师东阳 田莹莹 沈文翔 李易莹

摘 要：根据学校应用型本科高校人才培养目标，对河南工学院“环境工程原理”课程目前的现状及存在的问题进行剖析，结合学校的环境工程专业特色，本文对“环境工程原理”课程的教学内容、教学方法和考核方式进行探讨和改革。通过课程改革，优化了教学内容，突出了课程特色，将教学和科研有机结合，构建了线上自主学习+线下翻转课堂教学模式，建立并完善基于全过程控制的考核评价体系，使“环境工程原理”课程教学模式改革体现CDIO工程教育模式，更加有利于学生个人创新实践能力、团队协作能力提升和综合素质的提高。

关键词：教学内容；教学方法；考核方式；CDIO工程教育模式

中图分类号：G642  文献标识码：A

为积极响应教育部“十三五”规划中提出的“推进基础教育课程与教学改革”要求和河南工学院应用型本科课程的建设通知要求，河南工学院环境工程专业结合自身学科建设的应用型工科特点，以提高教学质量为核心开展课程教学改革。针对课程教学中存在的教学重点把握不准、授课方法单一、全过程考核评价不突出等问题提出积极的改进措施。首先，通过课程内容的优化设计，突出教学重点和应用型专业课程特色。其次，通过教学方法的多元化和考核方式的全过程化，加快了课程教学信息化、现代化、数字化进程，同时激发学生的学习兴趣，培养学生自主学习能力［1］，也展示出CDIO（ConceiveDesignImplementOperate，构思、设计、实现、运作）工程教育模式，更加有利于培养学生的团队精神和创新能力。最后，通过教学改革，可依托网上先进的教学平台，建立并完善基于全过程控制的考核评价体系。

1 课程现状及问题

“环境工程原理”是我国高校环境学科的专业基础课。它以高等数学、物理、物理化学等为基础课程，主要研究环境污染治理技术中流体质量和能量的计算、设备的构造和基本原理，以及治污环节各单元过程的初步设计［2］。在专业培养方案中，“环境工程原理”课程是基础学科过渡到环境科学与工程学科的桥梁［3］，该课程主要传授环境工程基础理论知识和实践认知，为学习其他有关课程及以后从事技术工作打下必要的基础。因此，环境工程课程教学设计对提高学生的理论知识和实践技能、体现环境工程专业应用型培养定位至关重要。我校的环境工程专业是学校的特色本科专业，正处在发展建设阶段，“环境工程原理”课程的教学内容不够完善、教学设计和教学方法还有待改进，主要表现为以下几个方面：（1）教材内容多、学时少，案例教学薄弱，课堂教学效果欠佳；（2）课程内容与其他课程例如“大气污染控制工程”“水污染控制工程”等课程重复内容较多，不能有效突出课程的重点和特色；（3）线上线下互动较少，慕课、学习通、钉钉等受学生欢迎的新兴教学工具和平台使用率较少，学生的体验感较差；（4）教学考核体系不够完善，考核方式较单一，过程性考核过程不突出。上述存在的问题不利于河南工学院新形势下应用型创新人才的培养，为了更好地满足新的培养方案和教学大纲的要求，对河南工学院“环境工程原理”课程教学进行改革和优化势在必行。

2 课程内容的优化设计

2.1 优化教学内容，突出教学重点

目前，我校的“环境工程原理”教授课本为胡洪营、张旭等主编的《环境工程原理》（第三版），該教材为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，共有十六章内容，495页（16开）。我校新的培养方案中“环境工程原理”的总课时为40学时，其中理论课时32学时，实验课时8学时，所以目前教学中存在教学任务重、学时不够用的现象。因此，根据教材的内容和我校课程的学时安排，必须对教材内容进行优化，重点讲述质量衡算与能量衡算、流体流动、热量传递和质量传递等基础理论知识；重点突出分离过程原理、过滤、吸收和吸附等应用性章节内容的讲解；减少化学与生物反应工程原理篇章的内容讲解（该篇章部分内容可以作为自学内容）。通过教学内容的优化，更加符合我校环境工程专业应用型特色。

在专业培养方案中，“环境工程原理”作为一门学科基础必修课程，而“水污染控制工程”“大气污染控制工程”和“环保设备选型与应用”是专业必修课程。虽然“环境工程原理”课程与其他三门课程的教学内容有密切相关，但是在专业培养方案中，“环境工程原理”课程主要侧重于工程基本原理在环境污染治理工艺技术中的应用［2］，其他三门课程作为后续开设的专业课程，更加侧重污染治理工艺的选择、设计和构筑物的计算等基本技能的训练，以及环保设备的设计、安装、调试和维护等工程实践应用。“环境工程原理”课程则是把工程原理知识在废气、废水输送、烟尘过滤、有机气体去除、污水沉淀和净化等实践中的应用作为重点知识进行讲解。因此，“环境工程原理”的课程内容与以上三门课程有所不同。要以专业培养定位为目标，更突出我校环境工程专业应用型特色，为后续开设大气及水污染治理等专业课程做好铺垫。因此，在教学内容的优化中，应该充分明确学科基础课和专业必修课的作用，突出各专业课程的教学重点和难点，避免相关专业课程内容的重复，让学生具有扎实的工程基础知识和系统的专业知识。

