水環境保護混合式教學研究

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摘要：混合式教學結合了線上教學和傳統課堂教學的優勢，被認為是提升教學質量的有效手段。針對高校工科專業課線下傳統教學普遍存在的枯燥乏味、晦澀難懂等特點，以水文專業的專業必修課程《水環境保護》為例，依托愛課程線上平臺，為該課程進行了混合式教學設計并展開了實踐。研究表明，混合式教學適用于該課程，該混合式教學模式實現了從教師授課為主向師生充分互動、學生主動提問、學生主動學習的轉變，獲得學生好評；同時，學生期末成績也顯著高于前一年傳統課堂教學模式下的成績。該教學實踐可為今后水文相關專業課的教學模式改革提供依據。

關鍵詞：愛課程；線上線下；水環境保護；教學實踐

本科教育是高校的核心和基礎工作，也是衡量高校水平的一項重要指標。２０１９年１０月，教育部發布了《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》，提出要優化公共課、專業基礎課和專業課比例結構，實施國家級和省級一流課程建設“雙萬計劃”，著力打造一大批具有高階性、創新性和挑戰度的線下、線上、線上線下混合、虛擬仿真和社會實踐“金課”。近年來，伴隨著新一代信息技術的高速發展，“愛課程”“網易云課程”等網絡課程共享平臺相繼進入高校師生的視野，為高校教育提供了豐富的教育資源和個性的教學服務。線上線下混合式教學這一創新型教學方式也應運而生，結合了線上教學和傳統課堂教學的優勢，打破了地域限制，有益于進一步激發課堂趣味性和參與度，提升課堂學習效率。《水環境保護》是水文與水資源工程專業的一門重要專業必修課，是為適應水利事業從傳統水利向現代化水利、可持續發展水利轉變，實現以水資源可持續利用支持社會經濟的可持續發展而設立的一門課程，亟需向教育信息化的新需求靠攏。作為一門典型的工科專業課程，《水環境保護》專業知識更新快、實踐性強、學科交叉性強、知識面廣、公式多、內容枯燥等特點［１］。為積極響應教育部啟動的課程“雙萬計劃”，順應新信息技術時代的發展潮流，同時也適應新一代“９５”后、“００”后大學生的學習個性，鄭州大學水文與水環境研究所教學團隊在水環境保護課程中，結合“愛課程”平臺開展混合式教學模式探索，以期改善工科專業課的教學質量。

１“線上線下”混合式模式的提出

１．１傳統線下教學模式的弊端

我校水文專業（特指水文與水資源工程專業，下同）的水環境保護課程通常采用大班授課，由兩個自然班組成，授課人數在６０～７０人左右。傳統的線下教學過程中，由于生師比較大，課堂上學生和教師之間很難產生有效的互動，課堂氣氛沉悶，很多學生學習興趣寥寥，多半成為“低頭族”。教師在課上運用多媒體以講授ＰＰＴ為主，采用單向的“教師講→學生聽”授課模式，向學生傳輸大量的專業課程知識點，以期學生在有限時間內充分掌握水環境保護的基本概念、工作內容、模型方法和工程措施等等。但從學生考試成績反饋來看，這一模式并未取得良好效果，這主要是因為單向的教學模式并不能使學生在單節課４５分鐘內保持高度專注，盡管教師知識點教授較多，但并不能被學生有效轉化吸收。課后作業在傳統線下教學中，通常采用教師批改后將作業返回給學生的模式，同樣由于生師比較大，教師在完成作業批改的過程中很難對每一位學生的作業問題作出詳細反饋。這也是為什么在結課考試中即使是與作業相似的考題，學生仍然出現較多答題錯誤的另一個原因。鑒于上述情況，筆者所在教學團隊開啟了水環境保護課程的教學改革。

