环境工程原理线上线下混合教学实践

　　环境工程原理是高等学校环境类本科专业最重要的专业基础课，该课程知识点的掌握程度将直接影响学生后续专业课的学习效果，以及学生“工程”思维的构建。基于环境工程原理课时少和知识点多的特点，为保证教学质量和效果，实践一种线上线下混合式教学模式，利用“翻转”课堂、问题导向和小组讨论等方法进行教学实践，并进行教学质量评价。目的是改革探索一种丰富多样教学形式，最大限度激发学生学习兴趣，实现高质量知识传递。

　　[关键词]环境工程原理；线上线下；教学实践；改革创新

　　近年来，环境污染越来越趋于复合化和时空化特征，当前的环境治理技术可划分为水处理技术、大气污染控制技术、固体废弃物处理与处置技术、污染净化与生态修复技术等，对环境污染治理的从业人员提出更高的要求，需要具有较强的解决复杂环境污染问题的能力，这就对环境类专业的教学提出了更高的要求[1]。《环境工程原理》是环境科学与工程类专业本科教学中最重要的一门专业基础课。该课程提炼了上述技术中所涉及的共性原理、现象和过程进行阐述，具有非常强的理论性、系统性和实践性特点。《环境工程原理》课程的学习引导学生由“理论”思维向“工程”思维转变，要求学生拥有较高的高等数学和物理化学教育背景，是一门入门门槛较高的课程。如何实现教与学之间的高质量知识传输，如何实现理论到实践的思维转变，如何激发学生主观能动性学习，如何培养出高质量的环境保护人才，都是当前教育教学面临的挑战。教学团队通过十余年的《环境工程原理》教学经历，通过长期摸索，实践了一种线下教学为主、线上教学为辅的教学模式，目标是最大限度的保证教学质量下调动学生的主观能动性，为后续专业课程的学习打下扎实的基础。

　　1《环境工程原理》课程教学难点分析

　　以河南科技大学环境工程专业本科生为教育对象，教材选择胡洪营教授主编的《环境工程原理》(第三版)，该教材是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，由高等教育出版社出版，通过十余年的《环境工程原理》教学经历分析，该课程在教学过程存在的教学难点是：

　　1.1教学内容多

　　《环境工程原理》课程主要分为三部分：原理基础、分离过程原理、化学与生物反应工程原理，教学内容涉及到质量守恒和能量守恒、流体流动、热量传递、质量传递、沉降、过滤、吸收、吸附、萃取、离子交换、膜分离、反应动力学、化学反应器、生物反应动力学、生物反应器等内容，共计十六章五十四小节。教学内容涉及到了一个反应、两个守恒、三个传递、多个应用，是多门学科的综合，教学知识点多且都非常重要。该课程知识量大是目前教学过程难点之一。

　　1.2教学内容难度大

　　《环境工程原理》课程主要涉及到污染控制技术的共性原理，学生对于教学内容上规律性原理的理解和掌握上存在较大的偏差。课程中出现大量的数学符号及公式，表1统计了书中具体的数量，从表1可以看出，全书符号数达581个，公式数达1121个。如此大量的公式和符号为课程教学过程提出了巨大挑战，教学内容的难度大是目前教学过程难点之一。

　　1.3教学学时少

　　以河南科技大学为例，《环境工程原理》课程的理论课学为五十六学时，每周四学时，共计十四周完成该门课程的理论课教学任务。本书共有五十四小节，因此需要每学时完成一小节的内容。可是每小节的内容多少不一，多数情况下一节四十五分钟的教学课程很难完成一节内容的教学工作，少学时难以保证教学内容的完成和教学质量的提高。所以教学学时少也是教学过程的难点之一。

　　1.4课后习题难度高

　　学生课后习题的完成效果是有效检验教学质量高低的最重要指标。由于上课过程中为了加快教学进度，对课本例题处于基本不讲的情况，学生没有时间吸纳相应的知识，又由于课后的习题难度明显高于课堂例题，学生独立完成课后习题质量不高，甚至出现大范围无法完成的情况。课堂习题与课后习题难度不匹配，少学时无法设置习题课导致学生对课程的理解程度不高是目前教学过程的难点之一。

　　2《环境工程原理》课程线上线下混合教学具体实践

　　《环境工程原理》课程的线上线下混合教学的具体实践对象为河南科技大学17级环境工程专业本科生，两个平行班，共计64人。课程共计56学时，每周两次课4学时，共计14周，具体教学实践时间为2019年3月至2019年6月之间。具体的实践过程如下：

