摘要：混合式教学结合了线上教学和传统课堂教学的优势，被认为是提升教学质量的有效手段。针对高校工科专业课线下传统教学普遍存在的枯燥乏味、晦涩难懂等特点，以水文专业的专业必修课程《水环境保护》为例，依托爱课程线上平台，为该课程进行了混合式教学设计并展开了实践。研究表明，混合式教学适用于该课程，该混合式教学模式实现了从教师授课为主向师生充分互动、学生主动提问、学生主动学习的转变，获得学生好评；同时，学生期末成绩也显著高于前一年传统课堂教学模式下的成绩。该教学实践可为今后水文相关专业课的教学模式改革提供依据。
【资料图】
关键词：爱课程；线上线下；水环境保护；教学实践
本科教育是高校的核心和基础工作，也是衡量高校水平的一项重要指标。２０１９年１０月，教育部了《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》，提出要优化公共课、专业基础课和专业课比例结构，实施部级和省级一流课程建设“双万计划”，着力打造一大批具有高阶性、创新性和挑战度的线下、线上、线上线下混合、虚拟仿真和社会实践“金课”。近年来，伴随着新一代信息技术的高速发展，“爱课程”“网易云课程”等网络课程共享平台相继进入高校师生的视野，为高校教育提供了丰富的教育资源和个性的教学服务。线上线下混合式教学这一创新型教学方式也应运而生，结合了线上教学和传统课堂教学的优势，打破了地域限制，有益于进一步激发课堂趣味性和参与度，提升课堂学习效率。《水环境保护》是水文与水资源工程专业的一门重要专业必修课，是为适应水利事业从传统水利向现代化水利、可持续发展水利转变，实现以水资源可持续利用支持社会经济的可持续发展而设立的一门课程，亟需向教育信息化的新需求靠拢。作为一门典型的工科专业课程，《水环境保护》专业知识更新快、实践性强、学科交叉性强、知识面广、公式多、内容枯燥等特点［１］。为积极响应教育部启动的课程“双万计划”，顺应新信息技术时代的发展潮流，同时也适应新一代“９５”后、“００”后大学生的学习个性，郑州大学水文与水环境研究所教学团队在水环境保护课程中，结合“爱课程”平台开展混合式教学模式探索，以期改善工科专业课的教学质量。
１“线上线下”混合式模式的提出
１．１传统线下教学模式的弊端
我校水文专业（特指水文与水资源工程专业，下同）的水环境保护课程通常采用大班授课，由两个自然班组成，授课人数在６０～７０人左右。传统的线下教学过程中，由于生师比较大，课堂上学生和教师之间很难产生有效的互动，课堂气氛沉闷，很多学生学习兴趣寥寥，多半成为“低头族”。教师在课上运用多媒体以讲授ＰＰＴ为主，采用单向的“教师讲→学生听”授课模式，向学生传输大量的专业课程知识点，以期学生在有限时间内充分掌握水环境保护的基本概念、工作内容、模型方法和工程措施等等。但从学生考试成绩反馈来看，这一模式并未取得良好效果，这主要是因为单向的教学模式并不能使学生在单节课４５分钟内保持高度专注，尽管教师知识点教授较多，但并不能被学生有效转化吸收。课后作业在传统线下教学中，通常采用教师批改后将作业返回给学生的模式，同样由于生师比较大，教师在完成作业批改的过程中很难对每一位学生的作业问题作出详细反馈。这也是为什么在结课考试中即使是与作业相似的考题，学生仍然出现较多答题错误的另一个原因。鉴于上述情况，笔者所在教学团队开启了水环境保护课程的教学改革。
１．２线上教学平台搭建
