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[摘要]環(huán)境工程原理是高等學校環(huán)境類本科專業(yè)最重要的專業(yè)基礎課，該課程知識點的掌握程度將直接影響學生后續(xù)專業(yè)課的學習效果，以及學生“工程”思維的構(gòu)建。基于環(huán)境工程原理課時少和知識點多的特點，為保證教學質(zhì)量和效果，實踐一種線上線下混合式教學模式，利用“翻轉(zhuǎn)”課堂、問題導向和小組討論等方法進行教學實踐，并進行教學質(zhì)量評價。目的是改革探索一種豐富多樣教學形式，最大限度激發(fā)學生學習興趣，實現(xiàn)高質(zhì)量知識傳遞。

[關鍵詞]環(huán)境工程原理；線上線下；教學實踐；改革創(chuàng)新

近年來，環(huán)境污染越來越趨于復合化和時空化特征，當前的環(huán)境治理技術可劃分為水處理技術、大氣污染控制技術、固體廢棄物處理與處置技術、污染凈化與生態(tài)修復技術等，對環(huán)境污染治理的從業(yè)人員提出更高的要求，需要具有較強的解決復雜環(huán)境污染問題的能力，這就對環(huán)境類專業(yè)的教學提出了更高的要求[1]?！董h(huán)境工程原理》是環(huán)境科學與工程類專業(yè)本科教學中最重要的一門專業(yè)基礎課。該課程提煉了上述技術中所涉及的共性原理、現(xiàn)象和過程進行闡述，具有非常強的理論性、系統(tǒng)性和實踐性特點?！董h(huán)境工程原理》課程的學習引導學生由“理論”思維向“工程”思維轉(zhuǎn)變，要求學生擁有較高的高等數(shù)學和物理化學教育背景，是一門入門門檻較高的課程。如何實現(xiàn)教與學之間的高質(zhì)量知識傳輸，如何實現(xiàn)理論到實踐的思維轉(zhuǎn)變，如何激發(fā)學生主觀能動性學習，如何培養(yǎng)出高質(zhì)量的環(huán)境保護人才，都是當前教育教學面臨的挑戰(zhàn)。教學團隊通過十余年的《環(huán)境工程原理》教學經(jīng)歷，通過長期摸索，實踐了一種線下教學為主、線上教學為輔的教學模式，目標是最大限度的保證教學質(zhì)量下調(diào)動學生的主觀能動性，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下扎實的基礎。

1《環(huán)境工程原理》課程教學難點分析

以河南科技大學環(huán)境工程專業(yè)本科生為教育對象，教材選擇胡洪營教授主編的《環(huán)境工程原理》(第三版)，該教材是“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材，由高等教育出版社出版，通過十余年的《環(huán)境工程原理》教學經(jīng)歷分析，該課程在教學過程存在的教學難點是：

1.1教學內(nèi)容多

《環(huán)境工程原理》課程主要分為三部分：原理基礎、分離過程原理、化學與生物反應工程原理，教學內(nèi)容涉及到質(zhì)量守恒和能量守恒、流體流動、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、沉降、過濾、吸收、吸附、萃取、離子交換、膜分離、反應動力學、化學反應器、生物反應動力學、生物反應器等內(nèi)容，共計十六章五十四小節(jié)。教學內(nèi)容涉及到了一個反應、兩個守恒、三個傳遞、多個應用，是多門學科的綜合，教學知識點多且都非常重要。該課程知識量大是目前教學過程難點之一。

1.2教學內(nèi)容難度大

《環(huán)境工程原理》課程主要涉及到污染控制技術的共性原理，學生對于教學內(nèi)容上規(guī)律性原理的理解和掌握上存在較大的偏差。課程中出現(xiàn)大量的數(shù)學符號及公式，表1統(tǒng)計了書中具體的數(shù)量，從表1可以看出，全書符號數(shù)達581個，公式數(shù)達1121個。如此大量的公式和符號為課程教學過程提出了巨大挑戰(zhàn)，教學內(nèi)容的難度大是目前教學過程難點之一。

1.3教學學時少

以河南科技大學為例，《環(huán)境工程原理》課程的理論課學為五十六學時，每周四學時，共計十四周完成該門課程的理論課教學任務。本書共有五十四小節(jié)，因此需要每學時完成一小節(jié)的內(nèi)容。可是每小節(jié)的內(nèi)容多少不一，多數(shù)情況下一節(jié)四十五分鐘的教學課程很難完成一節(jié)內(nèi)容的教學工作，少學時難以保證教學內(nèi)容的完成和教學質(zhì)量的提高。所以教學學時少也是教學過程的難點之一。

1.4課后習題難度高

學生課后習題的完成效果是有效檢驗教學質(zhì)量高低的最重要指標。由于上課過程中為了加快教學進度，對課本例題處于基本不講的情況，學生沒有時間吸納相應的知識，又由于課后的習題難度明顯高于課堂例題，學生獨立完成課后習題質(zhì)量不高，甚至出現(xiàn)大范圍無法完成的情況。課堂習題與課后習題難度不匹配，少學時無法設置習題課導致學生對課程的理解程度不高是目前教學過程的難點之一。

2《環(huán)境工程原理》課程線上線下混合教學具體實踐

《環(huán)境工程原理》課程的線上線下混合教學的具體實踐對象為河南科技大學17級環(huán)境工程專業(yè)本科生，兩個平行班，共計64人。課程共計56學時，每周兩次課4學時，共計14周，具體教學實踐時間為2019年3月至2019年6月之間。具體的實踐過程如下：

