郝丽婷，郝晓地，仇付国，付昆明，曹亚莉

（北京建筑大学 环境与能源工程学院，北京 100044）

引言

“水处理生物学”是给排水科学与工程专业学生必须掌握的专业基础课程之一［1-2］，也是许多工科名校市政工程专业研究生入学考试科目之一［3］。以学生发展为中心，以培养学生的各方面能力为教学理念，开展“水处理生物学”课程建设研究，可进一步推进学校新工科建设，强化专业内涵建设，完善专业课程体系，开展教学模式、考核方式改革，提高教学质量，提高学生的国际视野，培养学生的竞争与合作能力，深化人才培养模式改革，更好地服务专业人才培养目标。

北京建筑大学给排水科学与工程专业于2005年首次通过全国专业评估，被评为北京市品牌建设专业，2008年被评为北京市特色专业建设点，所属学科被评为北京市重点学科，2013年获批教育部卓越工程师教育培养计划试点专业，2019年获批为首批国家级一流本科专业建设点，2020年通过第四次专业评估认证。面向新工科建设的需求［4］，亟须对“水处理生物学”课程进行教学改革研究，探索立体化的专业课程建设新途径。

一、“水处理生物学”课程教学现状及痛点问题

（一）教学现状

北京建筑大学给排水科学与工程专业开设了“水处理生物学”课程，共48学时，包括理论教学与实践环节两个部分，其中，32学时为授课教学，16学时为实验教学。该课程的主要教学任务是使学生系统掌握与水处理工程相关的（微）生物学的基本知识，掌握生物特别是微生物在水处理中的作用机理和规律，学习微生物学的研究方法和检验方法，了解学科新进展［5］。同时在课程中结合思想政治教育，使学生了解国家的水污染防治政策和法规，树立绿色健康发展理念，建立卫生与安全意识，激励学生热爱科学与创新，树立正确的科学观，激发学生对专业的热爱等。

（二）存在问题

本课程授课对象为给排水科学与工程专业大二年级学生，他们对本专业了解较少，对未来所从事的本行业的具体工作内容及如何解决专业问题还不太清楚，因此，本课程将有助于学生掌握水处理工程中所涉及的生物学基本知识、基本原理和实验技能，把握微生物在水处理中的具体应用，了解新进展、新方法、新理论等，可利用所学知识初步分析和解决相关的专业问题，有助于后续专业课程的学习，是一门非常实用的课程，并具有较强的应用性和实践性［6］。但在实际教学过程中发现，传统的“水处理生物学”课程教学主要存在以下三个方面的问题。

1.部分学生反映在高中时期基本没有系统学习过生物学相关课程，部分学生由于报考时限选的科目未涉及生物学，所以未将其作为重点内容进行系统学习，因此一些学生本课程学习基础薄弱，存在畏难心理［7］。

2.学生课程学习热情不高，传统的教学模式多以“填鸭式”为主，在教学实践中效果不佳，特别是涉及生物学基础部分，知识点多且抽象，如若采用“灌输式”教学，学生觉得枯燥乏味，易产生厌学情绪，难以提高学习兴趣［8］。

3.本课程与生命科学联系紧密，随着生命科学发展日新月异，课程资料对现状前沿等介绍不足、相对滞后，比如分子生物学技术在水处理中的应用等。作为一门实践性很强的课程，“水处理生物学”课程实际工程案例较少、跨学科跨专业融合度不高，不利于学生对所学知识的理解及实际运用［9］。

二、“水处理生物学”课程教学立体化建设理念及思路

近年来，随着信息技术的迅猛发展和普及，数字教材已经成为支持教育教学、终身学习和学术研究等方面的有效教学工具，立体化的数字教学可提供“教学资源整体解决方案”，为学生提供多媒介、多形态、多层次的教学资源和多种教学服务，可以有效提高教学的效率和质量［10］。结合目前“水处理生物学”课程教学现状，通过教学实践，已整理出一整套系统的授课教学资料，构建了教学课程框架。通过立体化教学的建立，将国内外教材的精华内容汇集整合，发挥其特点和优势，并补充实际典型案例，使学生既对教材中的内容有深入的了解，又学到了前沿资料中的先进理念和方法。将多媒体技术与教学资源有机整合，形成立体化教学方式，将有助于提升课程的教学质量和授课效率，更好地服务复合型专业人才培养。

