線上線下混合式教學(xué)改革探索
——以“物理性污染控制”課程為例

何 偉，陳翠柏，趙 憶

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)〔北京〕 水資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100083）

引言

混合式教學(xué)模式經(jīng)歷了技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)整合和“互聯(lián)網(wǎng)+”三個(gè)階段，從最初的面授教學(xué)與在線教學(xué)的混合，發(fā)展成為以“學(xué)生為中心”的學(xué)習(xí)環(huán)境下教學(xué)與輔導(dǎo)方式的混合［1］。該教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)通過適當(dāng)媒體技術(shù)提供與適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)環(huán)境相契合的資源與活動(dòng)，從而優(yōu)化教學(xué)方式［2］。混合式教學(xué)模式因其同時(shí)包含了傳統(tǒng)在線和面授教學(xué)形式，具備傳統(tǒng)教學(xué)模式的諸多優(yōu)勢(shì)，例如，線上教學(xué)MOOC和SPOC融入了傳統(tǒng)課堂，一方面能培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，另一方面能促進(jìn)教師線下面授教學(xué)改革，將傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)檠杏懯剑?］，教師可有更多的時(shí)間開展翻轉(zhuǎn)課堂、研討式教學(xué)及案例式教學(xué)等豐富多樣的課堂教學(xué)［4-6］，既在形式上起到了吸引學(xué)生注意力和增強(qiáng)學(xué)生參與度的作用［3］，又潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生的主動(dòng)性、協(xié)作性、批判性、研究性、思辨性和表達(dá)力。因此，線上線下混合式教學(xué)已成為我國(guó)課程改革的重要教學(xué)改革方向，教育部辦公廳發(fā)布關(guān)于開展2019年線下、線上線下混合式、社會(huì)實(shí)踐國(guó)家級(jí)一流本科課程認(rèn)定工作的通知，開始了線上線下混合式國(guó)家一流本科課程的推薦認(rèn)定工作，明確了課程進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)改革在形成打造“金課”、淘汰“水課”的教學(xué)改革氛圍和提升本科課程高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度中的重要地位。

一、課程現(xiàn)狀與改革需求分析

（一）課程現(xiàn)狀分析

“物理性污染控制”的主要課程內(nèi)容起源于環(huán)境物理學(xué)，最早可追溯于建筑物理學(xué)［7］，其與以水體、土壤、大氣和固體廢棄物控制為核心內(nèi)容的經(jīng)典環(huán)境學(xué)科是兩門并行發(fā)展的學(xué)科［8］，前者關(guān)注能量污染，后者關(guān)注物質(zhì)污染。然而，長(zhǎng)期以來，環(huán)境專業(yè)課程體系重物質(zhì)污染控制，而輕能量污染控制，最直接的體現(xiàn)就是絕大部分高校的“物理性污染控制”課程僅開設(shè)32學(xué)時(shí)，遠(yuǎn)少于物質(zhì)污染控制相關(guān)課程總學(xué)時(shí)數(shù)。此外，師資力量單薄、水平有限，絕大部分教師科研方向并非環(huán)境物理學(xué)［9-10］，難以實(shí)現(xiàn)科教相互促進(jìn)和拓寬學(xué)生視野。此外，該課程內(nèi)容龐雜、理論與實(shí)踐性較強(qiáng)，傳統(tǒng)教學(xué)模式難以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，易加劇學(xué)生的畏難情緒，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳［11］。

（二）改革需求分析

“物理性污染控制”作為唯一的一門關(guān)于能量污染及其控制的課程，單獨(dú)采用線上課程或面授課程的教學(xué)方式也能完整地傳授知識(shí)點(diǎn)，但單一的形式難以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，也偏離了工程教育認(rèn)證關(guān)于創(chuàng)新實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作、終身學(xué)習(xí)和溝通交流等能力培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)［9，12］。為了培養(yǎng)符合工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用型人才，本課程采取線上線下混合式課程改革，并確定了如下改革需求：（1）滿足線上線下教學(xué)的課程資源。（2）理論與實(shí)踐并重的課程設(shè)置。（3）集成多媒體和現(xiàn)代信息技術(shù)的教學(xué)方法。（4）多種考核方式結(jié)合且注重過程考核。

