“环境毒理学”课程SPOC混合式教学探索与实践

摘 要：混合式教学模式是高等学校课程教学改革的发展趋势之一。文章基于混合式学习理论，依托中国大学

MOOC（慕课）平台构建了“环境毒理学”课程SPOC（Small Private Online Course，小规模限制性在线课程）学习空间，针对该课程传统教学痛点，设计了混合式教学的各实施环节并开展了教学实践。实践结果表明，SPOC混合式教学模式能够有效提高教学质量，可为地方高校环境毒理学类专业基础课程教学改革提供参考。

关键词：“环境毒理学”课程；混合式教学；教学设计；SPOC；课程改革；新工科

中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2024）12-0074-04

一、引言

互联网和大数据时代，相关技术的快速应用为高等学校课程改革提供了必要的支撑，尤其是新冠肺炎疫情促使线上教学成为高校教学新常态。开展一流本科教育，实施“四新”（新工科、新医科、新农科、新文科）专业建设，是加快推进教育现代化、实现高等教育内涵式发展的重要举措，也使以新经济和新产业为背景的新工科相关专业一流本科人才培养面临前所未有的机遇和挑战[1]。线上线下混合式教学已被广泛证实能弥补传统教学模式的不足，对提高教学质量有着重要作用。线上线下混合式教学已在“环境科学与工程导论”“环境工程原理”“环境微生物”等环境专业基础课程，“水污染控制工程”“大气污染控制”“固体废物处理与处置”等专业课程，以及专业实验、专业实习和毕业论文等实践环节中得到了全面实践。基于SPOC的线上线下混合式教学模式，有效地促进了学生知识、能力、素养的培养[2]。“环境毒理学”是环境科学与工程学科一门重要的专业基础课程，该课程不仅理论性强、知识体系复杂，而且学科交叉明显、与前沿联系紧密[3]。尤其随着环境毒理和健康相关科学问题日益复杂、多元和国际化，以及不断有新的环境危害事件发生，传统的环境毒理学教育理念和方法已经难以满足时代提出的新需求[4]。同时，“环境毒理学”课程理论性强、概念体系复杂、内容枯燥、教学模式落后等因素也导致近年来该课程的课堂教学效果日益下降[5]。引入案例教学、推行问题导向教学、发展项目教学、倡导网络教学和开展研究性教学是具有代表性的毒理学教学改革方法[6]。文章结合江汉大学环境

工程专业“环境毒理学”课程从传统纯课堂教学（2014—

2019 年）到基于中国大学MOOC平台构建的SPOC混合式教学（2020年至今）的历程，对该课程如何实现“两性一度”的“金课”标准进行了探索与实践，尤其是线下实行的“串联—并联”主干知识点梳理和“教师点评—学生讨论”的研讨式教学效果显著。

二、“环境毒理学”课程SPOC混合式教学设计

“环境毒理学”作为新兴边缘交叉学科，涉及的课程内容较多。大多数高校“环境毒理学”本科教学设置课时均大于32课时，但用这32课时不可能在课堂上系统地将课程内容全部讲授完[7]，更何况江汉大学该课程仅设置了24课时。地方院校少学时的“环境毒理学”课程教学的最大痛点在于，学生需要掌握的环境毒理和健康基础理论知识繁杂，医学、生物学等相关背景学科交叉，以及缺乏对环境毒理学相关知识背景的生活体验，从而导致在学习上有较大难度。可见，在少学时的情况下，纯课堂授课无法兼顾基本知识点讲解和应用串联。因而，可引入中国大学MOOdUs3K8jYVbyzF7foqSiauQ==C平台上由孟紫强教授领衔的“环境毒理

学”异步SPOC课程。线上需要实现学生对基础理论知识的理解，线下必然将以适合学生实际的知识点串联、应用为主要目标。具体而言，“环境毒理学”课程SPOC混合式教学整体设计分为2步：一是线上利用中国大学MOOC平台资源，让学生了解环境污染对人类健康的危害及其作用机理，明确人类健康免受危害的措施，掌握环境健康风险评价的方法等环境毒理学基础知识；二是线下采用专题式、讲座式、项目式、研讨式、分组式等教学方法，探索并实践环境毒理学知识的应用及前沿追踪，让学生能树立正确的环境伦理道德观，增强将所学环境毒理学专业知识运用到实际的能力，理论联系实际，提高自身专业素养，并掌握环境污染对人类健康的危害及其机理。对重要的基础知识点进行线下精讲，有利于学生逐步建立专业知识体系，为后续环境工程专业课程学习提供理论基础，为成为合格的环境工程人才打下基础，进而为我国生态文明建设服务。具体应了解大气、水、土壤等污染对健康的危害与防护知识；了解环境物理性、化学性、生物性污染物，特别是化学性污染物对人类健康的毒性作用及其机理，并探讨相应的防护对策；了解环境健康风险评价方法，关注重金属/有机物场地修复应用、农业/内分泌干扰物/新型化学物等检测及治理、环境/生态风险评价等当前相关热点研究及应用领域。通过线上、线下的不同维度，最终实现一流本科教学“德教与智教、理论与应用、书本与实践、做人与做事”的终身学习和素质培育的愿景。