线上资源是开展混合式教学的前提。笔者所在教学团队在２０１９年开始了水环境保护课程的视频录制，结合该课程特点共完成８章５０个知识点的课程视频制作，并在爱课程网、融优学堂等多平台进行共享，爱课程网自２０１９年１２月起已开课３次，累计有３１９０名学生参加线上学习；自２０２０年２月起于融优学堂平台开课２次，已有８５９０名学生参加学习。此外，教学团队依托课程自主研发了“湖泊富营养化与水华防控虚拟仿真实验”教学平台，在国家虚拟仿真实验教学课程共享平台进行共享，实验操作人数已达９８４人。爱课程网是教育部主管的高等教育课程资源共享平台，整合了大量国内高校的优质教学资源，包括“中国大学视频公开课”“中国大学资源共享课”以及“中国大学ＭＯＯＣ”，向在校生和社会大众免费开放，是教育界在“互联网＋”时代下的成功产品。爱课程网平台上的在线开放课程可以由授课教师自行设置开放时间，并安排授课学时。线上开放课程均设置有公告、评分标准、视频课件、测试与作业、考试、讨论区等模块。教师可以对上述模块功能进行动态化管理，通过公告模块授课安排，并同步单元测试及作业、考试等线上活动，及时了解学生的学习效果；学生则可以利用视频课件自主学习，也可以结合线下课程利用线上视频课件进行预习或温故；讨论区包括了老师答疑区、课堂交流区、综合讨论区，在师生间以及学生和学生之间架起了沟通桥梁，教师可以通过该模块对作业、测试及课件内容进行答疑，学生还可以发表与课程、学习、工作、生活相关的一般性话题。笔者所在教学团队对爱课程网平台上的《水环境保护》在线课程也配备了成套的单元测验题、作业题、讨论区及课程成绩评定方法；在国家虚拟仿真实验教学课程共享平台上线的“湖泊富营养化与水华防控虚拟仿真实验”教学平台可供学生在线水质模拟。上述两线上平台为《水环境保护》搭建了较为完整的线上教学体系，为后续的混合式教学实践打下了良好的基础。
１．３线上教学和传统线下教学相结合
混合式教学被认为是课堂面对面学习与在线网络学习这两种模式的整合，具有提高学习有效性和效率的特点。其最早应用于西方企业（如微软、英特尔等）培训，在被证实能提高企业员工的技能素质后被引入高校教学。早在１９９６年，美国佛罗里达大学就开始对混合式教学做了长期研究，对比面对面教学、在线教学和混合式教学的效果后发现，混合式教学模式下课程通过率更高，这主要归因于混合式教学创造了有效的教学环境及构架了师生间的沟通桥梁［２］。由斯隆联盟赞助的一项早期研究统计发现，在美国全国范围内，提供混合课程的高等教育机构在２００３年时就达到了６５．２％［３］。英国、西班牙、韩国、日本、新加坡等多个国家随后也将线上线下混合式教学模式运用到日常教育实践中。我国开始关注线上线下混合式教学的时间相对晚些。２００３年，华东师范大学祝智庭教授和北京师范大学何克抗教授都关注到了混合式教学，并分别在期刊杂志、学术大会上对该模式进行了推广［４－５］。从此。线上线下混合式教学在国内教育领域开始成为研究和实践热点。尽管欧美国家及一些亚洲发达国家对于混合式教学的研究实践起步相对较早，目前开展混合式教学改革的高校大部分仍然处于初步实施阶段，离成熟发展还有很远的距离。我国目前也处于这个阶段，开始初步实施混合式教学实践，近些年在高等教育领域发展尤其迅猛。国内一些高校的水文类专业已经加入了混合式教学的设计与实践队伍。长安大学采用雨课堂平台，构建了气象学与气候学课程的线上线下混合式教学设计，并采取多样性的考评方式［６］。兰州大学将混合式教学模式和Ｓｅｍｉｎａｒ教学方法结合，构建了适用于流域水文模型课程的教学模式以充分发挥学生的主体地位，取得了较好的实践结果［７］。江苏建筑职业技术学院对工程水文与水利计算课程进行了混合式教学实践，发现该模式确实起到了调动学生学习积极性的效果，但对学生自主性和教师的组织设计能力有较高的要求［８］。笔者所在教学团队吸收了上述相关高校的混合式教学经验，结合已搭建完善的线上教学平台，开展了线上线下相结合的混合式教学实践。
２“线上线下”混合式教学设计
