基于知識模塊化的水污染控制工程課堂教學模式改革

李寶 焦偉 朱凱

摘? 要：新時代對課堂教學提出更高要求，不僅要將知識、能力與素質教育有機融合，還要使教學形式具備先進性和互動性?；诖?，文章以水污染控制工程課程為例，在借鑒國外課堂教學模式和分析我國課堂教學問題的基礎上，結合我國國情和課程特點，將理論知識模塊化，以知識模塊為單元，挖掘課程思政元素，重構課堂教學過程，強化過程性考核，以形成思政視域下基于知識模塊化的“講課+輔導+現場”式課堂教學模式，實現課上講授和課上課下互動討論的良性循環，為改革和創新我國高等學校課堂教學模式提供借鑒和支持。

關鍵詞：課程思政；知識模塊化；過程性評價；水污染控制工程

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）26-0157-04

課堂教學是高等教育人才培養的主渠道，是落實立德樹人根本任務的主要環節，深化課堂教學改革，創新課堂教學模式是提高課堂教學質量的關鍵［1］。2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議中強調，要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人［2］。2019年10月，《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》指出，要防止課堂出現單純知識傳遞，能力和素質培養缺失的現象。新時代教育背景下，課堂教學要從滿堂灌的“單聲道”轉變為互動式的“雙聲道”，要從“教師為中心”轉變為“學生為中心”，要從單純的知識傳遞，轉變為知識、能力和素質的全面培養，要從學習輸入評價轉變為學習輸出評價。

水污染控制工程是環境工程專業最核心課程之一，內容涉及物理、化學、工程學、水力學和微生物學等多個學科，綜合性和應用性較強，其課堂教學模式改革對保證課堂教學效果和提供專業人才培養質量具有重要作用。近幾年，我國高校對如何提高水污染控制工程課程的課堂效果做過很多研究和嘗試，比如翻轉課堂和基于知識模塊化的課堂教學模式改革等，但大多高校目前只遵循以教師為中心的傳統教學模式［3］，與新時代對課堂教學的要求存在一定距離?；诖?，文章借鑒國外課堂教學模式，結合我國大學生教育現狀和水污染控制工程課程特點，在新時代教育理念下，構建思政視域下基于知識模塊化的“講課+輔導+現場”式課堂教學模式，以期實現課程思政教育、專業知識傳遞和能力素質培養在課堂教學中的深度融合，為我國高等學校課堂教學模式改革與創新提供借鑒和支持。

一、國外高校課堂教學模式簡介

美國學者理查德·阿蘭茲（Richard Aranz）在《學會教學》一書中，將課堂教學模式分為兩大類型：即傳統的以教師為中心的教學模式（包括講授模式、直接教學模式、概念教學模式）和現代的以學生為中心的教學模式（包括合作學習模式、基于問題的學習模式、課堂討論模式），傳統教學模式以知識學習為教學目標，學生學習主動性和自覺性較低，在培養學生個性和能力方面稍顯不足，現代教學模式不但要求學生成為知識的接受者，還要成為知識的探索者和創造者［4］。美國大學課堂多是以學生成長為中心的研究性、討論式課堂教學模式，學生從大一開始即參加各種討論課，學生和教師就某一熱門話題進行交流，這種教學模式使教師不再是信息的傳遞者，不再在意學生獲取多少知識，而是更加關注學生獨立學習和進行思考的能力［5］。澳大利亞格里菲斯大學授課方式為“講座+輔導課”模式，每門課程先將知識進行模塊化，針對知識模塊進行講座式教學，學生將在自主學習過程中遇到的問題在輔導課上同老師進行交流，這種課堂教學模式更利于學生的拔尖和個性化發展［6］。法國等歐洲高校強調多學科教育與專業教育相結合，注重培養學生多元化發展與個體差異性，課堂教學模式靈活、自由、寬松，學生學習的目的不只是就業需要，更是能力和興趣需要［7］。總之，國外高校課堂教學相對活躍，形式多種多樣，其在教學與教研等方面的很多先進經驗值得我們借鑒。