建设立体化的“水处理生物学”教学体系，结合发展实际及前沿趋势，引导学生自主查阅文献，通过实际应用过程中所遇到的具体案例及相关专业知识介绍等，进行立体化多媒体、多形态、多层次的展现，帮助学生更好地掌握课程知识、拓展知识维度和构建专业知识体系，并结合课程思政，加强学生对本专业的热爱，激发学生的爱国情怀、社会责任感和专业使命感。

三、“水处理生物学”课程立体化建设教学方法及途径

（一）立体化教学资料整合

依据国内外经典教材及发展前沿，深入细化并完善授课电子课件、案例分析和网络教学平台，引入案例式专题教学，将科研资源引入教学。将教师实际科研经历作为案例进行教学，让学生初步了解本领域何为科研、如何做科研等关键问题。优化课程体系结构，保证与现阶段教学内容、教学方法和教学层次具有较好的适应性。

（二）立体化教学网络平台设立

1.建立基础知识平台：与课程进度保持一致，作业和答疑按教学进度逐步公开。

2.建立拓展学习平台：让学生了解国内外最新研究进展，开阔学生的视野，提高学生对本专业的兴趣和认识，完善网络教学环境的建设，提供丰富的网络资源。

3.建立交流反馈平台：为师生提供交流平台，注重调研学生课程学习感受。

（三）立体化教学模式——注重平时成绩

在教学方法上不断改进，贯彻以学生为中心的教育理念，实现立体化教学。尤其是通过信息技术在课堂教学中的应用，可不断提高教学质量及学生参与教学活动的积极性，注重过程评价，开设课程预警。

1.采用基于超星学习通平台的互动教学模式，方便学生提前预习、查阅相关资料及观看教学视频、慕课等。

2.利用在线签到、课堂作业问答积分等形式多种手段，大幅度提升学生的课堂参与度，激发学生的学习热情，保证学生在深度高效学习后，及时巩固、强化并掌握知识点。

3.鼓励学生根据章节内容进行课后复习，自拟多类型试题（含答案），强化学生掌握重点学习内容的能力。鼓励学生课下复习并绘制重点内容的思维导图，及时将所学知识进行梳理、掌握。

4.课程作业除了布置基础专业知识外，多形式、递进式进行多维度训练（基础、提高、挑战、研究），例如在线举例本领域前沿研究方向，提供本领域国际前沿研究资料，并以小组为单位开展专题研究，鼓励学生撰写总结并进行课堂展示，组间和组内学生互相评分，不仅促进了课程知识的深入理解、思考和拓展，更有效增强了学生的学习兴趣，提升了学生的团队协作能力，学生表现得非常积极。

5.注重过程评价，开展阶段性课程预警，用实时呈现的平时成绩及时有效地反馈学生的学习情况，并逐一对阶段性平时成绩较低的学生进行提醒。

（四）立体化课程考核体系

立体化考核和评价方式为：总评成绩=平时成绩（占35%）+期末考试（占50%）+实验考核（占15%），按百分制记。

平时成绩和期末考试成绩占比可有5%～10%的上下浮动。平时成绩包括作业、测验、考勤、课堂展示、专题资料学习等。

（五）立体化课程思政建设

1.培养家国情怀。通过学习掌握国家方针政策，秉持“绿水青山就是金山银山”的情怀，结合抗疫方向和本专业领域相关实际案例，使学生对我国给排水事业获得的巨大成就产生强大的自豪感，对将来所从事的职业有十足的信心，培养学生的爱国意识和民族自豪感，使其树立远大理想，并将理想内化为学习动力，认真扎实学习本领域专业知识，积极奉献社会！

2.培养责任意识、科学与人文精神。通过本专业相关科学史的介绍、相关规范和标准的学习、人文知识的熏陶、工作纪律的要求教育等，使学生具备工程师的基本素质，形成良好的社会责任感，引导并帮助学生形成正确的世界观、人生观和价值观，激发学生造福人类的信念。

3.培养艰苦奋斗精神。通过了解前辈们的奋斗历程，使学生对给排水科学与工程事业发展充满信心，在工作中不怕苦不怕累、脚踏实地、勤俭节约、实干肯干，继承和发扬前辈的艰苦奋斗精神，真正为国家民族的发展贡献自身力量。

