亢春喜，郭海峰，王宗丽，彭剑峰

基于应用型人才培养的线上线下混合式教学模式研究——以“环境工程原理”课程为例

亢春喜，郭海峰，王宗丽，彭剑峰

（萍乡学院 材料与化学工程学院，江西 萍乡 337000）

“环境工程原理”是环境学科的主干专业基础课程。依托超星学习通平台，充分发挥线上教学和课堂教学双重优势，从教学内容、教学设计和考核评价体系等方面，开展线上线下混合式教学模式的实践探索，以提高课程教学质量，培养学生的自主学习能力和应用能力。

环境工程原理；
教学改革；
线上线下混合式教学

目前，环境污染问题呈现明显的复合化特征和区域化特征，解决此类问题需要具有创新精神和应用能力的创造性人才，这是普通高等学校环境科学与工程类专业本科生的重要培养目标。专业、课程和教师是高等教育质量及人才培养质量的关键因子。其中，课程是人才培养的基本单元与关键要素，是学生知识、能力和素质培养的重要载体，课程质量直接决定着人才培养质量。因此，积极开展环境科学与工程类专业课程的特色化教学改革，努力提高课堂教学质量和人才培养质量，是课程“专业化”“特色化”和“优质化”发展的必由之路，也是新时代背景下全面提升高等教育质量的应有之义。

作为江西省首批向应用型高校转型发展试点的本科院校，萍乡学院致力于培养适应地方经济社会发展需要的应用型人才。“环境工程原理”是该校环境科学与工程专业的重要专业基础课，在服务地方经济社会发展的创新型和应用型环境专业技术人才培养过程中扮演者重要角色。该课程在课程体系中起到承上启下的关键性作用，是本科生开展大气污染控制工程、水污染控制工程、固体废物处理与处置工程和环境影响评价等专业核心课学习的基础。课程主要内容是以“物理量”及其“变化速率”的定量表达与计算为论述主线，系统阐述了“三废”治理工程所涉及的共性基本原理、技术措施和设备设计的计算[1]，具有较强的系统性、理论性和实践性。然而笔者发现，目前该课程在教学过程中存在内容繁多、学习难度大、学习主动性和积极性不高等问题，制约了学生对课程理论知识的理解和应用。

在“互联网+教育”极大促进教育信息化深入发展的背景下，混合式教学融合了数字化教学和传统课堂教学的双重优势，受到广泛的关注和重视[2–4]。为激发学生学习的内生动力与主动性，提高课程教学效果，提升课程育人质量，笔者依托超星学习通平台，采取线上线下混合式教学模式，开展“环境工程原理”课程教学。

2.1 教学内容多，学习难度大

目前，该校环境工程原理课程授课教材采用清华大学胡洪营等编著的“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《环境工程原理》[1]。该教材主要包括以下三部分：（1）物料与能量衡算、流体流动以及热量和质量传递等环境工程原理理论基础；
（2）沉淀、过滤、吸收和吸附等分离过程原理；
（3）化学及微生物的反应动力学和反应器等反应工程原理部分。课程教学信息多，教学内容丰富，综合性强。该课程的符号数和公式数分别达581和1121个[5]，涉及了大量的数学、物理和化学等学科基础知识，如“圆直管内流动的速率分布及阻力损失”涉及“微元法”、不定积分和定积分等。对高等数学和物理化学等必修课程基础薄弱的学生而言，难以将自身知识储备与该课程教学内容有机融合；
很多学生又缺乏课前预习、课中笔记记录和课后复习巩固的学习习惯，学习积极性与主动性低，课堂参与度与活跃度不高，课堂效率低，教学效果欠佳。

2.2 “学”与“用”脱节，学生应用能力弱

环境工程原理课程兼具理论性与应用性，因此胡洪营主编的《环境工程原理》教材设计了大量的工程性课后习题，供学生进行工程计算的训练，且难度高于课堂例题，以锻炼他们用理论解决实际工程问题的应用能力。但受限于课程课时少、教学内容多和学生接受能力参差不齐等因素，授课教师不得不在课堂上讲授重点知识点，而未设置足够的习题讲授学时以向学生详细讨论课后习题，这就导致学生不能真正理解和运用理论知识解决实际问题，应用能力得不到有效锤炼。

2.3 课程考核评价方式单一化，缺乏过程性考核

环境工程原理课程传统考核模式为“平时成绩占30%和期末成绩占70%”，平时成绩由出勤率、课堂表现和课后作业等三部分构成。笔者在过去授课过程中发现在30%+70%课程考核模式下，学生往往寄希望于任课教师划定考试范围及考试重点，再利用期末考试前1至2周的突击复习，来达到通过考试的目的。这种传统考核方式存在“轻过程重结果”的弊端，特别是对学生的课前预习和课后复习等学习行为缺乏过程性监督和评价，易挫伤学生学习兴趣、热情和积极性，难以客观反映学生的学习参与度与学习主观能动性。

