線上線下混合式化工原理實驗“金課”的建設與實踐*

冒愛榮，許 偉，郁桂云，吳 靜，邵 榮

(鹽城工學院化學化工學院，江蘇 鹽城 224051)

2018年教育部《關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》要求，各高校全面梳理各門課程的教學內容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質量[1]。同年，吳巖司長在第十一屆“中國大學教學論壇”上，提出了“兩性一度”金課標準和五大“金課”目標[2]。2019年教育部《關于一流本科課程建設的實施意見》提出，經過三年左右時間，建成萬門左右國家級和萬門左右省級一流本科課程[3]。

線上線下混合式教學是基于信息技術，依托網絡學習平臺和移動學習工具，所構建的一種“線上”+“線下”的教學模式。該教學模式可實現傳統教學和在線教學的優勢互補，促進學生學習深度的顯著提升，已成為高校課程實施的主流模式[4]。目前，許多高校在線上線下混合式實驗實踐類“金課”建設方面進行了大量的研究。

化工原理實驗是高校化工、制藥、生物、環境、輕化等工科專業必修的一門專業基礎課程，可以幫助學生加深對化工原理基礎理論的理解，強化化工單元操作基本技能的訓練，提高分析與解決復雜工程問題能力，培養團隊協作精神和創新精神。該課程具有較強的實踐性、應用性，是將化工原理理論與實踐緊密聯系起來的重要實踐教學環節。我校以“新工科”建設為契機，以工程教育認證為抓手，在線上線下混合式化工原理實驗“金課”建設方面開展了大量的探索與實踐，對課程教學效果的提高，學生工程實踐能力的培養起到了十分重要的推動作用。

1 化工原理實驗教學中的“痛點”

當前，高校化工原理實驗教學中的“痛點”主要包括實驗預習效果不理想、實驗操作依賴性突出、安全環保意識淡薄、解決復雜工程問題能力欠缺、課程評價手段單一等[5-6]。

1.1 實驗預習效果不理想

部分實驗內容較為枯燥，導致學生對課程的學習缺乏興趣，沒有養成自覺的實驗預習習慣，不少學生將實驗預習片面地理解為抄寫實驗預習報告，而對實驗的目的、原理、裝置和內容等缺乏必要的認知，使實驗預習流于形式，預習效果大打折扣。

1.2 實驗操作依賴性突出

不少學生學習的積極性和主動性不夠，自信心不足，過多依賴老師對實驗操作的講解和演示，甚至在實驗過程中還需要老師“手把手”教。此外，由于每組實驗為2～4人，個別學生未將自己融入到實驗環節，習慣于依賴同組同學去完成實驗操作，導致其實驗操作技能未能得到應有的訓練。

1.3 安全環保意識淡薄

化工原理實驗中僅使用乙醇等少量的危險化學品，導致師生對實驗室安全環保工作的認知不到位，而忽視了實驗中所使用的離心泵、空壓機、電加熱器，以及氫氣、二氧化碳鋼瓶等危險源，出現個人防護不到位等問題。

1.4 解決復雜工程問題能力欠缺

傳統的化工原理實驗教學在實驗項目的設置上，以演示性實驗和驗證性實驗為主。個別老師對實驗裝置功能的了解不夠，對綜合性實驗和設計性實驗的理解有偏差，導致為數不多的綜合性實驗和設計性實驗也演變成為驗證性實驗。加之學生在實驗過程中缺少獨立思考，創新能力得不到應有提高，解決復雜工程問題能力的培養不到位。

1.5 課程評價手段單一

部分老師僅僅依據學生預習報告和實驗報告完成情況來實施化工原理實驗課程考核，忽視了對實驗過程學生實驗操作能力、分析與解決復雜工程問題能力的考核，使實驗考核不夠全面、不夠客觀、不夠合理，在一定程度上打擊了部分學生的學習積極性。

2 化工原理實驗“金課”建設舉措

2.1 明確課程目標

按照金課建設標準，基于“新工科”建設與工程教育認證理念，修訂化工原理實驗課程教學大綱，進一步明確課程目標(含思政教育目標)，更好地支撐各專業畢業要求[7]。依據經濟社會發展對化工類人才的知識、能力和素質要求的變化，緊扣“兩性一度”標準，對化工原理實驗教學內容進行優化設計，實現課程目標的有效達成。在實驗項目的設置上，進一步提高綜合性、設計性實驗項目的比例，開發、拓展現有實驗裝置的功能，以滿足綜合性、設計性實驗的教學需求。