2.2 教学带动科研，科研反哺教学

利用教学带动科研，借助科研反哺教学，将两者有机结合，对于彰显环境工程专业应用型特色十分有利［2］。对于任课教师而言，作者本人在任教“环境工程原理”课程之后，受益匪浅，科研能力显著提高。作者所在的团队利用“环境工程原理”知识对铸造、化工、电镀、砖瓦窑、水泥、机械加工、食品制造和电池制造等制造行业近百余家企业进行了深入的技术帮扶，企业在节能、降耗、减污和增效方面取得了较大效果。与此同时，在技术帮扶的过程中，企业的污染治理技术代表行业发展的最新动向。参加社会技术服务初衷是为了更好地服务教学，教学如果不和社会上的企业行业接触，就无法了解最新的行业动向，学生毕业以后，就很难适应行业的需求。因此，教学内容必须与时俱进，及时更新。

在科研技术服务中，经典的行业污染治理技术案例能够很好地反哺到教学中。在讲到过滤章节大气除尘技术时，我们引入水泥行业的典型除尘技术。例如，首先简单介绍水泥生产工艺；其次根据生产工艺讲解粉尘的产物环节：水泥熟料、粉煤灰及微粉的储存及输送、水泥配料水泥粉磨、水泥储存、散装及包装等环节；最后详细介绍目前行业普遍推广的脉冲袋式除尘技术原理、设备参数选取、地方环保要求和企业排污许可证的登记要求等有关内容。另外，我们在讲解到吸附及催化反应时，我们引入化工行业目前流行的催化燃烧技术。例如，首先简单介绍某有机化学原料制造企业的生产工艺；其次根据生产工艺讲解有机废气的产物环节：合成、离心、冰机冷凝、原料和溶剂的储存及输送及产品包装等环节；最后详细介绍目前行业普遍推广的活性炭吸附+催化燃烧处理技术原理、设备参数选取、地方环保要求和企业排污许可证的登记要求等有关内容。科研中技术案例的教学使知识点讲解更加系统化并具有吸引力和实践意义。

2.3 加强思政教育，开发思政案例

在大学教育中，提倡“把思想政治工作贯彻教育教学全过程”，注重价值塑造、知识传授与能力培养相统一。因此，根据“环境工程原理”的课程内容和课程特点，细化专业知识点，找出专业知识点中相关的思政元素，认真分析思想政治教育内容与专业知识技能教育内容之间的结合融入点。例如，通过“环境工程原理”课程中大气、废水处理技术在“青山绿水就是金山银山”的发展理念中起到的重要作用，使学生更加热爱专业学习，积极提高专业技能。通过开发课程思政案例，引导学生坚定正确的政治方向，树立在学习专业技能方面与时俱进、努力进取的目标，厚植爱国主义情怀，确立科学的价值观念，培养严谨的科学精神，增强自身的综合素养。

3 教学方法的多元化、考核方式的全过程化

3.1 线上自主学习+线下翻转课堂教学模式的构建

几年来，为了改变传统的课堂教学模式，线上线下互动和翻转课堂等教学模式在大学教学中逐步推广，新的教学模式受到了老师和学生的一致好评［4］。线上学习能够将课堂教学与互联网实现无缝对接，利用大学慕课、腾讯会议、钉钉、学习通等教学网络平台易实现优质教学资源共享。线上自学+线下翻转课堂教学模式使课堂教学形式以原来老师教为主转变为以学生学为主，从而不断提高学生的自学能力和创新能力。

3.2 线上在线学习，学生学习知识并提出问题

传统的课堂教学多采用以教师教为主的授课模式，教师通过黑板板书和多媒体PPT演示对全班学生进行授课，教师难以针对不同学习层次的学生进行针对性的教学，线上线下互动性和过程体验感较差，教学效果达不到预期要求［5］。而利用线上开放性课堂学习能够很好地解决传统模式的不足，在授课之前，教师将章节中涉及的知识点发布到钉钉、学习通等网絡教学平台上，供学生下载和学习，例如原理、技术工艺等内容以PPT或者动画等形式。学生根据章节内的知识重点与难点，借助于教材、学习平台完成提前布置的线上学习任务，学生以分组任务的形式提交PPT学习报告，教师通过网络教学平台查看每位学生或者每组的PPT学习报告。为鼓励学生参与的积极性，网络平台通过设置自动给出每一组或者每个同学的任务完成基本分数，此部分分数占任务完成整体成绩的20%。