三、“环境毒理学”课程SPOC混合式教学实施

从教与学角度，“环境毒理学”各章节SPOC混合式

教学实施主要包括以下6个环节。

环节1：线上SPOC学习及慕课堂准备。教师应完成SPOC资源建设与发放，及时更新前沿内容，预警未完成学生，提交学情问卷并分析该章节学情；在慕课堂中备课，完成习题、测验、问卷、签到等栏目的编制和定时发放。学生应结合自身情况进行线上SPOC章节学习，完成闯关、

测验、调查问卷、习题等环节。

环节2：线上学情分析并引入课堂串讲及研讨主题。

教师应通过线上学情分析（章节完成情况、学习时长、测试、问卷结果）结论，提炼出线下课堂研讨的主题并于课前发布至线上平台，同时，对应分组调研情况（如有）指导相应学生准备翻转课堂，对研讨式教学做相应教学设计与准备，精炼准确提出课堂讨论和授课的重点等。学生应知晓当次课程研讨主题，并做相应准备，明晰课堂研讨的背景、意义、重点等，发表自己的观点和认识。

环节3：重要知识点串讲/精讲并穿插思政元素。教师应成体系地对知识点进行串讲和精讲，可结合相应案例或自身在这一领域的科研及应用实践启发学生，注意相关教学技巧的使用，让学生从新的层次上对知识点有更深的认识，并根据实际穿插思政元素。学生应积极参与头脑风暴活动，将线上学到的相对零散的知识点在头脑中形成相应的联系，理解教师串讲/精讲知识点间的关联性，从而形成课程知识体系。

环节4：翻转课堂。教师应依据学生意愿或利用慕课堂点名功能，组织学生进行讨论与交流，同时，针对交流中出现的问题，可通过测试了解学生的失分点并分析原因，讲解习题和共性问题。学生应主动在课堂上发表观点，表述要精炼，有的放矢，强调重点，避免读讲稿或简单重复，注意有效交流。

环节5：调研交流。教师应在线上课堂安排调研交流环节，若章节中无学生调研，应在此时强调学习方法或相关章节前沿知识和发展方向。若是开展调研活动，学生应主动将调研中遇到的问题、收获、疑问和想法在课堂上交流。

环节6：总结与提升。教师应对研讨主题进行开放性总结，对学生提出的新观点、论断做适当评述，对本章节对后续专业课程的作用做简要概述等。学生应对研讨主题进行观点表述并发布到线上讨论区，对本章节基础知识点进行系统性认知并查缺补漏。

四、“环境毒理学”课程SPOC混合式教学案例

（一）线上SPOC资源和慕课堂的使用

江汉大学选用的中国大学MOOC平台资源线上课时为32课时，校内SPOC为全资源发放。对于学生来说，不再受原来24课时一次性讲解的限制，解决了因课时少造成的知识量压缩或知识点讲解减少的问题，学生可以根据自己的需要和实际进行反复学习。结课后统计发现，近八成学生累积学习时长超预设课时2倍以上，学生最大学习时长超100 h，超预设课时4倍以上。学生通过线上SPOC资源对感兴趣的知识点或较难章节进行重复学习取得了实效。同时，若学生在线下慕课堂的研讨式学习前未完成一定数量章节的线上学习，将很难跟上线下课堂的进度，这也促使学生加强线上课程章节的学习，进而使线上线下得到相互促进。