课程教学活动的“课堂前”“课堂中”和“课堂后”三环节相辅相成，构成有机联系整体。同时，每个环节都具有各自特殊属性：“课堂前”环节侧重于学生预习的自主性和预习的成效性检验，“课堂中”环节侧重于学生的课堂参与度与互动性等，“课堂后”环节侧重于学生温习巩固，整理并重构具有个性化的知识体系和结构。鉴于上述思考，我们采用线上线下混合式教学模式，以实现教学三环节的全覆盖及有效衔接。

3.1 线上教学资源建设

依托超星学习通平台，我们建设了“环境工程原理”课程的线上教学资源库，主要包括课件资源、习题集、参考资料、试题、讨论思考题、思维导图、案例库、问卷调查和拓展阅读材料等。为有效监督学生日常学习行为，我们也开展了学生线上学习的考核评价体系建设。

3.2 教学内容整理及优化

“环境工程原理”课程兼具理论性和工程性，而水污染控制工程、大气污染控制工程和环境工程微生物学等专业核心课更注重于主要工艺设备及其应用的工程性属性。目前，“环境工程原理”教学内容多，且部分知识点与物理化学及上述专业核心课相重复：与物理化学的重复内容主要是反应动力学基础；
与水污染控制工程的重复内容主要是离子交换及膜分离部分；
与大气污染控制工程的重复内容是气体的吸收、吸附和沉降等章节[6]。因此，为有效利用有限的教学学时，提高教学效率，从以下几方面整理并优化环境工程原理课程教学内容：（1）设计预习提纲，督促学生自主复习物理化学课程中的反应动力学基础；
（2）将第十章其他分离过程中的离子交换、萃取和膜分离等内容置于《水污染控制工程》课程里讲述；
（3）将微生物反应动力学基础和微生物反应器放在《环境工程微生物学》课程里讲解；
（4）讲授环境工程原理理论基础、分离过程（沉降、过滤、吸收及吸附）基本原理和反应器（均相化学反应器和非均相化学反应器）。

同时，为提高学生学习的针对性，目的性，各专业课程授课教师可加强沟通交流，并采取多种教学方式，从不同角度、不同侧重点和不同授课目的来区别并讲解上述重复内容，如就沉降而言，环境工程原理课程任课老师重点讲述沉降（重力沉降、离心沉降、静电沉降、惯性沉降）基本原理，而大气污染控制工程课程授课老师可在课前布置分组任务（如绘制沉降的思维导图或制作ppt），让学生温习沉降的基本理论知识，而在授课环节重点讲解沉降装置（如重力沉降室、旋风分离器、电除尘器、惯性沉降室）的构造、特点、结构设计及参数确定等。

3.3 教学设计

3.3.1 课堂教学前

为激发学生学习的自主性与目的性，将新课重难点、课件ppt、思考题、思维导图等预习资料以任务点形式发布在学习通平台，并设计讨论题和小测验，要求学生限时完成，以检验学生预习质量。根据学生作答情况，教师可在线下教学中有的放矢，重点讲解学生难以理解的知识点，以达到在有效的课堂教学时间内提高教学效率之目的。

3.3.2 课堂教学中

结合“环境工程原理”课程理论性及工程性强的特点，课堂教学综合采用案例教学法、启发式教学法、情景教学法和问题教学法等教学策略，并通过即时发布学习通平台的随堂练习，当堂检验学生的学习成效。教学过程中以实际工程案例为载体，引导学生积极思考，并鼓励学生主动走上讲台，分析某一工程问题所蕴含的基本原理和解决措施，构建理论基础知识与工程实践间的有机关联。如以吸收章节为例，通过视频播放逆流式吸收塔对酸雾的吸收过程，抛出问题：（1）该吸收塔工作原理是什么；
（2）如何进行塔内物料的质量衡算；
（3）吸收是否可无限进行下去；
（4）塔底流出的吸收液中吸收质含量和塔顶逸出的混合气体中吸收质含量是否存在最值，若存在，是最大值，还是最小值；
（5）吸收塔设计要考虑哪些经济要素和技术要素呢。通过多种教学策略的综合应用，可增强课堂活跃度和互动性，具体化和形象化晦涩枯燥的理论知识，强化学生对理论性问题及实践性问题的理解和掌握，初步培养学生的工程意识和工匠精神。

在授课环节，结合课程教学知识点，以习近平生态文明思想为指导，注重充分挖掘和有机融入思政元素，强化学生对“环境人”身份的归属感、使命感和责任感。结合《中共中央、国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》，将深入打好蓝天、碧水、净土保卫战等加快推动绿色低碳发展的意见或策略恰当地引入该课程教学内容。例如，在讲授绪论章节“空气净化与废气处理技术”时，以我国PM2.5污染及治理为主题撰写课程小论文，指导学生深入分析我国PM2.5来源、危害、形成机制以及控制措施，进而引导学生认识到我国在PM2.5污染治理方面所作的努力及取得的成就。表1为该课程重点教学内容、所对应的课程思政案例及蕴含的思政元素。通过课程思政，搭建对学生的知识、能力和品德培养的桥梁及纽带，实现课程育人目标。