　　2.1线上平台与线上课程建设

　　《环境工程原理》课程的线上平台是基于河南科技大学在线开放课程完成的。线上课程建设具体包括：线上视频课程资源建设、课程课件建设、课后习题库的建设、试题库的建设、试卷库的建设、分组讨论题库的建设、学生考核形式评价体系的建设、课程目标问题建设等方面的课前准备工作。

　　2.2课前准备与预习实践

　　首先，利用在线开放课程平台发布学习目标、学习任务，布置研讨问题。监控学生学习情况，特别是视频课程学习的完成度和研讨问题发言的活跃度，通过线上学习和讨论过程中学生对相关知识点的理解确定本节教课的重点和难点，从而调整教学目标解决学生共性难点。以《环境工程原理》第三章第三节边界层理论为实践例：一、问题的发布，具体问题包括：边界层理论的基本概念；边界层的形成过程；边界层分离。二、线上学习，在线平台上提供四个知识点视频，具体是Prandtl边界层理论、绕平板流动边界层、圆直管内流动的边界层、边界层分离及卡门涡街现象，视频观看率达98%。三、线上讨论，95%的学生参与了线上讨论，83%学生表达了线上学习过程中知识点的掌握情况。四、根据学生反馈信息整理确定线下教学重点内容。

　　2.3课中线下教学实践

　　转变以教师为中心学生仅作为被动接受的传统教学思路，线下教学采用以问题导向出发的学生为主导教师为辅助教学的“翻转”课堂[2]或者分组讨论的方式改革线下教学模式。这种教学模式能够最大限度的提高学生在课堂上的参与程度，调动学生学习的积极性和主动性。接上例具体教学实践过程：一、将64名学生分为4组，每组16人，选出要发言的4名代表。二、利用20分钟时间进行面对面讨论本节课的四个知识点，形成头脑风暴。三、作为教师下沉各组聆听同学们讨论情况，并解答学生在讨论过程中可能遇到的问题或者提供给学生解决问题的途径，锻炼学生自主分析问题和解决问题的能力。通过这个环节，学生已经基本上解决了80%以上的难点问题。四、利用20分钟每组利用5分钟的时间展示1个教学知识点，重点是交流在学习过程中该知识点存在的难点及本组解决方法。五、利用剩余5分钟时间，教师总结及表扬大家的精彩表现。

　　2.4课后教学质量评价实践

　　课后教学质量评价工作是检验教学改革成功与否的最重要组成部分，教学质量评价从学生和教师两方面进行具体的评价。学生层面包括：知识点的掌握程度、独立思考和解决问题水平的提高、课程的满意度、相互协作能力的培养等方面。教师层面包括：教学改革过程的控制效果、对学生知识掌握程度的评价方式、课程学生参与度的评估、教师自身修养的提高等方面。接上例具体从学生层面进行教学质量评价：利用课后作业完成度对学生知识点的掌握程度进行评价；利用如何实现知识点从不会到会的过程与方法评估学生独立思考和解决问题的能力；利用问卷调查的方法对“翻转”课堂[2]的满意度进行评价；利用现场观察对小组互动过程中学生活跃程度评价学生相互协作能力。四方面的评价各占25分，满分100分。完成本次教学改革后，学生层面教学质量评价为94分。教师层面进行教学质量评价：通过课前、课中和课后对本次课程进程的熟练把控程度进行自我评价，向学生发放问卷调查评估教师在课程进展过程中的熟练操控程度；利用本节对应试题的发放与反馈从教师层面是评估学生掌握本节知识点的水平；深入各小组讨论中检测学生参与度的评价体系建立；通过教学改革后教师在教学水平和教师自身修养上的评价。完成本次教学改革后，教师层面教学质量评价为90分。

　　3结束语

　　以问题为导向和学生为中心的《环境工程原理》课程线上线下混合式教学改革的实践探索，改变了传统教学中教师和学生相对割裂的效率不高的教学思路，利用“翻转”课堂充分调动学生在课堂上的积极参与性，最大限度的提高学生自主学习、分析和解决新问题的能力。通过对河南科技大学17级环境工程专业的《环境工程原理》课程教学改革实践，从学生和教师两方面均获得优秀的评价结果。课程存在知识量大、难度深、学时少等问题，如何在有限的时间内最大限度的提高学生对知识的掌握、能力的提高、工程素质的培养、课堂积极性的提高、课堂内容丰富性的建设等都是以后教学改革的重点。

　　参考文献

　　[1]卢鹏，王小平，唐晓旻．疫情期间在线教学在“环境工程原理”中的实践探索[J]．广东化工，2020，47(20)：198．

　　[2]钟欣，黄伟，周彬学．基于“慕课+翻转课堂”学习平台的环境工程原理课程改革研究[J]．广东化工，2019，46(23)：138-140．

　　作者：徐航 郭亚菲 吴峰敏 魏学锋