混合式教学范式改革新道路探索

刘亚曦 于晨 王贤晨 冯华仲

摘  要：环境相关专业的建设与时代发展紧密相连，探索混合式教学范式改革新道路有利于实现教育教学的高质量发展。该文以专业核心课程——物理性污染控制为例，通过剖析传统课堂滞后性、科教融合差、教学模式较单一、内容较枯燥以及思政融入少等方面的问题，从以全球新研究支撑课堂、以自身科研经历融入课堂、打破空间壁垒跨课程横向协同教学、讲座与课堂并行拓宽学生视野见识、翻转课堂引导学生发挥主人翁作用、通过课外竞赛促进课堂教学多样化、学生撰写学术小论文拔高课堂内容和引用经典案例以促进课程思政教学等角度进行全方位阐述解决办法，力求探索新型混合式教学范式改革新道路。

关键词：科教融合；横向协同教学；课外竞赛；思政案例；物理性污染控制

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）32-0121-04

Abstract： The construction of environmental related majors is closely linked to the development of the times. Exploring a new path for the reform of hybrid teaching paradigms is conducive to achieving high-quality development in education and teaching. This article takes the professional core course - Physical Pollution Control as an example， and analyzes the problems of traditional classroom lag， poor integration of science and education， relatively single teaching mode， relatively boring content， and less integration of ideological and political issues. From supporting the classroom with global new research， integrating their own scientific research experience into the classroom， breaking spatial barriers， cross curriculum horizontal collaborative teaching， and expanding students' horizons and insights through parallel lectures and classes Flipped classrooms guide students to play a master role， promote diversification of classroom teaching through extracurricular competitions， write academic essays， enhance classroom content， and cite classic cases to promote ideological and political teaching in the curriculum， and comprehensively elaborate solutions， striving to explore new ways to reform the new hybrid teaching paradigm.

Keywords： integration of science and education; horizontal collaborative teaching; extracurricular competitions; ideological and political cases; physical pollution control

基金項目：国家自然科学基金项目“赤水河流域的酱香白酒产业对大气对流层臭氧的影响机制研究”（42265008）；国家级大学生创业训练项目“模力——大气数据校准软件”（202214625002X）；贵州省大学生创新训练项目“贵州省典型森林公园向大气环境中释放的挥发性有机物研究”（S202214625028）；贵州省省级教学内容和课程体系改革项目“课程思政与课外竞赛双驱动 促进新工科育人成效的改革研究”

第一作者简介：刘亚曦（1991-），女，汉族，山东济宁人，博士，副教授。研究方向为大气物理化学。

*通信作者：于晨（1991-），男，汉族，山东淄博人，博士。研究方向为水文与水资源。

教育是国之大计、党之大计[1-2]。习近平总书记所作的党的二十大报告首次将“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”作为一个单独部分，充分体现了教育的基础性、战略性地位和作用[3-4]。为了实现教育的高质量发展[5-6]，应贯彻以研促教和思想政治教育的教学改革理念，锁定学科研究前沿，使传统的理工科主干课的课内知识与国际研究内容接轨，拔高环境专业主干课的高度，并将思政教育有趣有效有机地融合到理工科环境类专业主干课教学课堂中。物理性污染控制作为环境学和物理学的典型交叉学科，具有显著的跨学科特点，同时又担当着环境相关专业主干核心课程的角色[7-9]。其主要研究内容包括物理性污染机理及规律、物理性污染评价方法和标准、物理性污染监测、物理性污染的环境影响评价及物理性污染控制基本方法和技术，涵盖声学、振动学、热学、光学、电磁学和空气动力学等内容，所涵盖的知识体系在注册环境工程师、环境影响评价师资质以及硕士研究生的必考范围[10-11]。本课程的教学目标是让学生能把数学、物理、化学和工程基础知识，在解决环境工程复杂的工程问题中加以利用；让学生能结合掌握的自然科学和工程基础知识及文献和资料的查询分析，能够识别和判断复杂环境工程问题，并形成解决问题的初步方案[12]。因此，克服传统工科内容枯燥及思政融入难等课堂缺点，打破传统工科模式单一的桎梏，探索混合式教学范式改革新道路，是环境类传统工科教学走向高质量发展的必由之路。本文以物理性污染控制课程为例，立足于课程教学痛点，对探索混合式教学范式改革新道路进行探讨。