3.3 翻转课堂教学模式，提高学习主观能动性

线下或者线上上课时，教师首先用30分钟时间讲授本次课的知识点、重点和难点，然后进行翻转课堂让学生分组汇报任务完成情况。学生根据学习任务进行小组的PPT展示，阐述线上教学任务的完成情况，教师对分组汇报情况进行现场点评，对学生汇报的内容或者给出的答案进行指导，帮助学生对知识重点和难点进行深入理解。该环节教师可以给每组或者每个同学进行打分，组与组之间也可以打分，通过教师打分和组间相互打分，按照一定的权重比例给出任务完成效果分数，此部分分数占任务完成整体成绩的80%。通过翻转课堂创新形式，体现了CDIO工程教育模式，全面展示了学生的综合素质和创新思维能力。

3.4 考核方式全过程化教学模式的构建

在实施教改前，“环境工程原理”课程的考核方式为传统的平时成绩与期末成绩相结合。平时成绩由平时作业成绩和签到率构成，作业内容为章节后的练习题，平时成绩占最后总成绩的10%。期末考试试卷成绩占学期最后总成绩的90%。旧的课程考核评价方式既不能考查学生平时的学习方式、学习效果、学习态度和积极性，也不能体现学习过程中和同学及教师的互动情况，更不利于提高学生的个人能力，例如学生的语言表达能力、组织能力、逻辑分析能力和团队合作能力。因此，构建全过程考核方式的教学模式十分必要。

本课程以线上学习（权重30%）、小组任务（权重30%）、线下课堂表现（权重15%）以及期末考试（权重25%）等方式对学生进行全过程考核评价。其中，线上学习形式主要有视频学习、章节测试、课前讨论及个人作业等形式；线下课堂形式主要有课堂考勤、小组汇报、课堂参与、问卷、抢答、讨论、随堂练习。期末考试主要是指期末组织的线上或者线下考试，可以以试卷或者大作业的形式进行。全过程考核加大线上学习的权重以提高学生的线上主动学习的积极性，同时加大小组任务的权重以提高学生的个人能力、人际团队协作能力和综合素质，课程全过程考核体现了CDIO工程教育培养模式，注重对学生学习态度、学习效果、实践创新能力等方面的考核。

近年来，虚拟仿真技术、智能化多媒体技术等先进技术的推广加快了教育信息化、现代化、数字化进程，为传统教育改革与发展提供了一个强大的动力［教育部印发《高等学校数字校园建设规范（试行）》］，为教师教学、学生学习提供了巨大便利。因此，通过课程的教学改革，可将丰富的数字化教学资源上传至互联网教学平台，有效利用互联网教学平台，为知识、技能的及时更新换代提供途径，以满足不同层次专业学生的个性化学习需求，充分发挥学生的主体作用，更好地保证线上线下混合式教学的顺利进行。

结语

在河南工学院“示范性应用技术类型本科高校”建设背景下，“环境工程原理”课程进行了课程内容、教学方式和考核方式等方面的教学改革，通过教学改革不断提高了教师的教学技能和教学质量，也大大激发了学生参与教学活动的兴趣，学生的综合素质和创新思维能力得到有效提高。

参考文献：

［1］陆永生，黄鑫，许云峰，等.环境工程原理示范课程建设的实践探索［J］.大学教育，2018（10）：4345.

［2］石凤娟，段学军，杨书申.基于创新能力培养的环境工程原理课程教学改革与实践［J］.河南教育，2021（1）：2931.

［3］扶咏梅，刘盼，刘彪，等.地方应用型本科高校环境工程原理教学改革研究［J］.广州化工，2019（47）：151152.

［4］钟欣，黄伟，周彬学.基于“慕课+翻转课堂”学习平台的环境工程原理课程改革研究［J］.广东化工，2019（23）：138139.

［5］王夫美，张芝昆，张笑，等.环境工程原理课程教学方法的探讨［J］.教育现代化杂志，2019（101）：208216.

基金项目：河南工学院教改项目（CLXY2021005，CLX Y2021007）；河南工学院创新教育课程项目（CX2022001）；河南工学院3+1教学创新项目（cx20220143，cx20220102，cx20220165）；河南省自然科学基金项目（232300420143）

作者简介：师东阳（1979— ），男，河南许昌人，博士研究生，副教授，从事环境污染治理、环境功能材料的制备及应用等方面的教学及研究工作。