线上与线下重要的衔接点是掌握学生线上学习的效果和对重要知识点的掌握情况，而慕课堂是有效的连接桥梁。慕课堂除有“签到”“点名”等基本功能外，还可通过“练习”功能设置章节复习、章节测试等内容，通过“讨论”功能设置当次线下课堂的主题，通过“问卷”功能掌握学生对课程的适应性、建议和对某些相关知识的态度及认知程度等。例如，在学生对环境毒理学中毒物概念理解的基础上，设置了“水是否是毒物？”线上问卷，结果发现，选择“是”和“否”的占比分别为52.94 %和47.06 %。这表明学生对毒物的理解还停留在主观感觉上，对该概念的理解受自身思维定势的影响。 线下课堂需要对“什么是毒物”进行精讲，并且引入“毒物与中毒间关系”的讨论主题，从而确定线下课堂串讲及研讨的主题。同时，要求学生课后2周内在线上对研讨主题发表观点，教师和助教则依据线上讨论情况决定是否按共性问题安排课堂讲授，或对个性问题进行线上回复。

（二）线下课堂串讲和翻转课堂

线下课堂采用知识点串联的方式重新规划课程内容，用评述式、案例式等教学方式开展。例如，“毒物—毒性效应—吸收/分布/排泄—中毒及其影响因素”就是

遵从“什么是毒物—会产生怎样的毒性—进入机体的方

式—中毒”的致毒机理过程进行提炼式的精讲，将相关知识点融入到这一串联线上。随后，依次将“由‘毒’带来的环境问题（《现实中的环境毒理学》章节）—管理毒理学—各介质环境毒理学”的逻辑串联线与前述知识点串联线

相并联，将学科的逻辑与知识交织融汇。环境毒理学案例教学实施过程更重在揭示问题的普遍规律[8]。教师应针对每个串点准备一两个设计好的案例及其讨论路线，案例要能够引导学生积极参与，同时应优化案例教学的组织手段，以达到预期的教学效果。线下不是对线上课程的重复，而是通过不同的思维角度和呈现方式让学生能触类旁通，进而实现创造性的主动学习。各串点既是“环境毒理学”课程的脉络和重点，也是学生课下调研方向的指引，还能促使学生由对线下课堂的知识点梳理回到对线上课程的再次或多次学习，进而加深对知识的印象和理解，并能成就有效的翻转课堂。

线下课堂除教师规划的串点精讲外，学生翻转课堂也是课程目标达成的重要手段。教师应鼓励学生自主发言，也可利用慕课堂随机点名功能选择学生发言。其他学生可以随时提出疑问并进行交流；教师可以提示或依据学生的回答追问，运用多种教学技巧使课堂更生动，提高教学效果。2022—2023学年第一学期，“环境毒理学”课程有51人选修，根据统计数据，课堂活动总人次为1 656次，开展课堂活动95次，平均每次课课堂活动7.92次，每人每堂课参与课堂活动2.71次，学生参与积极性很高，达到了翻转课堂的预期效果。

（三）课程思政和课后调研

课程思政教学育人是以专业课程为载体将思想政治教育潜移默化地融入日常教学工作中，其已成为当代高等教育实现高层次人才培养的关键环节[9]。“环境毒理学”课程思政应将育德育人贯穿课程始终，健全学生的环境伦理道德观与价值观，增强学生保障人类健康的社会责任感和使命意识。例如，环境毒理学涉及生物实验，可从生物实验3R（减少、优化、替代）原则、伦理道德、毒物的处理、正确的科研态度和积极向上的心态等方面感染学生；讲授《毒性》章节时，可联系当前国内外新型危害物的毒性测试方法或检验手段，让学生体会到环境危害判断的重要性和新技术发展的差别，进而促使学生立志投身到学科前沿的探索中。在“环境毒理学”课程教学过程中，还可穿插一些近期发生的环保事件案例，结合案例讨论环境污染物的毒性效应及其危害；也可对环境毒理学相关就业方向，如土壤修复、REACH认证、生态/健康风险评价等进行介绍，激发学生立志为祖国环保事业而奋斗的动力。