一  教学痛点分析

（一）  滞后性

环境科学与工程专业的发展与时俱进，课程本身需要根據学术前沿的研究更新进行自身教学内容的调整[13-14]。教材是教学内容的集中体现，是教学过程的基本要素，能帮助学生系统掌握环境物理学相关的基础理论知识。然而，由于物理性污染控制课程涉及的领域较广，是典型的交叉学科课程[15]，涉及包含环境声学、电磁学、放射学、热学、光学、高等数学、物理学以及环境管理等多学科方向，因此任何一个领域的更新都可能使教材面临滞后性的问题。另外，任课教师对课程涉及领域的研究进展不能及时跟进，也会使得体现在教案和课件的教学内容具有较为严重的滞后性。

（二）  科教融合差

学术研究能为教学活动提供新的思想和启示，然而传统的物理性污染控制课程教学往往与科学研究分家，教材中极少出现相关知识的科学研究进展，出现教学科研互不干涉的局面。事实上，教学与科研是辩证统一的关系，科教融合差会导致学生知识形成断层，教学内容陈旧使学生无法更新知识体系，不利于激发学生探讨课堂问题的兴趣，使学生学习方式难以从“知识接受型”向“知识探索型”转变。

（三）  模式较单一

传统教学模式的单一主要体现在课堂和考核方式这两方面。传统的课堂教学模式较为单一，主要是以教师为课堂的中心，教学过程以教师单方面的讲授为主，强调“教”而不是“学”，学生对教师的授课内容能理解大部分就能完成任务，这种单一的模式无法满足企业对高能力创新型人才的需求。课程的考核方式也比较教条和单一，不能全方位地体现出学生在各个方面的综合能力。例如，学生理论课程的最终成绩打分是以期末考试成绩为主，学生对学科前沿研究的文献阅读、对学科相关领域的自学探索以及将课堂知识应用于学科竞赛等方面的表现在期末考试及课程综合成绩中很难得到体现；实验课程或综合课程的实验成绩打分主要依托于学生实验报告的书写，而学生的自主实验设计、创新能力以及实验操作的熟练程度等并没有纳入期末考试成绩的考核条目。

（四）  内容较枯燥

对物理性污染控制这门大三学生必修的工科类主干专业课程而言，其具有明显的规律性、严谨性，涉及的公式和计算题目较多，因此课堂教学过程中的公式推导较多，加之有些国家对噪声、振动及电磁辐射等物理性污染的法律法规讲解，造成教学课堂的氛围较为枯燥。计算题及公式的推导需要学生具备较好的数学及物理理论基础，对相关学科基础较弱的学生而言，很容易跟不上教师授课的节奏，加之教学氛围比较枯燥，致使学生出现开小差、困倦等情绪，最终影响教学效果，使学生无法较好掌握课程的重点知识。另外，由于课程的教学任务较重，课堂教学的时间安排十分紧凑，教师往往为了按时并顺利地完成教学任务，课堂以讲解理论知识为主，因此会采用传统的教学模式，学生对于这种教学内容的直观感受就是枯燥，难以激发学生学习的兴趣。久而久之，教师的授课成效及学生的学习成效均止步不前。

（五）  思政融入少

在传统工科专业课程教学中，往往思政教育不能妥善融入。尤其是物理性污染控制这类涉及公式和计算较多的典型工科专业课程，教学过程普遍存在两个问题：一是思想的政治元素融入较少或者直接没有，二是存在思想政治教育与专业知识教育完全独立，即“两张皮”现象，专业课程的思政元素完全独立于专业知识讲授的主体之外，课堂上思政元素的融入极为突兀。对于学生而言，教师对其的思政教育达不到“润物细无声”的效果，反而可能会平添反感的情绪。此外，有的工科教师只注重专业知识的讲解，完全没有要在课堂融入思政的意识，在备课及授课环节，把德育育人抛之脑后。