二、線上線下混合式教學(xué)改革實(shí)踐

（一）課程資源優(yōu)化與整合

1.教材資源。目前，大部分高校開設(shè)本課程選用的教材是陳杰瑢主編的《物理性污染控制》，由高等教育出版社于2007年出版，該教材同時(shí)配有PPT，因此，易于初次從事該課程講授的教師使用［5，9，11-13］?？紤]到本課程在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）環(huán)境工程專業(yè)屬于首次開設(shè)，任課教師以往也未接受過該課程教育，選定經(jīng)典教材和課程講義是快速開設(shè)該課程實(shí)現(xiàn)從無到有目標(biāo)的保守性選擇。但在近三年的教材和配套PPT使用中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有教材資源仍存在一定的問題，主要包括：（1）部分公式存在錯(cuò)誤、內(nèi)容陳舊、案例過時(shí)，應(yīng)用場(chǎng)景不適用于新時(shí)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求。（2）通論深度不足導(dǎo)致專論內(nèi)容之間的銜接性較差。（3）習(xí)題陳舊，缺乏當(dāng)前城市環(huán)境面臨的物理性污染問題的應(yīng)用案例和習(xí)題。（4）新興物理性污染控制的內(nèi)容深度不足。為了在根本上解決上述教材問題，在修訂本課程的新教學(xué)大綱時(shí)，選定了趙立等主編的教材。該教材于2019年1月由北京師范大學(xué)出版社出版，在吸納了陳杰瑢版教材主體內(nèi)容的基礎(chǔ)上，更新了部分過時(shí)的內(nèi)容。此外，還引入地鐵系統(tǒng)噪聲振動(dòng)控制等貼近當(dāng)前城市環(huán)境的案例；在教學(xué)過程中，穿插關(guān)于污染程度評(píng)價(jià)的教學(xué)內(nèi)容，如聲音和振動(dòng)均以級(jí)（分貝）表示，而核、電磁、光等都可以用波長(zhǎng)來表示其特征；研討未來應(yīng)用場(chǎng)景中6G技術(shù)可能導(dǎo)致的物理性污染。

2.多媒體資源。課程的多媒體資源包括硬件資源和軟件資源。其中硬件資源主要包括智慧教室所提供的多塊智能屏幕和全覆蓋的音響等，軟件資源主要包括文字、圖片、視頻及音頻等資料。本課程在2019年的線下課程中積累了大量的多媒體資源。在2020年線上課程和2021年線上線下混合式教學(xué)中更新和整合了幻燈片多媒體資源，一是優(yōu)化了多媒體排版和細(xì)化了章節(jié)，使其更加適合線上教學(xué)；二是錄制了線上教學(xué)視頻，將幻燈片與教師教授集成到一起。此外，實(shí)踐報(bào)告視頻資料在2020年線上教學(xué)時(shí)用于引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)踐環(huán)節(jié)。本課程在教學(xué)中不斷更新和優(yōu)化以往資源，保證多媒體資源庫在動(dòng)態(tài)調(diào)整中適應(yīng)新時(shí)代“物理性污染控制”教學(xué)工作。本課程選擇中國(guó)大學(xué)MOOC福建農(nóng)林大學(xué)所開設(shè)的“物理性污染控制”課程和2020年線上私有課程（SPOC）作為線上學(xué)習(xí)平臺(tái)。

3.練習(xí)題資源。課程建立了以課程重點(diǎn)和難點(diǎn)為主要內(nèi)容的課前回顧習(xí)題、課堂問答習(xí)題和課后作業(yè)習(xí)題資源庫。通過將習(xí)題導(dǎo)入雨課堂、超星學(xué)習(xí)通等線上輔助教學(xué)平臺(tái)，與教材資源、多媒體資源共同形成了SPOC線上課程。以往的開放性期末考核具有一定的綜合性和思辨性，成為未來課程教學(xué)練習(xí)題資源的重要構(gòu)成之一。此外，課程也從《注冊(cè)環(huán)保工程師專業(yè)考試復(fù)習(xí)材料——物理污染控制工程技術(shù)與實(shí)踐》中遴選應(yīng)用性較強(qiáng)的習(xí)題作為練習(xí)題資源的補(bǔ)充［9］。

