水质工程学实验技术实验项目线上线下混合式教学与课程思政建设的探索

［摘           要］  为了贯彻“以教师为引导，学生为主体”的教学理念，在水质工程学实验技术实验项目教学中采用线上线下混合式教学模式，进一步促进实验教学和课程思政的融合，有效提高水质工程学实验技术实验项目教学效率和效果，拓宽传统实验教学的教学途径，并通过实施过程教学数据，分析和讨论线上线下融合教学模式在实验技术实验项目中的应用效果。

［关    键   词］  课程思政；线上线下混合式教学；水质工程学

［中图分类号］  G642                   ［文献标志码］  A                   ［文章编号］  2096-0603（2023）36-0161-04

随着一系列课程思政教育指导性文件的出台，其理念逐渐普及，高校的课程思政建设也从最开始的探索尝试发展到普遍的改革实践。随着思政教育实践的不断深入，课程思政教育目标也从思政教育与知识教育有机融合，进一步发展为根据不同专业人才培养的能力素质要求，提炼专业所要求的核心价值，确立思政目标并融入培养过程，即专业思政。各门课程的思政建设应基于专业思政要求，服务于专业思政目标，系统化、深入化开展思政教育。

一、水质工程学课程的思政建设

水质工程学是以环境水质营造、水资源保护和污染治理为主要内容的综合性课程，以最大限度地改善水环境质量，满足水资源和环境保护需求为教学目标。水质工程学研究包括水质基础理论、水质分析技术、海水水质改良理论、水质污染控制理论、水环境生态工程理论、水质安全设施维护等方面。它是以环境安全为目标的一门重要学科，是水环境保护领域的重点学科。具体到给排水科学与工程本科专业设置水质工程学这门课程而言，课程设置的目的从知识层面上在于使学生通过该课程的系统学习，掌握环境生态学的基本原理与方法，以及利用水质工程学原理与方法结合其他学科对受损水环境进行恢复与改造；从情感层面上讲是对大学生进行生态环境教育，培养公民自觉的生态环保意识，共同建设和维护生态文明家园。因此，无论从水质工程学学科研究的任务还是水质工程学课程的建设目标都与我国绿色发展的国家战略高度吻合，具有课程思政教学的独特优势。

二、水质工程学课程思政的教学实施

（一）顶层设计课程目标，引领课程思政体系建设

重构水质工程学课程目标与课程大纲，充分挖掘和融合思政元素，建立丰富的课程思政资源库，拓展课程思政教育内容和教育方式，构建课程思政评价体系，逐步丰富并完善本课程思政体系建设，力求使水质工程学课程产生综合育人的价值，以适应给排水科学与工程学科发展和未来综合型给排水科学与工程专业人才培养的需求。课程思政建设思路如图1所示。为打造以思政教育为引领人才培养特色，满足社会、行业对给排水人才的需求，新的课程目标满足毕业要求，而且要突出课程对于思想政治教育的目标要求，因此水质工程学需要提出对学生知识传授、能力培养、情感培养三个方面的课程目标，除了让学生掌握水质处理的专业知识，具有提出解决不同水质处理的可行性方案的能力外，还要培养学生的有关社会主义核心价值观、家国情怀、社会责任、职业精神等思想道德素质教育。

（二）全面重构课程大纲，落实课程思政体系建设

全面重构课程结合思政教育的教学大纲，坚持专业与思政双导向，整合教学内容，有效寻找课程内容与思政教育的衔接点，从思政全方位融入、教学方法的研讨思政践行模式、教学案例的思政要点融入等方面着手，将思政教育有机融合到专业知识授课中，使专业知识与思想政治教育同向同行，形成协同效应，达到润物细无声的教学效果。

（三）建立课程思政资源库，支撑课程思政体系建设

结合给排水科学与工程专业发展历程与水质工程学教学内容，深入挖掘课程思政元素，梳理给排水专业的前世今生，汇总给排水领域的先进人物与事迹，通过校企合作、高校共享等方式全面整合课程思政案例，建立丰富的课程思政资源库，有效支撑本课程思政体系建设。

