“化工安全與環保”線上線下混合式教學研究與實踐

田文德，孫素莉，趙 軍，程華農，劉 彬

（1.青島科技大學化工學院，山東 青島266042；2.青島科技大學海洋科學與生物工程學院，山東青島266042）

“化工安全與環保”課程是高等院校化工類專業的一門重要的專業基礎課，用于支撐化工工藝對人、環境和社會影響的專項知識點，使學生能在工藝設計和工程實踐中考慮社會和諧和可持續發展因素。該課程具有內容涉及工程知識種類多、實踐結合緊密等特點，單一的課堂教學很難達到令人滿意的教學效果。建設在線開放課程，形成線上線下混合式教學模式，是解決這一問題的有效手段。近年來，高等教育教學內容、方法和模式隨著在線開放課程(Massive Open Online Course,MOOCs)的興起而發生了深刻變革。在線開放學習不局限于教室，時間空間靈活，課程不僅提供教材、習題、視頻等傳統課程資料，還建立學習討論區，處理師生間、學生間的互動，且資源共享。教師可將在線資源作為教學線上環節，要求學生課外自學，課內側重探討和研究，從而逐步實現“以教師為中心進行知識灌輸”為主的教學模式向“以學生為中心的自主學習”為主的新模式轉變。

本文利用超星泛雅平臺的相關服務，基于互聯網、化工仿真、虛擬現實等現代信息技術，以學生為中心，采用線上線下混合教學等多種模式，開展探究式、沉浸式、容錯式教學，推動化工安全與環保優質在線開放課程資源的廣泛應用，將優質資源真正融入課堂，使學生受益。該教學模式將化工安全與環保理念融入到化工專業課程教學中，使學生能夠基于化工專業相關背景知識對化工事故和環境污染演化過程進行合理分析，評價復雜的化工安全與環保問題對社會、環境、健康、安全的影響，理解應承擔的責任，為學生后續的專業課學習和科研能力的迅速提高奠定堅實的工程教育基礎。

1 線上線下混合式教學模式改革方案

首先，教學課件根據MOOCs的特點，知識碎片化，重新進行設計和編排，每個知識點設置一個ppt。其次，增加微課學習、習題輔導、綜合測試、考研資訊、信息史話、技術應用、案例分析、數值計算原理剖析、安全技術分析等，其中微課學習的建設是重點。現有的網絡課程視頻資源播放時間冗長，是傳統課堂教學場景的再現，學生難有耐心看完。將視頻以微課形式呈現，方便按主題進行學習。最后，增加研究型教學版塊，展示與化工單元設備相關的科研項目、大學生創新性實驗項目。

由此設計的“化工安全與環保”網絡在線開放課程內容如圖1所示。

圖1 網絡課程內容設計思路

基于超星“一平三端”智慧教學系統，建立移動課堂互動系統，可以提高課堂活躍度，提供覆蓋所有課堂教學活動的課堂互動功能，具體包括：

（1）移動教案

移動教案功能可以讓教師在課前輕松完成課堂上準備進行互動的教學內容，讓教師在課堂上輕松發放自己預先準備好的各種問題、作業、資料及投票等，實現精彩生動地師生課堂互動。

（2）課堂簽到

教師在移動端發布課堂簽到，學生直接用手機通過掃描課堂大屏的二維碼，或輸入教師分享的邀請碼等方式進行簽到。教師端可以顯示已簽到和未簽到的學生名單，并顯示學生簽到時間和與老師的距離。

（3）視頻

學生進行視頻學習時，系統自動記錄學生的學習行為，完成視頻學習任務點后系統自動同步學習記錄與PC相同，同時將視頻學習成績計算后加入綜合成績中。

（4）作業

學生通過作業功能可以查看作業列表，作業列表支持標示待做作業和已完成、已過期作業。學生可以通過本功能支持待做作業在移動端完成。支持查看已完成作業的批閱狀態和最后得分，支持查看作業答案。