4.實(shí)踐資源庫?！拔锢硇晕廴究刂啤笔且婚T應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，采用以問題為導(dǎo)向的項(xiàng)目式或案例式教學(xué)，以提升學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力［4，11，12］。為了搜集實(shí)踐資源，本課程采取了“教師引導(dǎo)，學(xué)生實(shí)踐，教學(xué)相長(zhǎng)，共建案例”的方式，導(dǎo)入本課程的實(shí)踐資源庫。此外，與噪聲控制環(huán)保公司聯(lián)合開展本科生生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，將相關(guān)實(shí)踐案例引入實(shí)踐資源庫。本課程實(shí)踐資源庫具有不斷更迭、與時(shí)俱進(jìn)的特點(diǎn)，能適應(yīng)未來多變的應(yīng)用場(chǎng)景。

5.教具資源庫。由于傳統(tǒng)環(huán)境工程課程體系主要關(guān)注物質(zhì)學(xué)科，加之新生導(dǎo)論課缺乏對(duì)物理性污染控制的介紹，本課程新開設(shè)時(shí)，大部分學(xué)生對(duì)該課程比較陌生，甚至有些排斥，認(rèn)為與水土氣污染控制相比，該課程的應(yīng)用價(jià)值不大。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)將空泛的物理概念具象化，使其成為大家“看得見、摸得著”的事物，課程采購了大量的教具輔助教學(xué)，包括噪聲計(jì)、聲學(xué)分析儀、測(cè)振儀、電磁輻射儀（電場(chǎng)）、電磁輻射儀（磁場(chǎng)）、核輻射儀、測(cè)溫儀、溫濕度計(jì)及光照度計(jì)，這些儀器同樣用于支持實(shí)踐資源庫的建立，是該課程理論與實(shí)踐相結(jié)合的特色的教具支撐。

（二）混合式教學(xué)改革方案

“物理性污染控制”課程已分別開展過單純的線下教學(xué)和線上教學(xué)，單一教學(xué)模式存在線下教學(xué)時(shí)學(xué)生主動(dòng)性差和線上教學(xué)時(shí)教師主動(dòng)性差的問題。只有將線上線下教學(xué)相結(jié)合，引入翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)的新模式才能培養(yǎng)出能夠適應(yīng)新時(shí)代、新技術(shù)及新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工程技術(shù)人才［10］。該課程在實(shí)施過程中采取了多種方法，如翻轉(zhuǎn)課堂、全生命周期課程實(shí)踐及優(yōu)化組合的多元教學(xué)模式。

1.翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)。通過調(diào)查“物理性污染控制”課程線上和線下教學(xué)學(xué)生參與情況發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)該課程的認(rèn)識(shí)從開始的新奇到后期的應(yīng)付，難以保持對(duì)課程持久的興趣，使得教學(xué)效果易出現(xiàn)虎頭蛇尾的狀況。通過翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式，該課程安排12學(xué)時(shí)（37.5%）在線課程（視頻、練習(xí)、討論、測(cè)試），學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)，包括聲（3學(xué)時(shí)）、振（3學(xué)時(shí)）、電磁（2學(xué)時(shí)）、核（2學(xué)時(shí)）、熱（1學(xué)時(shí)）和光（1學(xué)時(shí)）。同時(shí)，安排20學(xué)時(shí)（62.5%）線下教學(xué)（回顧重點(diǎn)、剖析難點(diǎn)、研討亮點(diǎn)、匯報(bào)展示、反思總結(jié)、邊講邊練邊評(píng)、以評(píng)代講），包括線上課程線下研討（12學(xué)時(shí)）和實(shí)踐環(huán)節(jié)（8學(xué)時(shí)），前者涉及聲（3學(xué)時(shí)）、振（3學(xué)時(shí)）、電磁（2學(xué)時(shí)）、核（2學(xué)時(shí)）、熱（1學(xué)時(shí)）和光（1學(xué)時(shí)），后者涉及實(shí)踐課題自主選題研討（2學(xué)時(shí)）、中期進(jìn)展匯報(bào)（2學(xué)時(shí)）、課題結(jié)題展示與評(píng)估（4學(xué)時(shí)），分別設(shè)置于課程首次課（首次課也介紹了該課程的主要內(nèi)容和考核評(píng)價(jià)方式）、中間階段和最后一次課。