笔者及笔者所在团队依托爱课程网和虚拟仿真实验这两个线上平台，对水环境保护课程进行了混合式教学设计，并于２０２０－２０２１学年的秋季学期展开实践，参与对象是郑州大学２０１７级水文专业大四本科学生，每周平均５学时，为期８周，共４０学时。在课程教学设计中，充分考虑了学术性与大众普及性的需要，重点介绍水环境保护的基本概念和研究方法，再辅以数量众多的案例介绍和最前沿的科研动态，以便学生消化课程中较多的知识点，并能熟练运用专业方法去解决实际工作中的问题。
２．１课外教学设计（线上）
在开始线下课堂教学前，《水环境保护》在线开放课程在爱课程平台上设置开课，并依据线下课堂教学安排同步视频课件的开放。在线下首次课堂教学时，向学生详细介绍“爱课程”平台的功能和特点，并指导学生如何应用该平台进行课前预习和课后巩固。学生可以通过《水环境保护》在线开放课程的课程详情页了解课程概述、授课目标、课程大纲、预备知识及参考资料，获得对课程的初步认识。线上的课件视频是学生预习和复习课程的重要基础材料，该线上开放课程的课件视频围绕每个小节知识点时长在８～１５分钟之间，在每次线下课堂开展前，学生可自主提前观看课件视频，从而对即将学习的教学内容有快速的初步掌握，也可在课后反复观看对课堂知识进行巩固；如有疑问，可以在爱课程的答疑区与教师进行讨论，也可留至线下课堂与教师面对面交流。教师也可以通过爱课程平台学习公告、布置学习任务、推送单元测验和习题训练，帮助学生进一步掌握课程知识点。课后作业支持学生在爱课程平台上在线提交，批改方式可通过教师在线批阅和学生互评展开。教学团队主讲教师每周多次登录爱课程平台，为学生答疑解惑，确保每一位对《水环境保护》感兴趣的学生掌握知识点，同时也听取每一位学生的学习反馈，进一步完善教师的教学能力和教学方式、方法。
２．２课内教学设计（线下）
线下课堂仍是水环境保护课程教学的主体部分。学生通过线上预习已对基本知识点具有基础掌握，带着对知识难点的疑问走进线下教室。如何在线下教室组织学生将在线学习的基本知识点进一步巩固，并引导学生掌握知识重点和难点，是课内教学设计的重中之重。在进行基础知识点讲解时，采用实时答题的手段，增强师生互动，实时掌握学生的学习情况；进行知识重点和难点授课时，采用分组研讨的教学手段，鼓励学生讲出自己的理解，授课教师根据学生的表述进行梳理、更正和重点补充，最后统一讲解总结。同时，利用爱课程平台的慕课堂管理功能协助线下教学开展多种不同的教学活动并进行数据统计，如签到、练习、点名、问卷等。本课程共包含八个教学单元，基本教学内容包括：绪论、水环境质量评价、污染源调查、水环境监测、水环境数学模型、水污染控制技术、水环境保护规划、水环境管理。其中，第２、３单元（水环境质量评价、污染源调查）设计实地调查活动，以小组为单元调研校园景观湖泊水质，以及调查污染源排放的污染物质种类、排放方式、途径以及污染源的类型和位置；第５单元（水环境数学模型）涉及数学建模，是所有章节中难度最大的章节，该单元线下教学在机房进行，由授课教师利用“湖泊富营养化与水华防控虚拟仿真实验”平台，组织污染物迁移扩散模型的实操训练，拓宽学生认知富营养化演变过程的视角，锻炼学生通过虚拟实操制定水华防控预案，培养学生深情怀保护绿水青山的环保理念。教学团队尝试在围绕教学大纲讲授课程内容的同时，增加课外补充知识点，这些额外补充素材（主要为视频和动画）可以作为推送材料在爱课程平台上链接，在课堂上随知识点讲解适当选段播出。爱课程线上平台，在线下课堂课内教学中，更多的是起到素材库的功能。如在第１单元（绪论）中，讲到水污染主要危害时，向学生们补充日本“水俣病”的前世今生，增强学生对重金属危害的认识，并向学生们播放“水俣病”纪录片短视频，进一步提高学生对水环境保护重要性的理解；如在第２单元（水环境质量评价）这一内容中，补充饮用水水源保护区划分方法的知识点内容，这一补充内容具有很强的可操作性和趣味性，将划分对水源地的一级保护区和二级保护区的步骤用动画的形式播出，并指导学生进行画图练习，充分调动学生的课堂积极性。