（5）在線考試

教師可以在課程中發布考試試卷和查看考試分項統計結果，學生同樣可以通過客戶端進行在線考試和查看考試信息。

（6）移動閱讀系統

提供海量電子圖書、報紙、期刊、專題等閱讀資源，包含100萬冊以上電子書、2 000千種以上期刊、300種以上全國各地報紙等資源、10萬集學術視頻和300萬個文檔資源，可以進行在線閱讀和文字摘錄。

（7）課程管理

教師可以在手機端創建一門課程，并設定課程名稱、教師名稱、課程封面，添加教師和助教團隊。一門課程可以創建多個班級，老師可以主動添加學生，也可以生成班級的邀請碼和二維碼。學生通過輸入邀請碼或掃描二維碼方式加入，邀請碼和二維碼可以設定有效期。

這一新穎改革型課堂教學計劃，與傳統教學計劃相比，授課內容和講課模式均有徹底改變，體現在：打破傳統的教師滿堂講、學生默默聽的呆板課堂教學方式，探索靈活多樣的教學方法，大量采用案例式、研討式、啟發式、討論式等探究式教學方式，從而活躍課堂學術氣氛，充分調動學生自主學習的積極性，在學生和教師之間形成了良好互動，培養學生善于發現科學問題、勇于探索、積極進取的精神。教學過程中，深度挖掘案例教學中蘊含的思政教育要素與所承載的育人功能，將啟發學生探究共性安全與環保問題和愛國主義教育結合起來，讓學生理解化工設計中應承擔的社會責任。

教學過程采用形成性評價體系，在70%的理論考試外，還包括：讀書報告占10%，要求學生根據課程教學任務查閱化工安全與環保方面的最新文獻，以規范報告形式對課程有所創新思考；線上學習占10%，根據視頻和資料學習情況，系統自動評分，考查學生自主學習和課后知識拓展的能力，以及分析解決復雜化工問題的能力；平時測驗和考勤占10%，通過課程網絡教學平臺加強對學生的過程性評價。

2 教學效果分析

本課程自2018年建成網絡在線開放課程之后，即在化工實驗班中進行線上線下混合式教學模式改革探索。線上學習任務包括視頻（10～15分鐘左右）、文檔（課件、講義、擴展閱讀等）和章節測驗（包括單選題、多選題和判斷題等），共計107個任務點，全面覆蓋了課程核心教學內容，如圖2所示。教師采用課堂線下、課后線上的教學方式進行混合式教學，學生課下自主基于網絡課程平臺鞏固學習課堂教學難點和重點，其學習記錄自動計入平時成績。圖3為2020年10月份的學生網上學習記錄，可以看出學習時間相對集中，從而對線下學習效果實現了有效的支撐。

圖2 課程任務點類型分布章節測驗（6.12%）

圖3 學生學習課程章節的次數統計

圖4列出了化工實驗班的學習成績情況。從目前對同一班級不同年級縱向對比來看，該混合式教學方法效果顯著。學生通過線上線下學習，對危化品管理、工藝安全分析、環保設施等多層次知識點均有較為深刻全面的認識；同時，探究式自主學習能力得到明顯鍛煉。17級學生成績略有下降，與疫情期間進度跟蹤不及時、師生互動不足有關，下一步將針對性進行研究，采取有效措施進行改進。

圖4 線上/線下考試成績分析

3 結論

按照線上資源建設、線下知識點講解的相互補充原則，將在線開放課程資源用于“化工安全與環保”課程的混合式教學，以數字化和網絡化的課程教學資源彌補單一課堂授課模式的不足，實現新型工程教育信息化下學生自主學習、探究學習、協作學習，培養學生主動發現問題、分析問題和解決實際問題的能力。下一步將進一步完善線上資源體系，探索更多的課堂互動環節，從而加深學生對安全與環保原理和設計過程的理解，在提高學生創新意識和工程實踐能力方面起到更好的推動作用。