2.全生命周期課程實(shí)踐環(huán)節(jié)?！拔锢硇晕廴究刂啤闭n程的全生命周期分為開課學(xué)情調(diào)研、課程初步導(dǎo)入、課程知識(shí)增長(zhǎng)、課程教授完畢和結(jié)課反思總結(jié)。該課程將實(shí)踐環(huán)節(jié)的題目遴選、學(xué)生自選題、中期進(jìn)展、成果匯報(bào)和報(bào)告提交等過程貫穿于整個(gè)課程，學(xué)生在收獲知識(shí)的同時(shí)，也將知識(shí)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品、作品或成果，使學(xué)生對(duì)該課程從了解到理解，再到應(yīng)用和分析，而后可綜合評(píng)價(jià)，最后產(chǎn)出新想法或新成果，增加其成就感與獲得感。

3.組合優(yōu)化的多元教學(xué)模式。教學(xué)組織形式包括項(xiàng)目探究、案例點(diǎn)評(píng)、研討辯論、邊講邊練、邊做邊評(píng)、以練代講、同伴講評(píng)、教師導(dǎo)演及學(xué)生串演等。針對(duì)每節(jié)課并非采取所有的教學(xué)組織形式，而是如圖1所示，選取3～5種進(jìn)行教學(xué)組織形式組合，考慮到這種組合效果難以估計(jì)，優(yōu)化過程是動(dòng)態(tài)變化的。

圖1 組合優(yōu)化的多元教學(xué)組織形式

三、課程反饋與影響

約71.0%的學(xué)生參與該課程線上線下混合式教學(xué)內(nèi)容、過程和考核的問卷反饋，調(diào)查結(jié)果能夠真實(shí)反映大部分學(xué)生的心聲。在本次調(diào)查中，77.3%的學(xué)生認(rèn)為目前的線上12學(xué)時(shí)和線下20學(xué)時(shí)的安排比較合理，線上學(xué)習(xí)時(shí)間靈活、學(xué)習(xí)重點(diǎn)突出?！拔锢硇晕廴究刂啤闭n程選擇了兩種線上資源，分別是MOOC和SPOC。54.5%的學(xué)生認(rèn)為SPOC較難。因此，他們更愿意學(xué)習(xí)MOOC資源，收獲更大。59.1%的學(xué)生認(rèn)為線上學(xué)習(xí)起到了預(yù)習(xí)課程的作用，線下學(xué)習(xí)針對(duì)性更強(qiáng)，重點(diǎn)更突出了。線上一遍線下一遍學(xué)習(xí)，對(duì)課程的印象更加深刻，大部分學(xué)生認(rèn)可線上線下混合式教學(xué)方式。60.0%以上的學(xué)生對(duì)項(xiàng)目探究和案例點(diǎn)評(píng)的印象深刻，其次是研討辯論、邊講邊練和同伴講評(píng)。

“物理性污染控制”課程采取的多種教學(xué)形式在線上和線下混合式展開，尤其是課程實(shí)踐環(huán)節(jié)具有很大的吸引力，主要原因是大部分學(xué)生都能做一些課本以外的任務(wù)，如自選題目、課題實(shí)施、成果匯總和報(bào)告撰寫，學(xué)生認(rèn)可，課程不再是教師一人的獨(dú)角戲，自己就是課程的一分子。大部分學(xué)生在自主性、協(xié)作性、研究性和表達(dá)力方面有了很大的提升，而在批判性和思辨性方面獲得感較薄弱?；旌鲜浇虒W(xué)給學(xué)生帶來了不同以往的教學(xué)體驗(yàn)，59.1%的學(xué)生希望其他課程也能采取這種教學(xué)模式，也有36.4%的學(xué)生并無明顯偏好。上述調(diào)查問卷結(jié)果表明，“物理性污染控制”課程采取線上線下混合式教學(xué)模式效果良好，值得推廣。

結(jié)語

“物理性污染控制”作為一門內(nèi)容龐雜、理論與實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，傳統(tǒng)教學(xué)模式難以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。該課程通過線上線下混合式教學(xué)改革，結(jié)合MOOC和SPOC資源，引入動(dòng)態(tài)調(diào)整的課程實(shí)踐資源庫，采取組合優(yōu)化的多元教學(xué)組織形式，實(shí)踐環(huán)節(jié)貫穿課程全生命周期，可實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，也符合工程教育認(rèn)證關(guān)于創(chuàng)新實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作、終身學(xué)習(xí)和溝通交流等能力培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。然而，由于課程涵蓋內(nèi)容龐雜，依然會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生不知道如何靈活運(yùn)用相關(guān)知識(shí)。未來課程改革時(shí)，應(yīng)該投入更多的精力用于通論部分，更好地凝練不同物理性污染的共性問題。