新工科背景下环境水利学混合式教学体系研究

［摘 要］ 二十大的教育方针强调以立德树人为根本任务，环境水利学作为水利水电工程专业的选修课，具有多学科融合的特性，对于专业课的教学体系建设，有利于推进新时代特色社会主义教育事业。对“环境水利学”课程现状进行分析，立足于新工科人才培养需求，利用智慧树平台构建环境水利学“双渠道双平台”的混合式教学模式，即“课内—课外”双渠道，“线上—线下”双教学平台，结合学校应用型人才培养办学定位，最终达到“知识+能力+素质”三位一体的课程建设目标。

［关 键 词］ 新工科；环境水利学；混合式教学

［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2024）24-0０81-04

随着经济社会的快速发展，我国对人才的质量要求也在日益提升，高校是提供和保证高素质人才输送的重要源泉，因此在强调教育强国的今天，高校需顺应社会发展并革新教学体系，才能保证源源不断地为社会提供高质量人才。“新工科”就是顺应时代发展孕育而生的教育改革模式，是建设现代化教育强国的重要举措。环境水利学是水利水电工程专业的专业课，涉及多学科交叉，具有内容多、知识点分散的特点，课程要求学生掌握扎实的理论基础，且具有一定的实践、分析能力，因此，在教学质量和教学模式上都有较高的要求。打破线下课堂的固有模式，激发学生的自主学习能力，建设适合本科生能力发展和专业人才培养目标的教学体系，是新工科背景下环境水利学的建设方向。

一、环境水利学课程的教学现状

（一）教学模式传统

环境水利学大部分教学内容以概念及论述性为主，教师在引导过程中易出现论述冗长的现象，对于当今信息更新速度极快，学生注意力难以集中较长时间，常出现兴趣迅速消退现象，因此对于环境水利学的教学模式在传统模式下是存在一定问题的，需要对教学模式进行革新，达到提升学生学习兴趣、增强学生自主学习能力的目标。

（二）教学内容守旧

传统教学模式下，教学内容以教材为主，选定的教材为冯绍元主编的第二版《环境水利学》，共八章内容，教学内容多以概念及论述性内容为主，因此存在大量的记忆性内容，而对于案例及思政内容涉及较少。面对概念性内容学生需要大量时间去理解记忆，因此学生常常理解不够深刻而选择机械性记忆，急于求成的学习方法甚至会存在理解偏差的问题。

（三）教学资源匮乏

教学资源局限于教材，学生无法深刻理解水利对环境的影响，而对于环境与水利工程之间的制约关系则更难于全面理解，学生常常不能将理论内容与实际工程相连接。因此需要增加教学资源的丰富程度，可利用线上平台的案例或者资源，可以有效解决学生在学习概念及理论性内容时存在的一系列问题。

（四）学时分配不均衡

环境水利学作为水利水电工程专业的选修课，开课学期为第五学期，由36课时理论课和4学时实验构成。由于大三阶段水利水电工程专业的课程内容较多，且大多为专业必修课，学业任务较为繁重，学生对环境水利学此类选修课程的学习往往提不起兴趣，因此对于学时设置上应减少理论学时的设置，从而间接提升实验课的学时比例，对于学生的学习精力可得到有效提升，且能够较长时间的保有学习热情。

二、线上线下混合式教学体系构建

（一）课内“线上+线下”混合教学体系

环境水利学课程于2022年在智慧树教学平台上线，线上设置包括在线教程、见面课、课程资源、课程公告、互动问答、作业测试和考核标准等模块，同时具备调取学习进度、分析学情等模块。线上教学过程包括4个模块，即学习任务发布、课程视频学习、线上自学测试、师生交流研讨。根据教学目标和授课计划，教师于课前在线上发布思考和预习任务，提供水质监测技术、教学案例等学习资料。学生带着问题在课上自主学习教学视频，完成线上测试。根据线上授课内容，教师在课程论坛上发布讨论专题，学生查阅资料，联系所学理论，发表观点，师生、生生之间交流互动。

线下教学包括四个模块，即水环境问题分析、知识点讲解、师生互动研讨、创新思维拓展训练。讲练结合，帮助学生突破对重点、难点的理解和掌握，实现理论到实践的思考与应用。

课内线上教学实施过程中的共享课程视频学习、学生自学测试环节以及线下教学中的知识点讲解模块为实现课程知识目标服务。同时，师生交流研讨、互动问答环节、创新思维拓展模块能极大程度地锻炼学生的自主学习能力、创新能力、表达交流能力和运用理论分析解决复杂工程问题的能力，很好地实现了课程能力目标。