三、线上线下混合式教学模式在水质工程学实验技术实验项目中的应用

（一）针对教学知识难点开发虚拟仿真模拟系统

在水质工程学实验技术实验项目中，混凝沉淀实验是课程教学中的重要内容。混凝形成的机理涉及多种复杂的颗粒运动过程，变化细小，概念抽象，一直都是水质工程学教学中的难点内容。混凝沉淀实验作为水质工程学课程中给水工程的综合性设计类实验，由于实验历时较长，混凝过程矾花的观察效果不明显，对学生参与实验的主动性要求较高，难以达到理想的实验教学效果以及形象地描述混凝机理帮助学生对理论教学内容的理解和吸收。针对混凝沉淀实验面临的教学困难，通过借助信息化手段对传统实验进行高度仿真模拟，真实还原实验环境和实验流程，能够有效提高学生对传统实验的掌握度，缩短实验时间，并且在仿真模拟实验过程中以3D微观动画形式解析混凝机理，创新性地将复杂的教学难点以虚拟仿真动画模式简单呈现，可广泛应用于本专业的理论教学中。本课程首次将水质工程学实验技术采用线上线下混合式教学方式，将实验操作、动画模拟、微观观察和数据分析相结合，采用“虚实结合”的教学模式，方式新颖，将教学难点结合仿真模拟技术进行动画模拟。同时能够对学生参与实验的全过程进行记录，并能随时进行实验指导。对于学生的实验设计、实验操作、实验数据处理以及实验原理的理解都具备完整的评价标准，提高实验的学习效果和学习效率。针对虚拟仿真系统的考核方式，课程开发做了详细的考核评分细节（见文末表1），希望通过虚拟仿真学习的过程，能够切切实实地让学生体现到“虚实结合”，从考核细节中体现学生的学习效果。

（二）融合式学习的教学理念以及教学方法

目前，融合式教学方法及核心理念逐渐将“以教学为根本”转化为“以学习为根本”，将学生视作课堂的主体，而教师则是更多地以引导者、参与者以及组织者的身份进行日常教学。教师可以在日常授课过程中将多种教学方式以及教学理念进行科学且有效的融合，采取任务驱动、协同合作以及小组讨论等方式完成教学任务，不仅可以最大限度地提高学生的自主学习意识以及自主学习能力，还可以通过协同合作以及小组讨论的方式有效提高学生合作学习的意识以及能力。在教师充分应用智慧教学的环境下，学生可以有效摆脱传统教学带来的弊端。教师在合适的时间，采取合理的教学方式，为学生提供科学的学习材料并激发学生对问题思考的积极性与主动探究解决问题方法的热情，在这种融合式教学模式下，可以最大限度地提高学生主动获取知识的意识。学生在协作学习探究过程中可以形成合作精神，在培养较高的综合素质的同时，也为日后进行水质工程学相关科研工作打下坚实的基础。

（三）融合式学习的教学内容设计

根据水质工程学实验技术中的实验项目，梳理主要知识点，并针对性地进行了思政元素的挖掘和对应，并且基于相应的内容安排合适的教学方式，最大限度地保障学生获取和掌握必要的理论知识，又能将实验教学与课程思政二者较好地衔接起来，并通过混合式教学使学生具备综合分析问题的能力。利用混凝沉淀实验项目作为典型例子进行教学内容设计和教学成效分析。线上线下混合式实验教学一共设置了3项内容，分别是线上实验操作、机理剖析和线下水质分析。具体的内容介绍如下。

１．实验操作：该部分利用3D、Flash等，真实动态地模拟不同投药梯度下混凝沉淀实验的整个过程，动态模拟矾花在搅拌不同时间段的形态特征。

２．机理剖析：利用3D、Flash等将抽象概念形象化，将混凝机理分成电性中和、吸附架桥作用和网捕、卷扫作用三种情况进行具体剖析，将胶粒与胶粒之间的相互运动利用3D仿真动画真实呈现。

３．实验数据分析：结合浊度仪和颗粒计数仪的分析结构，利用计算机数据分析系统，绘制曲线分析图，分析整理多组实验数据进行对比应用，选择最优混凝剂和最佳投药量。

（四）改进教学方法，强化课程的创新性

在水质工程学实验技术实验项目建设中，重点引入翻转课堂教学和雨课堂教学，针对每一章节内容录制课前10分钟实验项目介绍、实验项目操作步骤的15分钟讲授视频、10分钟课后思考题和数据分析视频。每次实验操作先安排学生观看项目介绍视频，了解本实验项目的实验目的、实验设备以及实验内容，完成在线测试。教师可根据学生预习视频的完成率和在线测试的准确率掌握学生的预习情况。课堂开始15分钟，安排学生观看实验项目操作步骤视频，并结合实验设备实操，针对学生提出的问题，教师在课堂上进行集中讲评。学生可以利用雨课堂程序进行提问，教师可以及时反馈并且进行解答。从而保证学生能完全掌握所学知识，在操作细节上的疑问也可以得到及时的反馈，同时可以通过反复看视频确保操作无误。课后学生还可通过课堂内容的讲解视频进行复习，并进行课后练习题和实验数据的线上分析，通过线上程序提交电子实验报告。同时运用企业微信、雨课堂等互动媒体和软件对课堂教学进行补充，改变传统“灌输式”的教学模式，让教师由传统的教授转变成引导、传授、研究为一体的新型教学模式，从而使教学具有多样性、灵活性的特点，也更好地增强学生学习的自主性和独立性。