１．２線上教學平臺搭建

線上資源是開展混合式教學的前提。筆者所在教學團隊在２０１９年開始了水環境保護課程的視頻錄制，結合該課程特點共完成８章５０個知識點的課程視頻制作，并在愛課程網、融優學堂等多平臺進行共享，愛課程網自２０１９年１２月起已開課３次，累計有３１９０名學生參加線上學習；自２０２０年２月起于融優學堂平臺開課２次，已有８５９０名學生參加學習。此外，教學團隊依托課程自主研發了“湖泊富營養化與水華防控虛擬仿真實驗”教學平臺，在國家虛擬仿真實驗教學課程共享平臺進行共享，實驗操作人數已達９８４人。愛課程網是教育部主管的高等教育課程資源共享平臺，整合了大量國內高校的優質教學資源，包括“中國大學視頻公開課”“中國大學資源共享課”以及“中國大學ＭＯＯＣ”，向在校生和社會大眾免費開放，是教育界在“互聯網＋”時代下的成功產品。愛課程網平臺上的在線開放課程可以由授課教師自行設置開放時間，并安排授課學時。線上開放課程均設置有公告、評分標準、視頻課件、測試與作業、考試、討論區等模塊。教師可以對上述模塊功能進行動態化管理，通過公告模塊發布授課安排，并同步發布單元測試及作業、考試等線上活動，及時了解學生的學習效果；學生則可以利用視頻課件自主學習，也可以結合線下課程利用線上視頻課件進行預習或溫故；討論區包括了老師答疑區、課堂交流區、綜合討論區，在師生間以及學生和學生之間架起了溝通橋梁，教師可以通過該模塊對作業、測試及課件內容進行答疑，學生還可以發表與課程、學習、工作、生活相關的一般性話題。筆者所在教學團隊對愛課程網平臺上的《水環境保護》在線課程也配備了成套的單元測驗題、作業題、討論區及課程成績評定方法；在國家虛擬仿真實驗教學課程共享平臺上線的“湖泊富營養化與水華防控虛擬仿真實驗”教學平臺可供學生在線水質模擬。上述兩線上平臺為《水環境保護》搭建了較為完整的線上教學體系，為后續的混合式教學實踐打下了良好的基礎。

１．３線上教學和傳統線下教學相結合

混合式教學被認為是課堂面對面學習與在線網絡學習這兩種模式的整合，具有提高學習有效性和效率的特點。其最早應用于西方企業（如微軟、英特爾等）培訓，在被證實能提高企業員工的技能素質后被引入高校教學。早在１９９６年，美國佛羅里達大學就開始對混合式教學做了長期研究，對比面對面教學、在線教學和混合式教學的效果后發現，混合式教學模式下課程通過率更高，這主要歸因于混合式教學創造了有效的教學環境及構架了師生間的溝通橋梁［２］。由斯隆聯盟贊助的一項早期研究統計發現，在美國全國范圍內，提供混合課程的高等教育機構在２００３年時就達到了６５．２％［３］。英國、西班牙、韓國、日本、新加坡等多個國家隨后也將線上線下混合式教學模式運用到日常教育實踐中。我國開始關注線上線下混合式教學的時間相對晚些。２００３年，華東師范大學祝智庭教授和北京師范大學何克抗教授都關注到了混合式教學，并分別在期刊雜志、學術大會上對該模式進行了推廣［４－５］。從此。線上線下混合式教學在國內教育領域開始成為研究和實踐熱點。盡管歐美國家及一些亞洲發達國家對于混合式教學的研究實踐起步相對較早，目前開展混合式教學改革的高校大部分仍然處于初步實施階段，離成熟發展還有很遠的距離。我國目前也處于這個階段，開始初步實施混合式教學實踐，近些年在高等教育領域發展尤其迅猛。國內一些高校的水文類專業已經加入了混合式教學的設計與實踐隊伍。長安大學采用雨課堂平臺，構建了氣象學與氣候學課程的線上線下混合式教學設計，并采取多樣性的考評方式［６］。蘭州大學將混合式教學模式和Ｓｅｍｉｎａｒ教學方法結合，構建了適用于流域水文模型課程的教學模式以充分發揮學生的主體地位，取得了較好的實踐結果［７］。江蘇建筑職業技術學院對工程水文與水利計算課程進行了混合式教學實踐，發現該模式確實起到了調動學生學習積極性的效果，但對學生自主性和教師的組織設計能力有較高的要求［８］。筆者所在教學團隊吸收了上述相關高校的混合式教學經驗，結合已搭建完善的線上教學平臺，開展了線上線下相結合的混合式教學實踐。