4.培养团队协作意识。通过以小组为单位开展专题研究、进行成果展示及组间和组内学生互相评分等方式，培养学生的竞争意识，形成团队合作精神，提升学生的人际交往能力，使学生意识到互相合作、互相支持的重要性，进而全面提升学生的综合素质。

5.培养创新意识。通过了解科技发展助力我国市政工程建设的实例，强化学生创新引领意识，并鼓励学生利用课程所学知识，积极参与校内外科技创新竞赛等，在实践中不断提高创新能力，为我国给排水科学与工程事业发展贡献自己的力量。

四、“水处理生物学”课程立体化建设成果

通过不断立体化整合国家政策标准、最新文献报道、图形、图像、音频、视频、动画、公众号推送消息等各种形式的教学资料，有效调动了具有不同生物学基础学生的学习兴趣，并在一定程度上均衡了学生的知识掌握进度。依据经典《水处理生物学》教材及发展前沿［5］，结合我校及专业人才培养目标，在提升学生对本专业领域认识的基础上，进一步将科研资源与教学相融合，如引入水处理生物学案例等专题教学，加深学生对本专业科研及实际应用的初步了解。

依托超星学习通等在线平台，建立了基础知识平台，与课程进度保持一致，方便学生在线提前预习、查阅资料等。作业和答疑按教学进度逐步公开，有助于学生梳理并掌握知识点。结合观看慕课、会议报告视频等方式，可以不断扩宽学生在水处理生物学领域的视野，极大地提升学生的兴趣及积极性。通过拓展学习平台的建立，让学生了解国内外最新相关专题研究进展，鼓励学生自主利用我校图书馆查阅文献，进行阅读、学习，不仅提升了学生对本学科领域的认识，更增强了学生课程学习的自主性，同时完善了网络教学环境及网络资源的建设。交流反馈平台的建设给师生提供了良好的交流平台，学生课程学习感受的及时反馈非常有助于教师在教学中不断改进教学方法，阶段性的课程预警也有效地帮助了学生，真正意义上做到了教学相长。

通过不断改进立体化教学模式及教学方法，极大地提高了学生参与教学活动的积极性及教学质量。在线课堂作业问答积分等形式，大幅度提升了学生的课堂参与度，极大地提升了学生在本领域的探究兴趣及对本课程的深入思考程度，实现了与学生在课上课下都可以互动、交流的模式，学生课堂表现非常好，出勤率也高。学生在课后分组学习时也十分积极认真，与教师利用交流平台不断深入探讨，有效调动了学生的自主学习积极性与能动性。

通过不断完善考核体系，进行立体化考核，采取综合评分，不再单独依赖教师的评分，也不再单独依赖应试分数进行评定，改变了学生普遍固有的学习和思维模式，使课程成绩考核更加多元化，更加科学和系统。多方式、多角度、多途径地全面评判学生的学习效果，有效调动了不同生物学学习基础学生的学习热情，切实地促进了学生全面素质的提升。通过结合立体化课程思政建设，切实增强了学生的家国情怀、责任意识、科学与人文精神及艰苦奋斗、团队协作及创新精神等。

经过施行“水处理生物学”课程教学周期的完整运行及教学改革创新，取得了显著的教学效果，教学评价良好，学生反馈良好。以学生发展为中心，以培养学生的各方面能力为教学理念，开展“水处理生物学”课程相关建设，不仅进一步推进了学校新工科建设，更切实提高并综合培养了学生的各方面能力。

本研究对北京建筑大学专业基础课“水处理生物学”在教学内容、教学方式、评价机制等方面进行了课程立体化建设初探。将国内外教材的精华内容进行汇集整合，补充了实际典型案例，并结合课程思政，使学生既学习了先进理念和方法，又对课程内容有了更深入的了解。将多媒体技术与教学资源有机整合，形成了立体化教学方式，不仅提升了课程的教学质量和授课效率，也更好地服务了专业人才培养目标。课程的考核方式更加立体化，重视每个教学环节，提升了“水处理生物学”课程的教学效果。因此，本文提出的关于“水处理生物学”课程的立体化建设具有一定的推广价值，希望为其他课程的教学提供一定的参考。