信息化教學在土木類專業課程教學中的應用

王國華 李仕友 曾濤濤 楊金輝 袁華山

摘? 要：《水處理新技術》具有課程內容多、課堂教學時間有限、生物學背景知識要求較高等特點，土木類專業的學生要系統地掌握水處理新工藝，就必須具備自主學習能力，掌握正確的學習方式及獲取信息的能力。信息化教學的推廣及普及，給學生的學習方式帶來革命性影響。本文將土木專業學生學習水處理新技術的癥結入手，分析信息化教學在土木專業學生專業課程的必要性，探索并提出在信息化教學背景下學生對土木類專業課程的自主學習策略，從而激發學生的學習興趣，提高其學習效率。

關鍵詞：信息化教學? 教學模式? 改革? 自主學習

中圖分類號：G431? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（c）-0221-03

Abstract： Because of the large amount of teaching contents， limited teaching time in class and shortage of biological background knowledge， students majoring in civil engineering must have the ability of obtaining information， independent learning and right learning mode， if they want to systematically master the new water treatment technology. The popularization of information-based teaching brings revolutionary influence on students' learning style. The disadvantages of learning new water treatment technology for civil engineering students are analyzed in this paper initially， and then the necessity of information-based teaching in civil engineering students' professional courses is proposed， the students' independent learning strategies for civil engineering courses under the background of information-based teaching are explored and put forward with the purpose of stimulating students' interest in learning and improving their learning efficiency.

Key Words： Information-based teaching; Teaching model; Innovation; Independent study

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》中提出：“加快教育信息化進程”[1]。未來的土木類專業教育也會朝著信息化及國際化的趨勢發展，土木類專業須充分發揮信息技術在本專業教學過程中的重要作用，加大課程與信息技術融合的改革力度，轉變傳統的教學觀念，優化土木專業教學模式與評價體系，最終達到構建創新型土木類人才培養模式的教育效果，為建設人力資源強國服務[2-3]。本文以給排水專業的《水處理新技術》課程為例，探討信息化教學在土木類專業課程教學中的應用。

1? 信息化教學的發展背景

隨著信息化技術的推廣及應用，教育行業經歷著教學模式的變革。在美國教育政府綱領性文件的推動下，美國高等教育信息化向大數據時代方向發展，借助大數據助推大學教學、科研、管理、學習方式等的變革[4]。信息數字化教學的推廣構建，重新詮釋了學習模式，為教育的可持續發展帶來與傳統截然不同的思路和理念，學生的學習方式也發生了本質性的變革與提升。目前，信息化教學已經成為美國等發達國家教育改革與發展的新熱點。信息化技術飛速發展的今天，大學教師必須積極引導，提高學生利用信息化技術自主學習的能力。

隨著我國基礎設施、網絡資源、評價體系的建設和完善，MOOC、微課、翻轉課堂、混合式教學逐漸走入課堂，教育技術與信息技術逐漸融合并應用到高校教學中[5]。盡管我國已在各高校大力推廣信息化教育教學模式改革，但由于我國信息化教學研究起步晚、傳統教育思想等因素的影響，我國高校的信息化教學的發展仍然與西方發達國家存在顯著差距[6]。如何結合我國的發展情況，同時根據實際教學內容與特點，有效開展信息化教學改革是我國高等教育面臨的重要問題。

2? 《水處理新技術》課堂的癥結

《水處理新技術》是工科給水排水工程專業的專業選修課。該課程的任務是使學生熟悉和了解水處理新理論、新工藝和新技術，熟悉各種水處理新技術與新工藝的適用范圍;了解污水脫氮除磷的新技術的特點、基本工藝參數，培養學生分析問題和解決問題的能力，為今后從事水處理研究和工程設計工作以及市政工程研究生專業學習打下良好的基礎。隨著創新驅動發展戰略的實施，我國高校的人才培養質量也逐漸無法滿足社會的需求。因此，土木專業學生在學習本專業課程時會出現一些癥結，可以歸納為如下幾點。

2.1 課堂教學環境沉悶，學生學習熱情較低

《水處理新技術》常用多媒體技術進行教學，它的劣勢在這些年的發展及應用中也逐漸顯露：傳統課堂往往以教師為主，學生為輔，老師在課前將課件準備好，課堂上教師按照教案及課件的內容一一講解，課堂交流較少。由此，整個課堂環境比較沉悶，學生學習熱情低，學習效率低下。為了應付考試，學生只等期末來臨之際把課件拷貝，集中精力復習幾天通過考試便萬事大吉，并不能讓學生真正掌握該課程的諸多知識點。據調查顯示，有一半的同學在課堂上經常使用電子設備做一些與課堂無關的事，5%的同學經常曠課，上課僅有20%的同學常與老師進行互動。因此，急需一場教改革命，來扭轉常規多媒體教學的弊端。

