环境工程CAD课程同步异步混合教学研究*

余 丽，曹 昉，张 峰，董 静

(太原理工大学环境科学与工程学院，山西 太原 030024)

开展在线教学模式的探索研究具有重要的理论和实践意义。当疫情得到有效控制时，教师和学生回归学校，开展正常教学工作时，我们在线上教学过程中所获得的先进经验和典型做法能进一步提升线下教学质量。在线教学不仅是疫情期间的应急手段，同时也是疫情过后解决实体课堂教学矛盾的重要手段。战德臣教授通过分析试题课堂和多种在线教学形式的优缺点，提出了一种确保高效教学质量的新模式—同步异步混合式教学模式[1]。这种方法结合了传统课堂和在线教学的优势，注重学生全过程培养，通过在线平台直观的数据统计，巩固以产出为导向的培养模式，进一步推进教学质量提升和教学改革的深化。

《环境工程CAD》是环境工程专业重要的学科基础课程，以AutoCAD软件为载体，使学生不仅能获得AutoCAD绘图的基本知识和技巧，还可掌握利用AutoCAD绘制环境工程专业图纸的能力。工程图是工程师的语言，绘图是工程设计乃至整个工程建设中的一个重要环节[2]。工程教育专业认证要求工程类毕业设计类别占70%以上，远超过论文类[3]。在进行毕业设计时，设计污染处理工程项目，将设计思想反映到图纸上，图纸成果中大部分都是计算机绘图。然而，目前采用“教师课堂演示、学生上机实践”的单一授课方式，难以激发学生的学习主动性，且课堂教学与上机实践时间界限区分明显，不能使学生及时将课堂知识转化为实践能力。

因此，环境工程专业的《环境工程CAD》课程教学改革，是工程专业认证的具体要求[4]，是“互联网+教育”时代背景下的趋势，也是后疫情时期的需求。本文针对本课程现有的教学模式中存在的问题，提出了同步异步混合式教学模式在课程中的具体实践，以期提高本科生课程教学水平、培养具有较强实践能力的优秀本科毕业生、更有效地实现环境工程专业本科的培养目标。

1 课程研究现状与突出问题

1.1 理论学习与上机实操的结合度较弱

《环境工程CAD》课程是在大三上学期进行，共32学时，其中理论学时为24学时，上机学时仅占8学时。这8个学时通常又分为2次上机，每次上机4学时。所以，在每次理论课后没有紧跟的相应上机课来夯实基础知识、提高实践能力，就导致教师在讲授知识和上机实操演示时，很多同学只是看懂了，但课后自己再进行实际操作时就遇到问题。例如，专业形和线型的定义、编译、加载和调用过程中出现编译不成功、调用不出来等问题。理论与实践的脱节，必然导致学生在以后的课设、毕设等实践环节用到AutoCAD制图时力不从心。

1.2 难以综合利用所学知识解决环境工程领域复杂工程问题

AutoCAD命令多、知识点较为零散，在教学过程中易产生“学生学了忘，忘了问，问了又忘”的现象。学生长时间听教师讲解，观看教师演示，枯燥乏味，容易导致精神疲劳、学习兴趣较低[5]。学生对基础知识掌握程度较差，遇到实际工程案例时容易生搬硬套，缺乏灵活性，以后难以胜任环境工程领域设计、施工、规划等方面的工作。“互联网+”时代的到来，引起了“互联网+教育”的热潮，涌现出慕课、微课、翻转课堂和混合式教学等新兴教育教学模式，对传统理论教学模式带来强大的冲击，进行教学改革也是大时代发展的必然之路。

1.3 专业课知识的缺乏导致难以引入专业图纸内容

对工科教学而言，检验教学效果的最好手段是实践环节。虽然在学《环境工程CAD》之前，学生在大一期间学过画法几何和工程制图，但经过两年时间，大部分学生对绘图基础知识已经出现模糊记忆。因此在有限学时内，为保证学生首先能掌握AutoCAD软件的绘图技巧和方法，课程教学内容侧重于AutoCAD软件的基本操作。《环境工程CAD》上课时间先于其他专业课，此时过早使用专业图纸，会涉及很多学生未学过的专业名词、概念、工艺等，会使学生产生畏难情绪。而对环境工程专业图纸内容涉及较少，则难以体现课程是为环境工程专业服务的，对学生后续专业课的学习、毕业设计的开展以及就业都颇为不利。