2.2 打造教學團隊

教學團隊的打造是提高教學質量的關鍵，是教學改革的重要抓手。我校化工原理實驗課程教學團隊由校長邵榮教授為負責人，多名具有豐富教學經驗的教師為成員，形成了一支“年齡結構、學歷結構、學緣結構、職稱結構”合理的教學團隊。教學團隊重視師資隊伍建設，加強青年骨干教師的指導培養，積極申報、承擔各級教學科研項目，深入開展教學與科學研究，加強教學經驗的總結與分享交流，以科研促教學，推動教學水平和教學質量的整體提升。

2.3 建設教學資源

為實現課程目標，根據課程教學內容，加強對各類線上、線下教學資源的建設、完善與應用。

2.3.1 重點改善教學硬件設施

針對原有實驗裝置陳舊、臺套數少，以及實驗室面積不足等嚴重制約發展的問題，學校先后投入300多萬元教學經費用于化工原理實驗裝置以及實驗室的改造升級。改造后的實驗室符合國家安全環保規范，實驗裝置臺套數能滿足實驗教學分批分組需求，符合專業教學質量國家標準及工程教育專業認證標準，在實驗條件方面為我校化學工程與工藝、制藥工程、環境工程等專業順利通過工程教育認證提供了重要保障。

2.3.2 加大虛擬仿真實驗資源建設力度

利用VR化工類實驗室安全預防與應急處理系統、化工單元3D虛擬仿真軟件和Aspen Plus化工流程模擬軟件等資源，實現仿真模擬與實驗教學的“虛實結合”，更好地幫助學生加深對化工過程基本知識的理解，提高實驗室安全事故應急處理實戰能力。

2.3.3 修訂出版配套實驗教材

結合我校化工原理實驗裝置特點，在學校自編教材出版基金的資助下，持續做好配套實驗教材的修訂、出版工作，先后于華東理工大學出版社、化學工業出版社出版《化學工程與工藝實驗》教材。自編教材形成了“緊扣標準、體系新穎、層次分明、概念清晰”的特色，受到師生的一致好評，先后獲學校精品教材一等獎、江蘇省高等學校精品教材獎、江蘇省高等學校重點教材、中國石油和化學工業聯合會優秀出版物獎·教材獎二等獎。

2.3.4 積極推進線上教學資源建設

依托中國大學MOOC在線學習平臺，完成化工原理實驗課程教學課件、教學視頻、單元測驗等線上教學資源的建設，方便學生隨時隨地使用，特別是在實驗線上預習方面發揮了重要的作用。下一步，將根據用戶使用情況，及時對線上教學資源進行完善性建設。

2.4 推進“課程思政”

堅持“立德樹人”，積極推進化工原理實驗“課程思政”教育工作。通過強化育德意識，不斷提高教師育德能力。深入挖掘和總結課程中的思政元素，并將其“潛移默化”地融進課堂教學內容，引導學生形成科學的世界觀、人生觀和價值觀，發揮思政元素的協調育人功能。通過“課程思政”，在促進學生加深對所學專業知識的理解的同時，進一步厚植家國情懷，弘揚愛國主義精神；化解“談化色變”，弘揚“美麗化工”理念；增強法制觀念，牢固樹立安全意識；培養環保意識，踐行綠色發展理念；提升職業素養，培育大國工匠精神。“課程思政”的探索與實踐，實現了思政教育與專業教育的同頻共振，實現了教書與育人的有機統一，實現了專業知識與思想道德的同步提升，實現了全程育人和全方位育人[8]。