表1 环境工程原理课程思政教学设计

3.3.3 课堂教学后

（1）在学习通平台发布与环境工程原理教学内容相关的典型突发环境污染事件（如2005年松花江水污染事件、2007年太湖蓝藻污染事件、2017年嘉陵江流域突发铊污染事件和2018年陕西省留坝县“4.24”粗酚泄漏突发环境事件等），以小组为单位，查阅资料，分析事件产生原因，初步提出应对策略与应急处置工程技术，并通过教师评价（60%）、组内互评（10%）、组间互评（20%）和自评（10%）等方式综合评价理论及技术的可行性，以进一步培养学生的应用能力。

（2）结合知识点和重难点内容，针对性地设计理论性及工程性练习题，提高理论联系实际能力。同时，让学生标注作答过程参考资料的网络链接，注重了思政元素与专业教育的有机结合。

（3）思维导图绘制。以2～3人为一组，通过共同讨论及协同合作，利用图形、关键字、分支、颜色等要素，完成教学内容的思维导图绘制，实现文字资料的图片化、形象化和可视化，在重构学生知识体系及知识结构的同时，培养了学生的逻辑思维能力和创新思维能力。

3.4 线上线下混合式教学考核评价方式改革

教学改革需丰富考核方式，实施多层次、多渠道、全方位的过程性评价，以更好地指导和督促学生培养良好学习习惯和自主学习能力[7]。在环境工程原理教学改革中，我们优化了课程考核方式及各项成绩占比，即采用“平时成绩（40%）+期末考试成绩（60%）”模式。平时成绩由线上和线下教学活动共同构成，据此设计了过程性评价考核体系（表2）。线上教学活动的过程性考核内容主要包括学习通平台的任务点完成度、章节学习次数、课程作业作答质量、分组任务完成情况和章节小测验等。线下教学活动的过程性考核内容侧重于学生课堂环节参与“教”与“学”活动的出勤、学习态度和课堂表现等。上述过程性考核评价体系的设计，利于客观公正评价学生的学习付出，利于学生对知识的理解与应用。

表2 环境工程原理课程线上线下混合式教学的过程性评价体系

依托超星学习通平台，采用线上线下混合式教学模式，综合利用多种教学策略，以强化过程性考核为辅导和监督手段，开展以学生为中心的教学活动，激发学生学习的主观能动性，增强学生的应用能力，有效提高教学效果和质量，使该课程教学真正满足新时代对环境类应用型专业技术人才的需求。

[1] 胡洪营, 张旭, 黄霞, 等．环境工程原理:第三版[M]．北京: 高等教育出版社, 2015．

[2] 单凤君, 张婷婷, 王蕊．“线上线下＋翻转课堂”混合教学模式下的课程重构与教学实践——以“大气污染控制工程”为例[J]．辽宁工业大学学报: 社会科学版, 2021, 23(4): 122–125．

[3] 曹侃．线上线下混合式教学模式的探索与实践——以《无机及分析化学》课程为例[J]．攀枝花学院学报, 2017, 34(2): 106–109．

[4] 赵宏梅, 洪云．线上线下混合式教学模式研究与实践——以《语文课程与教学论》精品课为例[J]. 渤海大学学报, 2016(4): 107–111.

[5] 徐航, 郭亚菲, 吴峰敏, 等. 基于环境工程原理课程的线上线下混合教学实践[J]. 广东化工, 2021, 48(10): 277–278．

[6] 王晓娜, 汪群慧, 赵娜娜, 等．《环境工程原理》与相关课程内容重复及解决方案[J]. 广州化工, 2015, 43(19): 170–171+206．

[7] 武敬, 牛司平, 盛广宏. 环境工程原理课程教学改革探究[J]. 安徽工业大学学报: 社会科学版, 2021, 38(2): 65–66．

Research on the online and offline mixed teaching mode based on the cultivation of applied talents——A Case Study of Environmental Engineering Principles Course

KANG Chun-xi, GUO Hai-feng, WANG Zong-li, PENG Jian-feng

(School of Materials and Chemical Engineering, Pingxiang University, Pingxiang Jiangxi 337000, China)

Environmental Engineering Principles is one of the main professional foundation courses of environmental subject. Relying on the Chaoxing Learning Platform and taking dual advantage of both online teaching and classroom teaching, the teaching practice was carried out by way of online and offline blended teaching mode from the aspect of teaching content, teaching design and assessment and evaluation system, so as to improve the quality of course teaching and cultivate students’ independent learning ability and application capability.

Environmental Engineering Principles; teaching reform; online and offline blended teaching

2022-03-15

亢春喜（1985—），湖北枣阳人，讲师，博士，研究方向：环境污染防治。

A

2095-9249（2022）03-0100-04

〔责任编校：陈楠楠〕

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