疫情期間《化工儀表及自動化》線上教學的實踐與探索*

高 玨

(常熟理工學院電氣與自動化工程學院，江蘇 常熟 215500)

2020年初COVID-19疫情突發并呈蔓延趨勢，教育部要求學生延遲返回學校，對于疫情期間各高校的教學組織與管理給出了指導性意見，提出“停課不停教、停課不停學”[1]。傳統的課堂教學無法正常開展，各大高校紛紛采用網絡平臺進行在線教學[2-3]。在線教學作為臨時的應急舉措面臨諸多問題[4-6]：選取哪種平臺、采用什么樣的形式授課；如何貫徹教學大綱規定的課程目標，將傳統課堂的教學內容、教學方法、課程考核網絡化；如何引導學生積極主動的學習，保障在線學習的效果。教學面臨嚴峻挑戰的另一面是教學改革的契機，線上與線下結合的復合式教學順應時代發展的大趨勢，疫情倒逼著授課模式的提前升級[7-8]。本文以疫情期間講授的《化工儀表及自動化》課程為例，圍繞線上教學的開展進行探討。

1 線上教學的組織與實施

1.1 線上教學體系設計

《化工儀表及自動化》課程是應用化學和食品工程等專業本科生專業選修課程，理論32學時和實驗8學時，是化工專業學習和掌握工業生產過程的控制系統設計、分析和應用的一門實踐性很強的主干技術專業課程。培養學生完成生產過程自控工程設計的能力，讓學生系統掌握控制理論知識，提高分析、綜合、創新的能力，為從事化工儀表及自動化設計方面的工作打下堅實的基礎。

綜合考慮學生的自主學習能力、教師網絡應用能力、教學目標及教學內容，制定了疫情期間“釘釘+云班課”的線上教學模式，使用云班課平臺發布課程資源和任務、進行練習與測試，采用釘釘直播進行授課和互動。課程的教學體系設計如圖1所示，教學實施包括課前準備、課內講授、課后鞏固三個教學環節，課內教學不能僅僅是教師的全程講授，要注重引導和互動、豐富教學手段。教學環節設計的合理性、連續性和系統性，是激發學生自主學習、保證教學質量的關鍵。

圖1 線上課程的教學體系結構圖

1.2 線上教學實施

開課前一周建好釘釘群和云班課，上傳課程大綱、考核方案、導論課件和視頻、電子教材等課程資料，安排一次直播測試課，提早讓學生體驗和適應課程。課前準備環節發布當次課教學任務，布置思考題進行課堂互動，引導學生通過在線閱讀課件、觀看視頻、查找資料等方式學習課程內容、提升自主學習能力。課堂教學環節可以由課前留的思考題切入，鼓勵學生展開討論甚至辯論，將思維快速引入課堂。重點和難點要精心設計和細致講解，同時用電子白板書寫演示方便課后回看。在知識點講授中間可以穿插快速搶答、難題挑戰、頭腦風暴、課內測試等環節，調動學生的積極性，強化知識點記憶，提升學習效果。課后鞏固環節要理解和掌握線上教學的各個知識點，能夠靈活運用到實際場景中。除了布置檢驗知識點掌握情況的傳統作業外，還可以采用線上提交仿真作業、技術調研報告、方案設計小論文等形式。提交截止時間和作業容量要把握好，否則會提升學生對作業的抵觸情緒。

以實際授課第三章“被控過程”部分內容為線上教學實施的案例，教學任務是讓學生理解被控過程特性，掌握過程特性對控制品質的影響，課前任務是觀看重要知識點“放大系數的影響”和“時間常數的影響”的微視頻，思考“由泵抽水的水槽對象是怎么樣的被控過程”。課程設計如表1所示，由課前思考問題的討論引出基礎知識點并進行案例分析，重點知識點講授經過精心設計，教學手段除了基本概念的講解還包含了MATLAB建模、實際案例分析并穿插多種形式的互動，通過知識點回顧和考察環節促使學生對課程的重點和難點形成螺旋式記憶。

表1 “被控過程”部分內容的教學設計

課程涉及到大量的自動化儀表，疫情影響下無法進入實驗室對儀表設備進行認知和操作。針對這種情況，課程組通過Flash制作了部分典型儀表和控制系統的案例，以較為生動和直觀的形式提升學生的興趣、改善實踐類項目的線上教學效果。圖2為課程典型的生物質發酵罐示例，設計了基本原理和認識裝置模塊讓同學理解發酵罐的構成和控制系統基本原理，實驗操作界面和數據處理界面讓同學們線上實踐生物質發酵系統的溫度，pH值，溶解氧濃度控制過程，自測練習界面進行課前預習考察和課后知識點的鞏固。

1.3 課程考核

課程考核以課程目標的達成為導向，結合在線教學的實際情況，合理、客觀和綜合的評價學生在線學習的效果。主要考核三方面的內容：(1)課程參與度，占總分的25%，包括出勤、資源學習時長、互動討論等。(2)課程平時考察，占總分的30%，包括當堂測試、頭腦風暴、課后常規作業和仿真作業等。(3)課程綜合考察，占總分的45%，包括課程大作業、線上期末考試等。

2 線上教學分析與思考

要保證課程的線上教學效果，關鍵還在于全程追蹤學生平時的學習過程。云班課平臺可以統計每位學生的參與度和測試成績等形成如圖3所示的在線學習報告，通過這樣一種反饋機制能夠及時掌握學生學習表現和效果，從而對教學及時的動態調整、針對性的提優扶差。通過在線的投票問卷調查了解到，學生對于“釘釘+云班課”的教學模式反響較好，學習積極性有顯著提升，課程目標的達成度與往屆班級比較也略有上升，達到了預期的教學效果。

在線上教學實施過程中，也發現了幾個突出的問題： (1)學生自我管控的問題，表現在部分學生未進行課前的資源學習而只是混經驗，在上網課期間做與課程無關的事情，有效學習時間不足，學習效率低下。(2)教師監控與評價的問題，由于疫情的突發性，線上教學組織的經驗不足，教師在學習監管的掌控，學習效果評價的尺度等方面還有很大的欠缺。 (3)網絡技術支持的問題，直播授課對網絡的硬件環節要求非常高，在大量學生同時線上學習時，出現流量不足、視頻卡頓、無法登錄、無故退出等現象，要提前做好應急的預案。上述問題有待多輪線上教學實踐后，根據實際情況逐步、持續的改進。

3 結 語

為了貫徹疫情期間的“停課不停教、停課不停學”，本文對以《化工儀表及自動化》課程為例，對線上教學的組織、實施和考核等方面展開討論。綜合考慮學生與教師實際情況、制定了“釘釘+云班課”的線上教學模式。教學實施過程中發現精心設計的教學方案，以引導式和互動式教學方式為主導，穿插多種教學活動，能夠充分發揮網絡交互的優勢極大地提升學生的學習興趣。從考核評價結果看，課程目標的達成度較為理想，達到了預期的教學效果。今后要多調研兄弟高校的線上教學，展開教學方法、組織管理、考核機制等方面的交流，借鑒經驗在實踐過程中完善疫情下的《化工儀表及自動化》線上教學體系。