2.1線上平臺與線上課程建設

《環(huán)境工程原理》課程的線上平臺是基于河南科技大學在線開放課程完成的。線上課程建設具體包括：線上視頻課程資源建設、課程課件建設、課后習題庫的建設、試題庫的建設、試卷庫的建設、分組討論題庫的建設、學生考核形式評價體系的建設、課程目標問題建設等方面的課前準備工作。

2.2課前準備與預習實踐

首先，利用在線開放課程平臺學習目標、學習任務，布置研討問題。監(jiān)控學生學習情況，特別是視頻課程學習的完成度和研討問題發(fā)言的活躍度，通過線上學習和討論過程中學生對相關知識點的理解確定本節(jié)教課的重點和難點，從而調(diào)整教學目標解決學生共性難點。以《環(huán)境工程原理》第三章第三節(jié)邊界層理論為實踐例：一、問題的，具體問題包括：邊界層理論的基本概念；邊界層的形成過程；邊界層分離。二、線上學習，在線平臺上提供四個知識點視頻，具體是Prandtl邊界層理論、繞平板流動邊界層、圓直管內(nèi)流動的邊界層、邊界層分離及卡門渦街現(xiàn)象，視頻觀看率達98%。三、線上討論，95%的學生參與了線上討論，83%學生表達了線上學習過程中知識點的掌握情況。四、根據(jù)學生反饋信息整理確定線下教學重點內(nèi)容。

2.3課中線下教學實踐

轉(zhuǎn)變以教師為中心學生僅作為被動接受的傳統(tǒng)教學思路，線下教學采用以問題導向出發(fā)的學生為主導教師為輔助教學的“翻轉(zhuǎn)”課堂[2]或者分組討論的方式改革線下教學模式。這種教學模式能夠最大限度的提高學生在課堂上的參與程度，調(diào)動學生學習的積極性和主動性。接上例具體教學實踐過程：一、將64名學生分為4組，每組16人，選出要發(fā)言的4名代表。二、利用20分鐘時間進行面對面討論本節(jié)課的四個知識點，形成頭腦風暴。三、作為教師下沉各組聆聽同學們討論情況，并解答學生在討論過程中可能遇到的問題或者提供給學生解決問題的途徑，鍛煉學生自主分析問題和解決問題的能力。通過這個環(huán)節(jié)，學生已經(jīng)基本上解決了80%以上的難點問題。四、利用20分鐘每組利用5分鐘的時間展示1個教學知識點，重點是交流在學習過程中該知識點存在的難點及本組解決方法。五、利用剩余5分鐘時間，教師總結(jié)及表揚大家的精彩表現(xiàn)。

2.4課后教學質(zhì)量評價實踐

課后教學質(zhì)量評價工作是檢驗教學改革成功與否的最重要組成部分，教學質(zhì)量評價從學生和教師兩方面進行具體的評價。學生層面包括：知識點的掌握程度、獨立思考和解決問題水平的提高、課程的滿意度、相互協(xié)作能力的培養(yǎng)等方面。教師層面包括：教學改革過程的控制效果、對學生知識掌握程度的評價方式、課程學生參與度的評估、教師自身修養(yǎng)的提高等方面。接上例具體從學生層面進行教學質(zhì)量評價：利用課后作業(yè)完成度對學生知識點的掌握程度進行評價；利用如何實現(xiàn)知識點從不會到會的過程與方法評估學生獨立思考和解決問題的能力；利用問卷調(diào)查的方法對“翻轉(zhuǎn)”課堂[2]的滿意度進行評價；利用現(xiàn)場觀察對小組互動過程中學生活躍程度評價學生相互協(xié)作能力。四方面的評價各占25分，滿分100分。完成本次教學改革后，學生層面教學質(zhì)量評價為94分。教師層面進行教學質(zhì)量評價：通過課前、課中和課后對本次課程進程的熟練把控程度進行自我評價，向?qū)W生發(fā)放問卷調(diào)查評估教師在課程進展過程中的熟練操控程度；利用本節(jié)對應試題的發(fā)放與反饋從教師層面是評估學生掌握本節(jié)知識點的水平；深入各小組討論中檢測學生參與度的評價體系建立；通過教學改革后教師在教學水平和教師自身修養(yǎng)上的評價。完成本次教學改革后，教師層面教學質(zhì)量評價為90分。

3結(jié)束語

以問題為導向和學生為中心的《環(huán)境工程原理》課程線上線下混合式教學改革的實踐探索，改變了傳統(tǒng)教學中教師和學生相對割裂的效率不高的教學思路，利用“翻轉(zhuǎn)”課堂充分調(diào)動學生在課堂上的積極參與性，最大限度的提高學生自主學習、分析和解決新問題的能力。通過對河南科技大學17級環(huán)境工程專業(yè)的《環(huán)境工程原理》課程教學改革實踐，從學生和教師兩方面均獲得優(yōu)秀的評價結(jié)果。課程存在知識量大、難度深、學時少等問題，如何在有限的時間內(nèi)最大限度的提高學生對知識的掌握、能力的提高、工程素質(zhì)的培養(yǎng)、課堂積極性的提高、課堂內(nèi)容豐富性的建設等都是以后教學改革的重點。

參考文獻

[1]盧鵬，王小平，唐曉旻．疫情期間在線教學在“環(huán)境工程原理”中的實踐探索[J]．廣東化工，2020，47(20)：198．

[2]鐘欣，黃偉，周彬?qū)W．基于“慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”學習平臺的環(huán)境工程原理課程改革研究[J]．廣東化工，2019，46(23)：138-140．

作者：徐航 郭亞菲 吳峰敏 魏學鋒 單位：河南科技大學