（二）课外“线上+线下”混合教学体系

线上定期组织学生聆听院士、专家线上报告，提升专业认同感和自豪感，树立大国工匠精神。线下包括专家讲座和环保主题活动。邀请水质监测方面的专家开展讲座；定期举办环保主题活动，依托世界环境日、世界水日、世界地球日等，组织开展环保知识竞赛、世界水日、水利创新大赛等主题活动。课外的教学实施设计不仅拓展了学生对专业和行业领域的了解和认知，扩大了专业知识面，同时也有效激励引导学生服务国家的责任担当，培养学生的专业认同感、团队精神和协作能力。因此，此教学模式的实施既保证了课程知识目标和能力目标的实现，也兼顾了素质目标，做到了“知识—素质—能力”三位一体协同育人。

三、基于智慧树平台的混合式教学具体实施措施

（一）环境水利学教学内容概况

环境水利学共八章教学内容，基于混合式教学模式对章节调整教学内容。第一章为绪论，以概述环境水利学为主，为增强学生的学习兴趣，线下课程中增加讨论及互动环节，对于第三节环境水利学与其他学科的关系主要依靠线上平台，以线上内容为主，增加学生对本学科与其他学科之间联系的了解；第二章及第三章为本门课程的重点，虽然理论内容繁多，但多数易于了解，因此教学内容以教材为主，增加水体污染及自净实例，对于第三章水资源保护部分以实验为依托，增强学生对于理论部分的实践与学习；第四章为水环境保护规划的内容，在教材的理论内容基础上，增设线上教学平台的案例分析内容，提升学生的问题分析能力；对于第五章水质模型与模拟内容为了解部分，主要学习内容依靠线上平台，了解应用较多的水质数学模型，并且简单了解各种数学模型的原理及应用方法；第六章内容难度较低，利用线上平台对理论内容进行学习，线下对于各类环境问题分组进行讨论研究；第七章及第八章内容为水利工程对环境的影响以及综合评价，这两章内容在教材的理论概述基础上，利用线上平台，增加学生对水利工程建设现状的了解，并且增加案例分析内容，增强学生的学习兴趣以及对问题分析的能力。因此，通过混合式教学模式使教学内容及教学环节丰富起来。

（二）理论课混合式教学实施

1.理论课课前

对于理论课的课前环节以“课外渠道+线上平台”模式为主，“课内渠道+线下平台”模式为辅，其中线上主要利用智慧树平台的学习资源以及学习任务两项功能，线下平台仅通过每节课后利用5～10分钟简单布置下节课学习任务并引导学生完成线上平台的学习任务。因此，课前环节依托智慧树平台进行，主要利用平台构建课程及班级，在课前通过学习资源及学习任务完成理论课课前环节。基于环境水利学的选修课课程性质，且智慧树平台课程资源没有完全一致的课程，因此，本门课程首先利用AI资源库引用环境学和水质工程学两门相关课程内容进行逐节添加学习资源，并且课程负责人通过利用线上其他平台、知网、课件等多种形式的线上课程相关资源，通过本地上传的方式上传到线上平台，为学生提供大量课前学习资源；除此以外，线上课前环节6N88lmy/8X9n6eZHtJXPoZFTyh1710PDwA0itZRAaQY=还需要通过学习任务发布课前思考题，任务内容的发布可以完全与资源库路径连接，无论学习资源是来自AI资源库还是本地上传，都可以有机联系在一起，完成课前学习任务的发布，并且学生可以通过思考后对课前学习任务作答，如有不理解的地方还可以通过平台留言进行反馈。综上所述，通过两年来的平台构建，环境水利学课前线上资源一般由两部分构成，第一部分为学习资源：一般为10分钟左右的主讲教师的录课视频资源、相关的课前重要知识点概述课件PPT以及相关的文献资料等；第二部分为学习任务，在学习资源的基础上发布思考题作为课前学习任务。学生通过以上两部分的线上平台学习可完成课前的学习准备工作。