2.5 創新教學模式

充分利用“互聯網+”技術，創新構建線上線下混合式教學模式，不斷推進教學方法和教學手段的改革，著力打造高效課堂[9]。線上教學主要依托中國大學MOOC等教學平臺，進行課前預習、課堂教學活動和課后測驗等教學環節的組織與實施；利用釘釘、微信和QQ等即時通訊工具做好課堂考勤、直播講解、課堂互動、輔導答疑等教學工作。線下課堂則重點講授實驗基本操作，指導學生通過Excel、Origin等數據處理軟件科學高效處理實驗數據，提高實驗報告撰寫質量；同時，檢查學生實驗預習報告撰寫情況，強調實驗安全環保注意事項。在教學過程中，堅持“以學生為中心”，引導學生有效參與課程；在傳統教學方法的基礎上，多采用提問式、啟發式、互動式、討論式、案例式等教學方法，并嘗試采用“學生主講、老師主評”的方式，促進學生充分做好實驗預習，提高其自主學習能力；引導學生獨立思考，培養其分析與解決復雜工程問題能力。

2.6 重視安全教育

實驗課程中的實驗室安全教育往往更具針對性和實效性，易被學生接受。本課程基于實驗室雙重預防機制，構建了實驗室安全教育培訓體系；基于PDCA循環，建立了實驗室應急管理體系，并開展應急能力培訓。課前，要求學生通過中國大學MOOC平臺觀看自制的實驗室安全環保教育視頻，并完成測驗題。在每門實驗課程的第一節課，由實驗指導教師為學生開展針對性的實驗室安全教育培訓。實驗課程中的實驗室安全教育內容側重于與該課程相關的實驗室安全知識，要求學生掌握實驗安全操作規范和個人防護要求。在教學過程中，根據每一個實驗項目的具體內容，對學生進行必要的安全告知。在實驗考核環節，將學生實驗室安全環保工作執行情況納入課程考核體系中，并實行“一票否決”[10]。通過以上措施，扎實開展實驗課程中的實驗室安全教育培訓工作，進一步強化了師生安全環保意識，切實提升了師生安全技能，實現了實驗室安全教育的“入腦入心”，確保了實驗教學工作的安全開展。

2.7 推動實驗競賽

為加強大學生綜合素質與能力的培養，促進化工原理實驗課程教學質量的提升，我校高度重視并積極推動實驗競賽工作。實驗競賽內容主要包括理論測試、實驗操作和虛擬仿真三部分。自2010年以來，我校已連續舉辦12屆校級大學生化工實驗技能競賽，組織、指導學生參加6屆江蘇省大學生化學化工實驗競賽和3屆全國大學生化工實驗競賽。通過素質拓展學分認定、獎學金評比等激勵措施引導學生積極參加實驗競賽，校級實驗競賽學生參賽率為100%，在省級實驗競賽中多次斬獲最高獎，在國家級實驗競賽獎項方面也不斷取得突破。通過化工原理實驗競賽，進一步激發了學生的學習興趣，營造了濃厚的學習、競賽氛圍，強化了學生化工實驗基本技能，培養了學生的創新能力和團隊精神，并推動了我校化工原理實驗的教學改革，提高了我校本科實驗教學水平和人才培養質量[11]。

2.8 構建多元評價

針對化工原理實驗課程原有考核方法過于單一的問題，構建了多元化形成性考核評價體系[12]，使課程考核更為科學合理，并具有較強的可操作性。多元評價體系主要包括教師對學生的評價、學生自評與互評、學生對教師的評價等多方面，充分利用中國大學MOOC平臺提供的數據，將學生課前預習情況、課堂參與情況、課后拓展學習情況全面納入形成性評價。教師對學生的評價主要包括平時成績和考核成績，平時成績主要考查實驗預習、實驗報告、實驗操作、實驗安全環保與衛生等情況。實驗課結束后，單獨安排課程考核，考核形式采用筆試或操作考核。平時成績和考核成績各占總評成績的60%和40%，較好地體現了加強過程考核的改革理念，使總評成績能更客觀地反映學生對基礎知識的掌握程度與綜合實踐能力。

3 結 語

我校積極探索，深入推進線上線下混合式化工原理實驗“金課”建設工作，先后獲批江蘇高校“大學素質教育與數字化課程建設”專項重點課題、校一流本科課程建設重點資助項目、校教改研究課題、校“課程思政”示范課程建設項目、校黨建工作與思想政治教育研究會課題、校自編教材出版基金項目等項目。通過多年的教學改革探索與實踐，在化工原理實驗課程建設方面取得了顯著的成效，提高了實驗教學效果和人才培養質量，有力支撐了“新工科”建設和工程教育認證工作，可為高校化工原理實驗教學工作提供參考。