２“線上線下”混合式教學設計

筆者及筆者所在團隊依托愛課程網和虛擬仿真實驗這兩個線上平臺，對水環境保護課程進行了混合式教學設計，并于２０２０－２０２１學年的秋季學期展開實踐，參與對象是鄭州大學２０１７級水文專業大四本科學生，每周平均５學時，為期８周，共４０學時。在課程教學設計中，充分考慮了學術性與大眾普及性的需要，重點介紹水環境保護的基本概念和研究方法，再輔以數量眾多的案例介紹和最前沿的科研動態，以便學生消化課程中較多的知識點，并能熟練運用專業方法去解決實際工作中的問題。

２．１課外教學設計（線上）

在開始線下課堂教學前，《水環境保護》在線開放課程在愛課程平臺上設置開課，并依據線下課堂教學安排同步視頻課件的開放。在線下首次課堂教學時，向學生詳細介紹“愛課程”平臺的功能和特點，并指導學生如何應用該平臺進行課前預習和課后鞏固。學生可以通過《水環境保護》在線開放課程的課程詳情頁了解課程概述、授課目標、課程大綱、預備知識及參考資料，獲得對課程的初步認識。線上的課件視頻是學生預習和復習課程的重要基礎材料，該線上開放課程的課件視頻圍繞每個小節知識點時長在８～１５分鐘之間，在每次線下課堂開展前，學生可自主提前觀看課件視頻，從而對即將學習的教學內容有快速的初步掌握，也可在課后反復觀看對課堂知識進行鞏固；如有疑問，可以在愛課程的答疑區與教師進行討論，也可留至線下課堂與教師面對面交流。教師也可以通過愛課程平臺發布學習公告、布置學習任務、推送單元測驗和習題訓練，幫助學生進一步掌握課程知識點。課后作業支持學生在愛課程平臺上在線提交，批改方式可通過教師在線批閱和學生互評展開。教學團隊主講教師每周多次登錄愛課程平臺，為學生答疑解惑，確保每一位對《水環境保護》感興趣的學生掌握知識點，同時也聽取每一位學生的學習反饋，進一步完善教師的教學能力和教學方式、方法。

２．２課內教學設計（線下）

線下課堂仍是水環境保護課程教學的主體部分。學生通過線上預習已對基本知識點具有基礎掌握，帶著對知識難點的疑問走進線下教室。如何在線下教室組織學生將在線學習的基本知識點進一步鞏固，并引導學生掌握知識重點和難點，是課內教學設計的重中之重。在進行基礎知識點講解時，采用實時答題的手段，增強師生互動，實時掌握學生的學習情況；進行知識重點和難點授課時，采用分組研討的教學手段，鼓勵學生講出自己的理解，授課教師根據學生的表述進行梳理、更正和重點補充，最后統一講解總結。同時，利用愛課程平臺的慕課堂管理功能協助線下教學開展多種不同的教學活動并進行數據統計，如簽到、練習、點名、問卷等。本課程共包含八個教學單元，基本教學內容包括：緒論、水環境質量評價、污染源調查、水環境監測、水環境數學模型、水污染控制技術、水環境保護規劃、水環境管理。其中，第２、３單元（水環境質量評價、污染源調查）設計實地調查活動，以小組為單元調研校園景觀湖泊水質，以及調查污染源排放的污染物質種類、排放方式、途徑以及污染源的類型和位置；第５單元（水環境數學模型）涉及數學建模，是所有章節中難度最大的章節，該單元線下教學在機房進行，由授課教師利用“湖泊富營養化與水華防控虛擬仿真實驗”平臺，組織污染物遷移擴散模型的實操訓練，拓寬學生認知富營養化演變過程的視角，鍛煉學生通過虛擬實操制定水華防控預案，培養學生深情懷保護綠水青山的環保理念。教學團隊嘗試在圍繞教學大綱講授課程內容的同時，增加課外補充知識點，這些額外補充素材（主要為視頻和動畫）可以作為推送材料在愛課程平臺上發布鏈接，在課堂上隨知識點講解適當選段播出。愛課程線上平臺，在線下課堂課內教學中，更多的是起到素材庫的功能。如在第１單元（緒論）中，講到水污染主要危害時，向學生們補充日本“水俁病”的前世今生，增強學生對重金屬危害的認識，并向學生們播放“水俁病”紀錄片短視頻，進一步提高學生對水環境保護重要性的理解；如在第２單元（水環境質量評價）這一內容中，補充飲用水水源保護區劃分方法的知識點內容，這一補充內容具有很強的可操作性和趣味性，將劃分對水源地的一級保護區和二級保護區的步驟用動畫的形式播出，并指導學生進行畫圖練習，充分調動學生的課堂積極性。