（五）优化考核方式，增强课程的挑战度

充分利用 MOOC 平台的线上测试和线上数据记录功能实施“过程化考核”，扭转传统实验教学通过实验报告分析进行考核，实验报告重复性大，无法针对实验操作中学生的突出表现进行考核的问题。每个实验项目考核根据实验的性质（验证类、演示类、设计类）设置不同的考核细节。验证类实验主要考核学生的出勤情况（占比10%）、线上预习情况（占比20%）、线下操作方法正确性（占比10%）、动手操作熟练度（占比10%）、实验现象观察记录数据（占比10%）、课后数据处理过程（占比20%）、图标制作规范（占比10%）和思考题完成情况（占比10%）；演示类实验主要偏重于课前的线上预习完成情况和线下课堂的互动性。演示类实验评分细节如下：出勤情况（占比10%）、线上预习情况（占比20%）、课堂积极回答问题并参与实验原理讨论（占比40%）、实验现象观察记录数据（占比10%）、思考题完成情况（占比20%）；设计类实验注重的是实验方案设计的合理性以及设计依据，学术论文的规范性和数据分析的准确性，评分细节与其他实验项目差别较大，能够使学生的考核成绩形成明显差异，突出学生的学习效果，可以增强学生的学习获得感。设计类实验主要评分细节如下：出勤情况（占比10%）、线上实验方案的设计以及合理性分析（占比30%）、线下动手操作主动性（占比10%）、实验现象观察记录数据（占比10%）、学术论文完成情况（占比40%）。

首先，为了促进考核方式的多元化，课程增设了教师评价、组员互评和学生自评，鼓励学生将平时的表现以数据的形式记录下来，并自动转换成平时成绩，可以增强学生的学习获得感，增强其主动性，使其积极了解学习中的不足，最终提升学习效果。其次，研究教学内容的变革，根据水处理现状的先进工艺进行知识点的传授，整理知识体系中的主要知识点，根据教学计划需要进行分类，不同类别的知识点制订不同的教学方法，改变传统整体灌输的教学方式，将常规实验操作和实验目的介绍等相对枯燥的内容放入预习视频，由学生自行学习，在保证课程逻辑框架完整的前提下，教师只在课堂上重点讲解和分析难度大的操作要点，这样既能提高课堂教学的效率，又能适度加大课堂内容的难度，并能促使学生提高其自学水平、分析问题的能力以及课堂学习的专注度。

四、结束语

水质工程学实验技术课程思政教育立足于专业思政要求，突出“新工科”背景下人文素养的培养，同时培养学生的爱国情怀、法律和道德规范以及科学精神。秉承以学生为中心的教学理念，采用线上线下混合式教学，对思政教学过程进行课前—课中—课后的全面设计，构建“多维—立体—交互”式教学平台，将之前上课的单向灌输式模式向多维立体互动式模式转变，教学评价方式由单一式评价向多元化评价转变，提高思政育人效果，达到了知识传授与价值塑造的双重目标。

参考文献：

［1］上海高校推进“课程思政”经验摘编［ＥＢ/OL］.（2018-01-09）.［2023-10-18］.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/xw_zt/moe_357/jyzt_2018n/2018_zt01/zt1801_

gddx/201801/t20180109_324144.html．

［2］全国高校思想政治工作会议.2016.http：//news.cctv.com/special/gxszhy/．

［3］高校思想政治工作质量提升工程实施纲要［ＥＢ/OL］.（2017-12-07）.［２０２３－１０－２２］．http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/xw_fbh/moe_2069/xwfbh_2017n/xwfb_20171206/mtbd/201712/t20171207_320825.html．

［4］全国教育大会.2018.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/xw_zt/moe_357/jyzt_2018n/2018_zt18/．

［5］高等学校课程思政建设指导纲要［ＥＢ/OL］.（2020-06-06）.［２０２３－１０－２４］．http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/content_5517606.htm．

［6］杨厚云，黄健，胡昊，等.基于立德树人任务的水质工程学教学改革与探索［J］.高教学刊，2023，9（10）：40-43.

［7］李业明，李蓉，冉鲜，等.基于移动端的高职思政课线上线下混合式教学研究［J］.现代职业教育，2019（32）：76-77.

作者简介：王竞茵（1989—），女，广东广州人，博士研究生，研究方向：水处理工艺理论与技术以及水文学水力学模拟仿真技术研究。