课后调研是学生将所学知识进行应用的重要环节。研究性教学模式已被运用到“环境毒理学”课程教学中，主要通过科学实验来实施，是学生自主自行学习的新模式。课后调研是研究性教学模式的方法之一，是让学生不断发现问题，探索答案，寻根究底，最终达到获取科技、知识、学习方法的各种技能，充分体会科技创新，弘扬科学精神和培养科技创新能力的良好途径[10]。环境毒理学既是基础学科，又是不断发展的前沿科学。近年来，环境毒理学前沿理论与知识层出不穷。这门课要想上好，教师和学生都必须紧跟学科的发展前沿。教师通过对前沿理论的讲授，潜移默化教会学生对前沿理念的追踪方法。学生在调研过程中需要集体配合阅读最新的外文文献报道和收集相关资料，并完成调研报告，实现了对国际性、创新性、高阶性和挑战性的要求。调研初期，学生普遍反映“摸不着路”，而随着课程的深入学习和参与慕课堂越来越多，慢慢“找到了思路”。课堂促进了调研，调研反过来促进了课堂的教学，两者相得益彰。在调研过程中，教师应及时与学生互动，指导学生合理把握正确的调研方向，与学生共同确定调研报告大纲与框架；在调研报告定稿前对学生初步的调研成果提出具有挑战性的新内容，并对每名学生负责的部分进行提问和启发，指导学生完成调研报告定稿。调研强调过程管理，学生书写调研过程纪要、制作调研过程视频等方式均可，并且每名学生都要上台讲述（翻转课堂），体现调研的过程性、全员参与性和发现与解决问题的途径。教师要对每组的调研进行简要的点评和挖潜。如有必要还应强调相应的知识点，对学生调研中存在的共性不足进行合理指正。同时，调研也是科研支撑教学的直接体现。江汉大学环境毒理学相关研究在国内具有一定的特色，建有“持久性有毒污染物环境与健康危害湖北省重点实验室”。基于此，学生逐步形成了“理论学习—课后调研—实验室科研—应用学习”的环状提升。近3 年，促成了超过 20 名学生参与环境毒理学相关科研活动并发表科研论文。这种从课堂到课外的良好推动实现了“教学—科研—育人”的有机结合，真正实现了“德、智、用”的育人体系。

（四）课程考核、效果及展望

通过SPOC混合式教学，学生学习成效显著。“环境毒理学”课程淡化对知识内容的考核，注重过程性考核。通过线上SPOC课程闯关、章节测试、考试，给予学生 3 次答题机会并取最高分判定成绩；对调研采用“自评—组内互评—组间互评—教师评分”体系实现综合性评定，淡化分数，强调能力，近2届学生的课程目标达成度均值都在0.83 以上，较传统教学模式提高了约两成。并且在结课后依然为选修学生开放SPOC权限，还为学生搭建了与其他高校教师直接交流的平台，引入校外教师资源“添砖加瓦”，开拓学生环境毒理学视野。未来“环境毒理学”课程SPOC混合式教学应加强线上课程资源学习的监管，充分采用提醒、预警等方式督促极少数进度落后的学生。由于MOOC本身就鼓励学生利用零散时间进行学习，因而采用设置deadline的方式是可行的，为更好地提高教学效果应继续深化课程章节体系的梳理，探讨更好的师生互动方式。而已尝试的“串联—并联”精讲方式值得进一步实践和改良，以便更好地实现“线上学习基础知识，线下厘清学科脉络和应用”的混合式教学目标。另外，线下课堂也要及时将学科前沿体现在教学中，让学生分组就前沿方向进行调研。这种探究性教学模式不仅可以加深学生对知识点的理解和掌握，而且有利于创新思维的培养和发展。教师在教学过程中的引导作用极为重要[11]。提升教师创新能力和专业素养、改革教学模式、优化考核方式等措施是有效培养学生创新能力的教改方向[12]。未来应探索如何让学生更有效地开展调研，这既可以由教师团队在课下额外对学生进行指导，也可以由学生所在科研团队的指导教师配合完成。

五、结束语

互联网新时代的高校专业课程设置逐步呈现出“专

业课程设置更多门数，单一课程更少学时”的趋势。对于“环境毒理学”这门重要的环境专业基础课程而言，必须转变教学模式，让学生充分参与教学过程，促使专业知识的教学与前沿理论科研协同互促，进而实现“四新”建设的育人目标。对地方高校而言，引用国家一流线上课程资源，并结合自身学校特点开展线下应用实践是有效的可行之径。本研究实践证明，江汉大学“环境毒理学”课程采取的SPOC混合式教学模式能够有效提高教学质量，对地方高校环境毒理学类专业基础课程教学改革具有很好的参考价值。

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■ 编辑∕王力

收稿日期：2024-04-09 修回日期：2024-04-27

作者简介：黄碧捷，男，副教授，高级工程师，博士，研究方向为环境科学与工程；陈冯杰，男，讲师，博士，研究方向为环境毒理学；张丽，女，讲师，博士，研究方向为环境工程。

基金项目：武汉市教研重点项目“环境工程专业基础课的双模双语式教学实践研究”（2015010）