二  混合式教学改革策略与实践

（一）  以全球新研究支撑课堂

高等教育的终极目标是培养人才，而前沿的学术研究成果可以激发学生的创新意识，有利于人才综合能力的培养，也能丰富传统的教学内容，支撑学生教材中所欠缺的相关领域的研究进展和成果。教学内容应当跟随学术前沿的研究进展而更新，保证学生可以通过课堂及时获得第一手的国际研究成果。然而，教材内容“老化”，更新速度慢，一直沿用多年，不能适应相关领域理论知识的发展要求，使学生所学的知识与学科领域的行情及市场的更新发展脱节。由于部分教师缺乏对课程所涉及的学科前沿性知识的研究热情，使得原本有趣的课程吸引力大大降低，无法充分激发学生对环境专业课程的学习热情，导致学生学习的积极性一落千丈。因此，主讲人依托团队所主持承担的科研项目，将最新的研究成果提炼融入物理性污染控制的课程教学。例如，当讲授到第6章热污染的有关内容时，将主要研究方向“平流层臭氧空洞对地球对流层大气环境热污染的最新研究追踪”“针对对流层温室气体二氧化碳的最新先进碳中和技术”以及“对流层温室气体臭氧在我国长三角、珠三角、京津冀以及西南地区等代表区域内近十年的动态发展研究”[16-17]等环境领域TOP期刊发表的研究内容注入课堂，激发学生的学习兴趣，让学生掌握最新的学科动态，为自身的科学素养和未来的研究生面试与深造奠定一定的学术知识基础。

（二）  以自身科研经历融入课堂

在主讲人教授物理性污染控制这门课程的过程中，通过课堂及课后的学生反馈，发现很多学生对相关知识的科学研究进展非常感兴趣。在以科研知识补充课堂教学的过程中，学生往往不仅满足于最新的科学知识的图文讲解，也急于求索主讲人自身的科研求学之路。比如，当主讲人讲授到第6章第5节的“温室效应[18]”时，学生听到主讲人在复旦大学攻读博士学位时，主要的科研方向就是温室气体的监测和模拟研究，就对主讲人在复旦大学开展的有关环境热污染的具体实验细节和有关的考研方向展现出极大的兴趣。讲述自身的有关课程知识的相关科研经历会让学生在课堂学习的过程中有代入感，相较于最新科研进展的有关文图教学而言，更加生动形象。以身试教，以身说课，既能增加课堂趣味性，又可加强学生有关知识的记忆，还能指引学生看到更远的世界。

（三）  打破课程空间壁垒横向协同教学

传统教学中不同课程之间在空间上独立存在，缺乏必要的关联性。由于很多学生受自身學习基础较弱的制约，视野较窄，对知识运用的灵活度受限，就会很难触类旁通。而不同课程之间的横向协同教学可以打破不同课程存在的空间壁垒。授课教师对于交叉学科知识的讲解，可以协调涉及相关知识的其他课程，进行打破课程空间壁垒的横向协同教学，将两门甚至多门的相关课程的知识内容进行有机整合，丰满讲授知识的宽度，拓宽学生的视野，同时通过相关知识的补充，有效降低学生课堂学习的难度，助力学生实现更好的学习效果。例如，讲物理性污染控制课程中的热岛效应和全球变暖时，将大气污染控制课程与其进行筛选和整合，具体做法如下： 首先，讲述物理性污染控制课程中热岛效应的概念; 其次，扩展学习大气污染控制中的气象因素对热岛环流的影响机制；再次，引导学生思考气象因素对热岛效应的加成作用机理；最后，讲解全球变暖的研究进展时，引导学生了解大气污染控制课程中的大气污染物的特性，使学生思考并回答大气污染物与全球变暖的关系及贡献特征，将零散的、独立的知识有机融合，提高学生独立思考的能力。

（四）  讲座与课堂并行拓宽学生视野见识

课程教学不能仅限于课内教学，很多学生受限于原生家庭的经济条件、年龄等客观因素，缺少走出去进行课外学习的机会。而教师可通过邀请知名高校相关学科的学科带头人及教学名师等进行交流，给学生开展学科前沿讲座，作为对环境相关学科课堂教学的扩充，弥补学生对学科认知不足的短板，有效拉近专业知识与学科研究前沿的距离，让学生得到与专家面对面交流的机会，开拓学生的视野，激发其学习进步的热情。