2.理论课课中

对于理论课的课中环节以“课内渠道—线下平台”为主，“课外渠道—线上平台”为辅。基于课前的学习任务发布及学习资源共享，可提前掌握学生的课前预习情况，进而为教师线下平台的任务进行起到一定的导向作用。基于课前线上平台的学习资源完成情况及学习任务的反馈，教师需在线下课前对线上平台学习数据作出总结及评价，并且利于与学生交流与沟通，即使掌握学生的思想动态，进而对课前平台数据所统计出的学习任务共性问题可在课中有针对地进行讲解，并且可以结合线上平台资源进行深入解读和阐述。因此，理论课课中主要依托线下平台，但线上平台除了为难点内容提供线上资源外，还可以利用线上平台简单便捷的特点完成一些线下课中的教学环节，例如，通过智慧树平台的课堂教学环节完成快速点名、投票、随堂测验等环节，可以解决线下课堂人数多难于统计的问题，大大提升课中各环节进度。

3.理论课课后

对于理论课的课后环节以“课内渠道—线上平台”为主，“课外渠道—线下平台”为辅。利用智慧树平台的作业考试板块，发布作业或者考试内容，对于讨论类作业部分可结合线上平台的课外渠道完成，而对于考核类作业及考试则仅允许利用“课内渠道—线上平台”完成。在智慧树平台上，对于作业及考试的发布非常简便，可以通过添加试题库及组卷完成，而且对于客观题的评分及成绩统计都非常迅速。学生也可利用课后的线上平台测试对自己的学习成果快速做出反馈，也便于学生归纳总结及复习，而且测评结果同样可为教师提供一定的学情数据，便于对课程达成度的分析以及平时成绩的考核。

（三）实验课混合式教学实施

在理论课的基础上，实验课同样分为课前、课中和课后三部分，区别在于线上资源围绕水质及实验内容，线下则以开展实验课，进行线下实操并以完成实验报告为主要内容。对于实验课，课前，将智慧树平台的水质相关课程资源作为理论学习，并且利用本地资源上传实验指导书以及实验操作的视频资源，使学生在进行线下实验课前有一定的理论及实验步骤储备；课中，主要以线下指导与实操为主，也可结合线上资源完成实验操作任务，学生对实验数据进行记录；课后，利用智慧树平台为学生提供实验报告模板，学生需完成实验报告的填写，并对实验数据进行分析，结合线上理论课程的学习及资源得出实验结论。

四、基于智慧树平台的成绩评定

新工科背景下对于学生成绩的评定更注重过程，因此通过智慧树平台可以突出课程过程化考核结果。基于智慧树平台的混合式教学模式成绩共由四部分构成，分别为平时成绩、见面课成绩、实验成绩和期末考试成绩，即环境水利学成绩=平时成绩+见面课成绩+实验成绩+期末考试成绩，各部分成绩相对于总成绩占比分别为10%、10%、20%、60%。利用智慧树平台进行线上线下混合式教学极大促进过程化考核的科学性及规范性。成绩分类及占比如表1所示。

（一）平时成绩

混合式教学模式中的平时成绩主要依靠智慧树平台给定，并且贯穿于整个教学环节，主要包括三部分成绩：学习进度、学习习惯以及互动，智慧树平台可以根据学生参与学习活动利用算法给出成绩。（1）学习进度成绩：教师通过智慧树平台共享或者上传学习资源，同时布置学习任务，包括测试题、讨论题等，学生参与后，系统会自动进行评判，智慧树平台会自动统计视频观看的时长、视频观看程度以及测试进度三项数据，并且还会提供学生个体与班级平均进度的对比统计，对于过程评价提供了充足的依据。因此，学习进度成绩=教程进度+测试进度=（视频时长+视频观看程度）+测试进度。（2）学习习惯：在智慧树平台上是通过算法进行统计的，学生利用智慧树平台进行线上学习活动，对于学习时长进行统计，将有效的学习时间转换为成绩，当学生登录平台的有效学习时间达到25分钟或多于25分钟即可得到当天的学习习惯成绩，并且该项成绩与连续学习天数有关，连续有效学习天数累计越多，该项分数越高。（3）互动：智慧树平台将有效提问及有效回答转换成贡献度，每天的贡献度会由高及低进行名次排名，按照排名位次给定讨论成绩。

（二）见面课成绩

利用智慧树平台可以进行学术会议共享以及课后重难点答疑，见面课的目的为更好地利用课余时间，并且可以达到互动交流的效果，加强与学生之间的互动性。见面课的成绩与线下课程成绩构成相同，即由学生签到、互动、讨论、随堂测试等环节的成绩构成。