2.2 生物知識基礎薄弱，脫氮除磷機理難精

《水處理新技術》課程的教學對象是給排水科學與工程專業大四學生。課程中的脫氮除磷工藝如A2/O工藝、CAST工藝、MSBR工藝、氧化溝工藝、厭氧氨氧化工藝等往往涉及微生物的協同作用機制，需要學生詳細掌握微生物的結構組成、好氧及厭氧條件下的分解合成代謝途徑、環境因子對微生物代謝活性的影響等。本專業開展的微生物學課程僅有《水處理微生物學》及《水處理微生物學實驗》，學生對微生物的認識僅僅源于高中基礎生物學知識和水處理微生物學的相關課程，無法深入理解脫氮除磷的生物學機理，在很大程度上影響了學生對不同脫氮除磷工藝的融會貫通。因此，如何在較短的時間內迅速補充構建相關微生物學知識，成為我們教學過程中需要面臨的挑戰。

2.3 師生之間交流較少，知識掌握反饋不足

《水處理新技術》涉及多種新工藝，僅僅依靠教師講解很難讓學生掌握各種工藝的優缺點及適用條件。盡管該課程的教學過程中已實時增加師生互動環節，但是該課程內容較多，課時較短，教學進度安排緊張，學習任務繁重，無法過多開展學習討論。因此，常常是教師課前精心準備課件，課中按部就班進行知識點講解，而學生坐在講臺下面邊聽課邊玩手機;偶爾開展師生交流也是流于形式，不能對重點問題進行深入探討;同時，由于交流人數過少，大多數學生的學習效果未能及時反饋，教師無法及時了解并解決學生學習過程中所遇到的障礙。

2.4 教學評價體系單一，學習情況反映不佳

以往《水處理新技術》的評價體系按照期末考試60%，作業及課堂表現20%，課堂考勤占20%展開。該評價體系只能簡單地對學生的知識掌握情況及學生的學習態度進行評價，并沒有對教師的教學方式進行反饋。這樣的教學評價體系不能及時反映教學方式方面的問題，也不能幫助教師及時改進教學策略，影響最終的教學效果與學生的學習積極性。

3? 《水處理新技術》課堂的信息化教學改革

3.1 課前預習反饋，調整教學方案

教師在學期開課前通過網絡平臺共享國內外微生物相關視頻課程及講座，為學生快速補充微生物相關知識。課前上傳新工藝動畫視頻及預習題到網絡學習平臺（如騰訊課堂、學習通、QQ等），并要求學生在規定時間內完成課程預習、回答預習題目，獲得課前預習積分。教師通過網絡學習平臺與學生互動，了解學生在預習課程時遇到的難點。這樣可以帶動學生的學習積極性，同時幫助教師有針對性地調整教學方案，在課堂有限的的時間內挑選課程的重點難點詳細講解，提高課堂教學效率。

3.2 課中實時交流，突出重點難點

教師以擬講解的水處理工藝相關視頻（如A2/O工藝、CAST工藝、MSBR工藝等）或者科研論文（如厭氧氨氧化等脫氮新工藝）創建學習情景，引入新課內容，介紹相關工藝的基本原理、特點及適用條件。隨后，教師通過學習平臺，給出待處理污水參數，根據《城鎮污水處理廠污染物排放標準》提出污水處理目標。根據學生的預習情況，將不同預習情況的學生交叉組合為研討小組，思考如何達到水處理標準，討論完成后以小組為單位上傳討論結果到學習平臺。教師根據分組討論情況，分主次講解隨堂課程，有針對性地篩選典型問題，進行重點講解。這樣可督促學生緊跟教師節奏，積極掌握水處理過程的要點，熟練掌握課程的主要知識點;同時在小組討論過程中，還可以由優生帶動差生一起思考問題解決方案，有效提高全體學生的學習效率[7]。

3.3 課后科學評價，查缺補漏提高

除了注重課前與課中的預習教學過程，考核評價方法也必須做出相應的改進[8]。學生的課堂學習態度也需要納入成績評定體系中，具體操作如下：出勤率（網上簽到形式）5%，課前預習情況5%，課堂表現15%（抬頭率，討論、搶答、隨堂測試等情況），課后作業15%（作業完成情況，重點難點反饋），期末考試成績60%。這種考核方式可以從課前、課中、課后等三個階段更加全面地評價學生的學習情況，促進學生的學習熱情，同時還可以及時反饋學生的學習情況，幫助教師及時調整教學方案，最終有效提升學生的學習效率。

3.4 期末反饋總結，改進教學方案

在期末考試結束后，教師利用統計學軟件SPSS對不同層次學生的綜合表現進行分析總結，找出信息化教學過程中教學質量和學習效率的主要影響因素，持續優化《水處理新技術》信息化教學方案。根據學生的個性化學習需求，找出針對不同層次學生的最佳教學方法，以此在信息化教學改革過程中可顧及絕大多數學生，提高學生的整體學習效果，克服信息化教學改革過程中面臨的重重困難和阻礙。

4? 結語

教育信息化為高等教育的快速發展提供了良好的機會，借助信息化教學不僅能激發學生的學習興趣，為學生營造輕松、自由的學習環境，提高學生的學習效率;還能幫助教師提高自身的教學素養，根據課堂反饋實時改進教學方案，改進教師的教學效果。土木類專業教學改革不僅要從思想上認識到信息化教學的重要性，更要積極付諸實踐，只有這樣才能充分發揮全球信息化給教育行業帶來的巨大影響，培養更多的實用型創新型人才。

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