（五）  翻转课堂引导学生发挥主人翁作用

充分确立学生在课堂教学中的主人翁地位，发挥其主体作用，通过学生课程小组互换意见和交流汇报等方式，引导学生自行确立小组团队，开展课程相关内容的资料调研，完成讨论课题的方案制定和实施，并且要通过课题汇报与答辩的形式向全班同学及授课教师展现。在小组任务设置时，根据学生的特点因材施教，结合课堂的理论知识，深度参与教学过程。引导学生基于课程的理论体系，充分表达自己的观点及小组研究成果，进行学生与学生、学生与老师的互动。授课教师与学生一起讨论解决课堂问题，与学生共同创造有趣又上进的学习氛围，让学生获得好的学习体验和效果。

（六）  通过课外竞赛促进课堂教学多样化

我国多样的大学课外竞赛提供了一个多学科、多层次的学术氛围，使学生在这个氛围中学习不同学科的知识体系和思维方式，迸发出新想法、新技术，实现创新过程。以赛促教，使课堂教学趋于多样化。通过物理性污染控制课堂学生表现的选拔，主讲人及其团队坚持以竞赛为平台，依托创新成果，结合社会需求，多次组织学生参与“挑战杯”“创新创业”等省级和国家级比赛，鼓励学生深入思考、积极动手、用实践检验理论学习的成效。

（七）  学生撰写学术小论文拔高课堂内容

教学内容的巩固不能仅仅依赖于课堂，除了课外有关基础知识的作业以外，让学生积极进行有关物理性污染控制课程相关的学术研究和学术论文写作是夯实和拔高课堂内容的重要途径。教师在对毕业生进行毕业指导的过程中，发现茅台学院学生在其毕业实习（设计）期间普遍存在论文写作能力欠缺。从本科生撰写的毕设开题报告、毕业论文初稿来看，学生的文献阅读能力、逻辑组织能力、论文撰写的规范性和画图的能力及美观性等方面较为欠缺。因此，主讲人在课外积极鼓励和指导学生进行学术小论文的写作，比如，在2020—2021学年第1学期讲授物理性污染控制课程的过程中，指导2018级学生范天星进行大气污染监测与多元线性模型的研究，并撰写小论文发表，使学生对课堂知识进行扩展和拔高。

（八）  引用经典案例以促进课程思政教学

将思想政治元素融入于教师平时的言行、教学内容、教学素材、学习任务和师生互动中，优化对课程实践案例的梳理，比如在讲到缓解平流层臭氧空洞的影响时，引入我国科学家也在中国共产党的带领下积极参与案例。1987年，在蒙特利尔达成一个全球性的共识——减少氟氯烃（CFCs）的使用。《蒙特利尔议定书》要求发达国家在1988年以前降低50% CFCs的产量。此项公约在1992年被加强（哥本哈根补充协议），要求于1995年以前，全面停止工业化国家对CFCs的使用[19]。将工程建设的思想政治元素通过案例背后的素材实现“一键式”激活，并实现润物无声的效果。

三  混合式教学的反思及展望

我国高质量的名牌高校普遍对师生都充满了人文关怀，行事政策都闪耀着人文思想，这也是高等学府特殊的魅力所在。高校的教学范式改革对于教育中人文性的方面有着较高层次的要求。因此，在教学改革的过程中，需要将现实的课堂生活质性、量化和师生思想结合起来进行相关的研究。需要通过与师生之间的互动与交流来探索真正的需求，而不是大搞形式主义。除此之外，还需要通过对教学课堂进行整体化、情景化、动态化的分析。

近年来的新冠感染疫情与甲流是阻碍专家讲座开展的客观原因，由于防疫政策的要求，学生缺少了很多听取名校专家讲座和与专家面对面交流的机会，随着国际和我国疫情的缓解，学生有更多向名校专家学习的机会。教学不仅需要不断探索“改革”，也需要与“开放”并行，对于很多年轻又有活力的高校，我们更加需要加强交流，汲取教学和科研上的经验和营养，让教学与科研更好地融合，培养更多杰出人才。

四  结束语

高等教育的一流课程建设，涉及教育的全过程，全过程各个环节的高质量发展才能助推教育体系的高质量发展。物理性污染控制是环境相关专业的核心主干课程之一，承担着培养新时代生态文明建设相关人才的重要使命。该课程在教学实施过程中应打破时空桎梏，跳出传统单一的教学模式，通过横向协同教学，让全球前沿的研究进展和教师自身的科研成果有机融入课堂，让教学促科研，使科研反哺教学；同时要充分挖掘环保思政元素，牢记为国育才，为党育人，为建成社会主义现代化强国贡献环保智慧和力量。

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