1.4 绘制环境工程专业图纸的能力难以全面真实评估

现有课程考核方式存在一些潜在的问题，当前课程考试一般由理论考试和上机考核组成。理论考试采用传统的书面试卷形式，导致学生对相关AutoCAD命令进行“死记硬背”，并未起到考查学生AutoCAD实际操作水平的作用，也不利于学生对AutoCAD绘图知识的掌握和绘图能力的提高。这种方式虽可考查一个学生对CAD绘图命令掌握的熟练程度，但很难对学生绘制环境工程专业图纸的能力进行全面真实评估。

2 课程教学改革的探索

基于上述课程现状和存在的突出问题，课程团队建立同步异步混合教学模式，不仅发挥在线教学的优势，还通过课堂教学及时得到反馈，从而推进教学质量的提升，使学生能够胜任污染控制工程的设计及运营管理等工作，具备解决环境工程领域中复杂工程问题的能力。

2.1 建立符合课程特色的同步异步混合教学模式，实现理论与实践一体化教学

教师合理利用线上平台进行签到、随堂练习、SPOC、布置作业、师生互动等各环节，形成课程后台大数据，从而直观掌握学生的学习情况和对课程的反馈。在课堂同步教学和线上异步教学两种方式的融合下，关注学生在课程学习过程中理论知识的掌握与实践能力的培养，攻克学生理论知识死记硬背、实践能力薄弱的难题，实现理论与实践一体化教学。其中，同步异步混合教学模式是由五个环节组成的闭环系统，如图1所示。

图1 同步异步混合教学模式的五环节

2.2 突出专业特点，加强学生对环境工程专业图纸的认知与制图能力

CAD 制图是环境工程专业学生必须掌握的一项基本技能，而且应用广泛，在机械制图和建筑制图等领域都有应用。教师在选择探究项目的过程中，不仅要对课程知识内容进行深入挖掘，还要紧密联系行业生产实践情况，选择新颖的研究课题。通过引入实际企业中的项目案例，营造浓厚的专业学习氛围，突出专业特点，让学生充分参与到项目学习过程中。此外，项目式探究学习也是一种合作学习模式[6]，在探究过程中，教师应通过合理设计探究任务，启发学生思维，培养学生的创新能力。引导学生在组内进行合理分工，通过团队协作完成项目探究任务，锻炼学生的交际能力。在此情况下，能够促进学生综合素质能力的发展，让学生在学校学习期间，具备较强的岗位胜任力，实现学校教育与企业实际用人需求的顺利对接。

2.3 将思政元素融入到课程教学中，培养学生的专业素养和职业操守

本课程结合学校和专业“培养德才兼修、长于实践，具有解决环境工程领域复杂工程问题能力的复合型工程技术人才”的办学定位，基于环境工程专业围绕工程教育认证OBE理念所建立的成果导向和持续改进教学模式，发掘教学内容中所蕴含的哲学思想与元素、以讲故事、工程案例的形式从中发掘价值观。将专业课思政内容“片段化”融入到课堂中，让学生自然接受、引起学生的情感共鸣、激励学生产生学习内动力；将专业课程思政内容“系统化”，有效促进学生对课程知识的理解、掌握、拓展与深化。注重培养学生工程思维和专业知识应用能力，潜移默化进行理想信念教育、爱国主义教育、环境及工程伦理教育。

2.4 建立多元化考核评价方式，提高学生对本课程的学习广度和深度

在《环境工程CAD》课程改革中，要体现多元化考核评价体系[7]，逐渐降低期末考试成绩的比重，增加平时学习表现的比重。过程性评价由教师根据学生的平时表现，如对线上资源的异步学习与实践、对上机时的CAD操作能力、对学习的反思能力、对作业和练习题的创新思维能力等进行综合评定。对作业和每章练习题等量化考核的内容，进行分数计量，作为阶段成绩的一部分。在这种多元化考核评价方式下，提高学生对课程的重视程度。由于课程成绩分布到多个环节，能避免学生临时突击学习应付考试，从而提高学生对本课程的学习广度和深度。

3 结语

《环境工程CAD》是环境工程专业中理论性与实践性都较强的课程，与课程设计和毕业设计等环节联系紧密。通过分析课程教学中存在的关键问题，对课程进行教学改革，建立符合课程特色的同步异步混合教学模式，形成五个环节组成的闭环系统。有机结合线上教学与线下教学，利用课堂教学、超星平台签到、在线随堂练习等同步教学手段，以及SPOC等在线异步教学手段，实现学生课程学习与上机实操能力的深度结合和高效提升，从而确保较高的教学质量，使学生能够胜任污染控制工程的设计及运营管理等工作。通过项目的实施，能强化《环境工程CAD》课程支撑的专业认证毕业要求指标点，重点培养学生解决复杂工程问题的能力和终身学习能力。