３“线上线下”混合教学模式实践效果
３．１构建了新型以学生为中心的教学模式，提升了课堂趣味性
水环境保护课程充分利用爱课程平台上资源浏览、搜索、重组、评价、课程包的导入导出、、互动参与和“教”“学”兼备等功能，改变了传统教学单一枯燥的授课模式，大大提高学生的学习兴趣和学习动力，构建以学生为主体的教学模式，从教师授课为主转向师生互动、学生主动提问的学习新状态，更符合现代年轻人的学习习惯和学习特点。课程结课后，学生们在爱课程平台上给出了５．０满分评价；在学校的教务系统的量化评教模块获得学生平均打分９４．０１。
３．２建立了高效、互动课程考核方法，提高了学生考评参与度和学习成绩
课程考核以百分制形式，６０分为合格成绩，其中，在线单元测验及作业占２０％，线下课堂占３０％，期末考试占５０％；讨论区（包含老师答疑区、课堂交流区和综合讨论区）占１０％，此块为额外奖励，鼓励学生积极参与课程讨论，主动思考，大胆提问，培养学生的思辨能力。同时，线上测验由系统自动判分，大大提高了教师工作效率；线上提交作业改变了传统的作业模式，提高了学生的作业兴趣；线上作业的判别方式采取学生互评，通过这一环节提升了学生的参与性，同时，通过评阅优秀的或欠佳的同伴作业有助于学生认识到自己的作业问题，感受到优秀作业的认真态度，提高分析能力，并有效提高了学生对知识点的掌握度。将本次混合式教学实践下的学生期末考试成绩与前一学年传统教学模式下的期末考试成绩相比较，平均分由７１．５７提高至８１．２６，优秀率由１．６４％上升至２０．２９％，教学效果提升明显。
４结语
本教学团队对水环境保护课程开展教学改革，形成了较为系统的混合式教学模式：课前，学生以线上课程视频为知识点预习的重要基础资料。课中，教师在围绕教学大纲讲授课程内容的同时，依托线上平台资源增加课外补充知识点；并利用分组研讨、实时答题等线上线下手段增加师生互动。课后，学生线上进行单元测验、习题训练、作业提交和作业互评，进一步巩固课堂教学知识点；教师利用线上平台教辅工具查看课程数据（包括学习时长、测验成绩、作业成绩等），并于线上讨论区开展答疑。该模式极大地丰富了教学内容，并延伸了教学空间，课堂氛围活跃，学生期末成绩也显著高于先前传统教学模式。构建并实践线上线下混合式教学有望成为未来一阶段高校教学改革的重要一环。
参考文献：
［１］成晓倩，王双亭，刘培．高校“互联网＋工科专业课”的教学改革［Ｊ］．测绘通报，２０１８，４９８（０９）：１５２－１５５．
［４］祝智庭，孟琦．远程教育中的混和学习［Ｊ］．中国远程教育，２００３（１９）：３０－３４．
［５］冯晓英，王瑞雪，吴怡君．国内外混合式教学研究现状述评———基于混合式教学的分析框架［Ｊ］．远程教育杂志，２０１８，３６（０３）：１５－２６．
［６］王菊翠，卢玉东，胡安焱，等．混合式教学在《气象学与气候学》一流课程建设中的应用［Ｊ］．教育现代化，２０２１，８（２１）：８６－８９．
［７］张兰慧，马榕．基于翻转课堂的流域水文模型课程教学模式探索［Ｊ］．科教导刊，２０１８，３５３（１０）：１１７－１１８．
［８］何婷婷，刘美艳．线上线下混合式教学在《工程水文与水利计算》课程中的应用［Ｊ］．河北农机，２０２０，（７）：３６－３８．
作者:王梅 窦明 单位:郑州大学 郑州市水资源与水环境重点实验室 河南省地下水污染防治与修复重点实验室 郑州大学 生态与环境学院