二、我國水污染控制工程課堂教學現狀及問題

水污染控制工程是實踐性非常強的一門課程，許多知識點需要實際工程的輔助來加深認識和理解，然而，目前我國大多數高校教授該門課程采用的仍然是傳統的以“教師為主體”的課堂教學模式，學生先通過64學時的理論學習，再配2周的課程設計來加深理解，學生在整個學習過程中，對實際污水處理廠的構筑物、泵站、環保設備、運營管理等知之甚少，這種以理論教學為主導，理論知識與實踐脫節的教學模式不利于我國實現環保應用型人才培養的目標。我國大學課堂大多以多媒體教學為主要形式，教師照著多媒體講，學生對著多媒體學，授課方式相對單一，課堂氛圍比較乏味，學生學習效果較差［8］。學生在過往“填鴨式”教學模式下，已養成被動學習的習慣，大學課堂討論課亦是流于形式，學生自主學習能力和創新能力不足。水污染控制工程的課程評價方式也比較單一，大部分高校采用的是20%—30%平時成績+70%—80%期末考試成績的方式，平時成績由考勤、作業、課堂表現等幾部分構成，學生平時的學習效果僅反映在作業上，不僅效果體現不充分，而且也難量化，沒有從根本上改變“一考定乾坤”的局面，這種評價方式無法調動學生平時學習的積極性和主動性，不符合新時代課程“三性一度”要求和強化過程考核的新目標［9］。

三、水污染控制工程課堂教學模式改革

（一）改革目標

布魯姆分類學將學習分成記憶、理解、應用、分析、評價和創造六個階段，傳統教學主要通過教師講授和課后復習強化學生對專業知識的理解和應用［10］。新時代對課程教學提出更高要求，不僅要實現知識、能力與素質的有機融合，還要在教學形式上具有先進性和互動性。

實現課程思政教育、專業知識傳遞和能力素質培養在課堂教學中的深度融合，是新時代背景下創新課堂教學模式的必然要求。傳統學習過程包括課堂講授、課后復習、課外作業和復習考試四個部分，以教師單方面傳授知識為主，師生互動較少，學生學習自主性較差。根據我國學生更適應被動學習方式這一現狀，教師需提前劃定學習小組，布置互動討論題目，增加現場實踐教學環節，提高學生構筑物設計和圖紙繪制能力，進一步增加師生課上課下互動比例，重構學習過程，實現知識傳遞、能力培養和價值塑造的有機統一。新時代教育理念下水污染控制工程課堂教學模式改革目標如圖1所示。

（二）強化課程思政建設

環境工程畢業生一般都奮斗在國家環保事業一線，在專業課日常教學中融入思政教育，對培養學生實事求是、踏實嚴謹的工作作風具有重要意義。水污染控制工程在環境科學與工程專業課中具有舉足輕重的地位，通過本課程的學習，學生除應具備水污染控制工程規劃、設計、開發和運行管理的能力外，還應具有較高的職業素養、正確的職業道德觀和良好的職業行為習慣。水污染控制工程課程知識面廣、內容繁多，課程中蘊含著科技興國和國計民生等豐富的思想政治教育資源?；诖?，在課程思政理念下開展課堂教學模式改革，應分別從家國情懷、科學素養、團隊合作、反思意識和職業素養五個方面挖掘課程思政元素，內容涉及國家認同、國情認知、文化傳承、理想信念、法制意識、科學求真、勇于探索、設計思辨、奉獻精神、組織領導、學習反思、敬業精神、職業誠信和終身學習十四個部分，實現水污染控制工程理論教學、實驗實訓、課程設計與思政教育的同向同行。通過課程思政建設，強化學生家國情懷和科學與工程倫理教育，培養學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和追求精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當。

（三）理論知識模塊化

學科和互聯網技術的不斷發展，使學生接觸的知識面越來越廣，相應每門課程的信息量也越來越大，教學學時卻在不斷減少，將專業知識進行模塊化教學勢在必行。水污染控制工程理論知識包括水污染控制的基本概念、原理、方法和技術等，內容復雜、知識覆蓋面大，但專業知識點均圍繞污水處理工藝這條主線進行。沿著污水處理工藝這條線將水污染控制工程理論知識分成緒論（污水水質）、物理處理（一級處理）、生物處理（二級處理）、化學及物理化學處理（三級處理）、污泥處理與處置（輔助處理）五大模塊，以模塊為單元單獨授課，并進行單元總結、單元測試和單元現場實踐教學，形成基于知識模塊化的課堂教學模式。此外，根據單元專業知識和教師相關研究方向配備不同教學團隊，更利于補充水處理領域最新知識和相關技術，進一步提高課堂教學效果和育人水平。