３“線上線下”混合教學模式實踐效果

３．１構建了新型以學生為中心的教學模式，提升了課堂趣味性

水環境保護課程充分利用愛課程平臺上資源瀏覽、搜索、重組、評價、課程包的導入導出、發布、互動參與和“教”“學”兼備等功能，改變了傳統教學單一枯燥的授課模式，大大提高學生的學習興趣和學習動力，構建以學生為主體的教學模式，從教師授課為主轉向師生互動、學生主動提問的學習新狀態，更符合現代年輕人的學習習慣和學習特點。課程結課后，學生們在愛課程平臺上給出了５．０滿分評價；在學校的教務系統的量化評教模塊獲得學生平均打分９４．０１。

３．２建立了高效、互動課程考核方法，提高了學生考評參與度和學習成績

課程考核以百分制形式，６０分為合格成績，其中，在線單元測驗及作業占２０％，線下課堂占３０％，期末考試占５０％；討論區（包含老師答疑區、課堂交流區和綜合討論區）占１０％，此塊為額外獎勵，鼓勵學生積極參與課程討論，主動思考，大膽提問，培養學生的思辨能力。同時，線上測驗由系統自動判分，大大提高了教師工作效率；線上提交作業改變了傳統的作業模式，提高了學生的作業興趣；線上作業的判別方式采取學生互評，通過這一環節提升了學生的參與性，同時，通過評閱優秀的或欠佳的同伴作業有助于學生認識到自己的作業問題，感受到優秀作業的認真態度，提高分析能力，并有效提高了學生對知識點的掌握度。將本次混合式教學實踐下的學生期末考試成績與前一學年傳統教學模式下的期末考試成績相比較，平均分由７１．５７提高至８１．２６，優秀率由１．６４％上升至２０．２９％，教學效果提升明顯。

４結語

本教學團隊對水環境保護課程開展教學改革，形成了較為系統的混合式教學模式：課前，學生以線上課程視頻為知識點預習的重要基礎資料。課中，教師在圍繞教學大綱講授課程內容的同時，依托線上平臺資源增加課外補充知識點；并利用分組研討、實時答題等線上線下手段增加師生互動。課后，學生線上進行單元測驗、習題訓練、作業提交和作業互評，進一步鞏固課堂教學知識點；教師利用線上平臺教輔工具查看課程數據（包括學習時長、測驗成績、作業成績等），并于線上討論區開展答疑。該模式極大地豐富了教學內容，并延伸了教學空間，課堂氛圍活躍，學生期末成績也顯著高于先前傳統教學模式。構建并實踐線上線下混合式教學有望成為未來一階段高校教學改革的重要一環。

參考文獻：

［１］成曉倩，王雙亭，劉培．高校“互聯網＋工科專業課”的教學改革［Ｊ］．測繪通報，２０１８，４９８（０９）：１５２－１５５．

［４］祝智庭，孟琦．遠程教育中的混和學習［Ｊ］．中國遠程教育，２００３（１９）：３０－３４．

［５］馮曉英，王瑞雪，吳怡君．國內外混合式教學研究現狀述評———基于混合式教學的分析框架［Ｊ］．遠程教育雜志，２０１８，３６（０３）：１５－２６．

［６］王菊翠，盧玉東，胡安焱，等．混合式教學在《氣象學與氣候學》一流課程建設中的應用［Ｊ］．教育現代化，２０２１，８（２１）：８６－８９．

［７］張蘭慧，馬榕．基于翻轉課堂的流域水文模型課程教學模式探索［Ｊ］．科教導刊，２０１８，３５３（１０）：１１７－１１８．

［８］何婷婷，劉美艷．線上線下混合式教學在《工程水文與水利計算》課程中的應用［Ｊ］．河北農機，２０２０，（７）：３６－３８．

作者:王梅 竇明 單位:鄭州大學 鄭州市水資源與水環境重點實驗室 河南省地下水污染防治與修復重點實驗室 鄭州大學 生態與環境學院