（三）实验成绩

基于智慧树平台的实验课成绩由三部分构成：课前的线上活动成绩、课中线下实验课的操作以及课后的实验报告成绩。课前的线上活动完全依据智慧树平台上发布的学习资料以及学习任务完成情况给定成绩，此部分参考理论课平时成绩部分，对于课中成绩的给定，是通过学生在实验过程中对实验操作的规范程度以及面对异常实验结果的分析、处理情况作为成绩依据的；课后实验报告成绩是对学生实验报告的规范书写以及结论分析情况的评定。因此，实验成绩=课前线上活动成绩+实验课线下成绩=课前线上活动成绩+实验操作成绩+实验报告完成度成绩。

（四）期末考试成绩

期末考试成绩的确定也存在两种形式，一种为依托线上平台，另一种为传统试卷考核形式。2020级环境水利学的期末考试为线上考试展开的，题型总体分为主观题和客观题两大类，主观题由教师线上给出成绩，客观题系统自动批阅，这种形式的考试对于教师而言工作量大幅降低；依托智慧树平台的期末考试可以利用平台创建的题库进行选题，而且可以打乱题目顺序，对于监考系统也很智能，可以实时监测学生的答题情况，如有异常迅速提醒。2021级水利水电工程专业学生的期末考试通过线下考试进行，即传统纸质试卷考试形式。相比之下，线上考试平台具有快速评判客观题的特点，并且能更直观地对成绩进行分析，大大减少了工作量。

五、基于混合式教学模式的教学效果

通过两年来线上线下混合式教学模式的实践，环境水利学课程建设取得一定进展，但也存在一定问题。

在理论课教学中，混合式教学模式分别在课前、课中和课后不同程度地融入了线上教学内容，不仅丰富了教学内容，而且更有效地利用了线上资源，为学生构建了资源丰富的学习平台，从根本上激发了学生的学习兴趣与学习热情，提升学生的理解及分析能力，真正意义上将教学主体教师转变为学生，能够更具象地反馈学生的学习状态；在实验课教学中，融入线上实验操作资源，学生可以自主进行实验学习，在实验操作过程中可以对所遇到的问题随时利用线上资源尝试解决，培养学生独立思考能力，为应用型人才培养发挥重要作用。

在应用混合式教学模式时同样暴露出一些问题。首先，对于成绩的考核体系应与混合式教学模式相匹配。由于线上线下混合式教学融入了大量线上平台与资源，因此对于教学监管盲端范围变广。其次，需要充分利用线上教学平台及资源的多元化，从根本上调动学生的自主学习能力与热情。构建线上线下混合式教学体系的初衷是从根本上调动学生，然而在实施过程中，学生往往只是应付式完成线上部分学习指令及内容，对于线上资源的利用率随线上环节频次的增多逐渐递减，因此对于环境水利学线上资源和内容应进行筛选，从学生的兴趣点出发，寻求更多样、有趣的线上内容及资源，使学生对于线上教学环节保持高涨的学习热情，保持线上学习活力，从根本上激发学生的自主学习能力，更充分地发挥线上教学资源的作用。

六、结束语

环境水利学课程具有注重结合实践性和应用性的特点，以学生为中心，以OBE理念为导向，立足新工科人才培养需求，结合特色应用型人才培养定位，基于智慧树平台采用线上线下混合式教学模式，依据“知识+能力+素质”三位一体的课程建设目标，构建了“课内—课外”双渠道，“线上—线下”双教学平台。经实践及应用，混合式教学体系在教学模式、教学内容、教学资源、学时分配上的革新，有效提升了学生的自主学习、实践及分析能力，并且较好地实现了过程化考核。总体上看，混合式教学模式对新工科背景下环境水利学的课程建设具有积极作用。

参考文献：

［1］ 孟多，肖静，董锦坤.“水质工程学Ⅱ”课程线上线下混合式教学模式改革探索与实践［J］.黑龙江教育（理论与实践），2023（1）：43-47.

［2］ 黄彩霞，张恒嘉，赵霞，等.促进深度学习的线上线下融合设计研究与评价［J］.陇东学院学报，2021，32（2）：103-106.

［3］ 吕洋.化学课堂“教—学—评”一体化的困难与突破［J］.教学与管理，2023（9）：100-103.

［4］ 蔡佩君，王晓萍，王立强，等.虚实结合、层次培养的多元实践教学探索［J］.电气电子教学学报，2020，42（6）：140-144.

［5］ 李俊玲，冯男，许建强.应用型本科“数值分析”线上线下混合式教学设计［J］.科技风，2024（1）：139-141.

［6］ 刘娜.“互联网+”背景下线上线下混合式教学探讨［J］.工业和信息化教育，2022（2）：45-50．

◎编辑 王亚青