（四）“講課+輔導+現場”式課堂教學模式

水污染控制工程課程體系包括污染控制理論、實驗、課程設計與實踐實訓等，各環節相互關聯、相互促進，共同實現工程實踐應用的教學目標。由圖2可見，新授課模式同傳統授課模式相比，水污染控制工程將64學時的課堂理論教學分成44學時的理論教學、4學時的污水處理廠現場教學和16學時的討論與單元試題講解教學。為避免討論課上學生缺乏主動性，在課堂講授前后，教師分別給學生布置課前預習題和課后討論題，并融入相應思政元素，讓學生以小組形式在課下研討，待每個模塊單元課堂講授和現場教學結束后，師生針對提前布置的討論題、學生自身感興趣的問題和單元測試時出錯率較高的題目等在輔導討論課上進行互動交流，形成基于知識模塊化的“講課+輔導+現場”式授課模式，提高課堂教學效果。在新授課模式下，學生課下除進行期末考試復習外，還要完成3個構筑物設計、2—3個實際污水處理廠圖紙設計以及各單元測試的復習討論等，進一步強化過程性學習，提高學生的工程實踐能力和職業素養。

（五）多元化過程性考核體系

傳統的單一卷面考試模式已不適應新時代教育背景下學生培養目標的要求。新的教學模式下，水污染控制工程采用小組課堂討論展示、構筑物單體設計、實際污水處理廠實踐教學及圖紙描繪等以知識輸出為主的考核模式，總結性試卷考試成績占比不超過40%，全方位、多元化的過程性課程考核體系見圖3。授課過程中，每個知識單元結束后，根據學生課前預習情況、課堂出勤情況、課上小組討論展示情況、章節測驗情況等進行綜合分析并給予成績，占比30%。實踐教學方面，學生除要完成污水處理構筑物格柵、沉淀池和曝氣池的設計外，還應撰寫污水處理廠實踐報告以及參考實際污水處理廠圖紙完成2—3個構筑物的描圖繪圖工作，成績占比30%。另外，試卷考試題目應以簡答、計算、思考、設計等主觀題為主，實現半開卷或開卷考試模式。構建全方位多元化過程性考核體系，強化過程性考核，助推課堂教學模式的改革和高效實施。

四、結語

新時代對課堂教學提出更高要求，大學課堂教學模式改革勢在必行。水污染控制工程是環境類專業最核心的課程之一，對學生的知識獲取、能力培養和價值塑造具有重要影響。以水處理知識模塊為單元，強化課程思政建設，增加學生課上課下討論比例，強化實踐教學及過程性考核，讓學生之間的互問互學、小組討論、演講辯論以及師生之間的互動交流成為常態，增強學生學習主動性和增進師生感情，實現知識傳授、能力培養與價值引領的和諧統一，為培育有堅定的政治立場、正確的價值觀和扎實的水處理專業技能的應用型環保人才提供支撐和保障。

參考文獻：

［1］ 張華，王國武，藺洪全. 創新課堂教學模式 培養一流本科人才［J］. 天津市教科院學報，2019（03）：67-70.

［2］ 伍醒，顧建民. “課程思政”理念的歷史邏輯、制度訴求與行動路向［J］. 大學教育科學，2019（03）：54-60.

［3］ 黃文富，梁寧，李艷偉. 水污染控制工程課程模塊化教學探討——以污水中可沉固體物質的去除為例［J］. 廣西教育，2019（31）：66-67.

［4］ 段華洽，王朔柏. 深化教學改革 創新教學模式——高校本科課堂教學模式創新研究［J］. 中國大學教學，2009（04）：35-37.

［5］ 俞惠芳. 高校課堂教學模式的研究與思考［J］. 教育研究前沿：中英文版，2014，4（02）：47-51.

［6］ 李寶，胡向輝. 澳大利亞格里菲斯大學環境科學與工程碩士研究生人才培養方案［J］. 高教學刊，2021，7（23）：19-22.

［7］ 孫冰. 借鑒國外高校課堂教學模式初探［J］. 美術教育研究，2013（05）：143-144.

［8］ 趙曉順，袁江明，于華麗. 大學課堂教學模式改革的思考［J］. 河北農機，2021（05）：77-78.

［9］ 史憲銘，向凱全，黃鵬，等. 基于“三性一度”的課程考核改革［J］. 時代教育，2022（03）：31-33.

［10］ 王靜秋. 基于布魯姆教育目標分類學的混合式教學設計——以“工程圖學”課程為例［J］. 黑龍江教育（高教研究與評估），2022（02）：33-34.

（責任編輯：淳潔）