泥水分离问题，采用什么措施可以使清水有效稳定地收集等等，在课堂上重建，学生结合课程理论知识去发现问题、分析问题、解决问题，提升理论水平和工程素养[4]。

3. 注重课程两性一度，打造课程育人新模式

课程教学坚持以学生为本，注重对学生综合素质的培养。水质工程学Ⅰ课程的各个教学环节和与之对应的过程性考核评价，需要学生自始至终通过多方面努力才能良好地完成，这既是课程高阶性、创新性、挑战度的体现，又是对学生综合素质培养的有效方法。在课程实践中，以小组为单位完成水厂创意设计给学生营造了差异性反思的环境，使其认识到自己在课程学习、组织管理、团队协作、责任担当、沟通交流、文字表达等方面的优势或不足，从多个层面促进学生的成长[4-5]。

三、对教学模式的反思

（一）教师的角色转变是前提

多元混合式教学模式，丰富的线上资源，使学生学到的知识远远多于教材和实体课堂，学习过程中遇到的复杂问题也随之增加，教师不再是单一的知识传授者，也需要不断学习，与学生共同探索。除了专业能力外，教师其他方面的综合技能面临更高的挑战，不仅要完成传统的备课、讲授和批改作业的工作，还需要录制教学视频或筛选线上资源，对线上线下、课前课中课后教学内容进行重塑，制定实施和考核方案，在实施过程中对学生自主学习进行跟踪、管理和指导。比如在小组完成项目过程中，教师要考虑调动每个学生的积极性，而非仅仅将重点放在成绩优秀的学生身上;考虑如何提出一个问题，使学生在回答问题时能进行深度思考;考虑如何引导学生在公众场合清晰表达、侃侃而谈等[6-7]。

（二）学生的积极参与是保障

对于教师而言，组织教学工作的核心是学生。水质工程学Ⅰ课程建设初期，学生对于混合式教学模式了解、接受程度低，部分学生在心理上存在排斥、不认可，课前不做任何学习准备，抑或是简单地浏览一下课件和视频，导致在课堂上无法按计划执行教学任务，师生之间、同学之间无法进行有效的交流互动。因此，站在学生的角度换位思考问题，探索出适合混合式教学的线上学习与评价方法，提高学生对新教学模式的积极参与程度是非常重要的。因此，以解决具体问题作为开端进行线上学习，将课堂测验、书面报告和汇报交流表现计入平时成绩，有效地检验和提升了学习效果[8]。

（三）课程改革永远在路上

多元化混合式教学弥补了传统教学的不足，取得了初步成效。但实践中仍然存在一些问题，如对考核评价方式的改进，有什么样的考核方式，就有什么样的教学方式和学习方式;丰富的教学内容会增加学生的负担，降低学习兴趣;对于学习能力弱、积极性不高的学生难以管理等。未来在优化线上教学资源、完善课程考核评价体系、提高教学模式的可接受度等方面仍需继续努力。

四、结束语

在实体课堂的基础上适当增加线上教学与实践的比例，充分利用线上的专业技术信息及优质教育资源，对水质工程学Ⅰ课程进行全方位、多元化的教学模式创新，已逐渐成为信息技术及社会发展的必然要求。及时对高校教学进行改革创新，才能培养出更具创造力、符合社会要求的工科复合型人才。

参考文献：

[1]蒋树贤，秦建桥，杜青平，等.PLB模式在水质工程学教学中的应用探讨[J].大学教育，2017（6）：21-23.

[2]何莲，乔庆云.水质工程学课程群研究性教学改革与实践[J].中国教育技术装备，2016（20）：108-110.

[3]李春娟.基于水质工程学Ⅰ的多元教学模式探讨[J].广东化工，2018，45（24）：47-51.

[4]梁恒，李伟光，马军，等.新工科背景下《水质工程学》课程建设思考[J].给水排水，2020，46（11）：143-146.

[5]李绍秀，李冬梅，杜星，等.翻转课堂在“水质工程学”教学中的应用[J].教育教法论坛，2021（25）：120-123.

[6]吴岩.建设中国“金课”[J].中国大学教学，2018（12）：4-9.

[7]于歆杰.论混合式教学的六大关系[J].中国大学教学，2019（5）：14-18+28.

[8]张育智，占玉林.教学模式与翻转课堂混合式教学成功关键问题探析[J].大学教育，2021（3）：1-4.