《化工原理》線上線下混合式教學(xué)模式的探索及實踐*

張 偉，李 芊，張 麗，張雅茹

(遼寧科技大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051)

2019年10 月，教育部發(fā)布《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》，對高等學(xué)校本科課程的建設(shè)內(nèi)容提出了明確要求。當(dāng)前各高校本科教學(xué)工作的中心已經(jīng)向建設(shè)國家級或省級一流課程傾斜[1]。而建設(shè)一流課程就需要改變傳統(tǒng)以教師為主的單一授課模式，將其調(diào)整為以學(xué)生為中心的混合式教學(xué)模式。采用線上線下混合式教學(xué)模式為打造一流課程提供了全新的教學(xué)模式和教學(xué)理念[2]。可以說，線上線下混合式課程建設(shè)是提高地方高校本科教學(xué)質(zhì)量的重要手段，對于提升高等學(xué)校本科人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。《化工原理》是普通高等學(xué)校化工類相關(guān)專業(yè)核心課程，讓學(xué)習(xí)者充分領(lǐng)悟化工原理的科學(xué)思維和科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生具備綜合利用數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科知識，分析并研究單元操作及其設(shè)備的計算、設(shè)計、操作的能力。本文主要介紹了教學(xué)團(tuán)隊立足于學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)并結(jié)合課程特點，對《化工原理》課程的線上線下混合式教學(xué)過程的設(shè)計及實施方案，分析其產(chǎn)生的教學(xué)效果，以期能為相關(guān)教學(xué)人員提供借鑒。

1 混合式教學(xué)改革解決的主要問題

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，《化工原理》授課存在著以下問題：(1)學(xué)生對課程關(guān)注度不足，對教學(xué)內(nèi)容興趣弱：因課程內(nèi)容學(xué)習(xí)難度大，傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式單一，加上學(xué)生工程背景薄弱等問題，造成學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容不感興趣。改革中通過以三傳為主線，四個基本關(guān)系為組成，使學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容的精髓，做到前后呼應(yīng)。同時利用多媒體，虛擬仿真軟件，錄像等配合教學(xué)講解并結(jié)合線上學(xué)習(xí)，方便學(xué)生梳理知識點，及時復(fù)習(xí)鞏固，加深對各個單元操作的理解，提高課程關(guān)注度；(2)工程背景不足，實踐能力提升效果不顯著：通過教學(xué)翻轉(zhuǎn)，課程上以學(xué)生為主，鍛煉學(xué)生的發(fā)散思維，進(jìn)行教學(xué)互動。采用工程問題提出、團(tuán)隊討論設(shè)計等方式培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力；(3)不同層次學(xué)生學(xué)習(xí)效果差異化嚴(yán)重：通過過程式考核[3]，多維度考核，鼓勵學(xué)生參與到課堂中，注重發(fā)揮學(xué)生特點。同時注重對不同層次學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核，實現(xiàn)個性化教學(xué)及分級考核，使學(xué)生真正掌握工程知識和理論知識，實現(xiàn)因材施教。

2 線上線下混合式教學(xué)模式的設(shè)計思路

針對傳統(tǒng)教學(xué)模式下《化工原理》課程存在的問題，結(jié)合一流課程建設(shè)的指導(dǎo)目標(biāo)，本課程對線上線下混合式教學(xué)模式進(jìn)行了仔細(xì)研究并提出了以下設(shè)計路線。(1)線上知識點的了解及掌握：通過發(fā)布的知識點教學(xué)視頻提前學(xué)習(xí)知識點，對課程內(nèi)容提前掌握，形成印象；(2)線下練習(xí)及討論互動：通過授課教師發(fā)布的課堂練習(xí)，以個人或小組形式進(jìn)行線上練習(xí)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果；同時利用案例討論互動，延伸學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的廣度與深度；(3)線下知識點強(qiáng)化：通過提出工程問題，學(xué)生團(tuán)隊討論分析；教師對重難知識點的解析強(qiáng)化對知識點的理解與掌握，鞏固教學(xué)效果；(4)線上工程能力訓(xùn)練：通過利用虛擬仿真實驗教育軟件對單元操作進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，并結(jié)合線下真實實驗操作強(qiáng)化工程能力培養(yǎng)。圖1為《化工原理》課程開展混合式教學(xué)過程路線圖，圖2為教師及學(xué)生按照教學(xué)設(shè)計的實施情況。

圖1 《化工原理》混合式教學(xué)過程路線

圖2 教師及學(xué)生混合式教學(xué)實施情況

3 線上線下混合式教學(xué)方法的革新

在提出《化工原理》混合式教學(xué)模式的設(shè)計路線后，本課程為達(dá)到以上設(shè)計目標(biāo)，有針對的進(jìn)行了教學(xué)方法的變革。主要體現(xiàn)在以下三個方面：(1)教師引導(dǎo)式教學(xué)[4]：利用線上學(xué)習(xí)方式，由學(xué)生自主確定學(xué)習(xí)方式，制定學(xué)習(xí)計劃，由教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)過程，評價學(xué)習(xí)效果，將主動學(xué)習(xí)與驅(qū)動學(xué)習(xí)相結(jié)合；(2)鼓勵合作學(xué)習(xí)：在教學(xué)中充分利用小組形式，使學(xué)生共同開展學(xué)習(xí)活動，促進(jìn)學(xué)生間的協(xié)作與交流，變孤立學(xué)習(xí)為合作學(xué)習(xí)；(3)重視研究性學(xué)習(xí)：化工原理課程大量知識點與工程問題相結(jié)合，課程以工程問題為載體，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動探究的學(xué)習(xí)活動；由教師引導(dǎo)探究問題，解決問題進(jìn)而獲得解決工程問題的方法與能力，變接受學(xué)習(xí)為探究學(xué)習(xí)。表1列舉了《化工原理》課程混合式教學(xué)方法革新的措施及相關(guān)案例。

表1 《化工原理》課程混合式教學(xué)方法革新措施及部分案例

4 混合式教學(xué)資源建設(shè)

線上線下混合式教學(xué)模式提供了一個有效的解決傳統(tǒng)教學(xué)模式下工程實踐類課程教學(xué)問題的途徑，它是以網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，以線下練習(xí)為依托的一種新型開放教育模式。為實現(xiàn)上述的教學(xué)改革目標(biāo)就必須有充分的在線開放教育資源，以碎片化知識點視頻為基礎(chǔ)[5]，以線上課程平臺為依托，學(xué)生課前利用電腦和手機(jī)在線學(xué)習(xí)相關(guān)知識點視頻，并凝練問題；課堂上進(jìn)行交流互動，及時解決學(xué)習(xí)重難點。教學(xué)團(tuán)隊在充分吸收相關(guān)高校課程資源的基礎(chǔ)上，結(jié)合地方高校特點在超星泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建立《化工原理》線上教學(xué)課程，錄制了6章183個節(jié)段共1380 min的教學(xué)知識點視頻，設(shè)計了測試題600道，其中選擇題300道，填空題100道，計算題150道，討論案例題60道；其中教學(xué)內(nèi)容與科研成果，典型生活案例相互融合，立足于東北工業(yè)建設(shè)列舉合作企業(yè)的產(chǎn)品工藝等，強(qiáng)調(diào)工程背景特色；虛擬仿真實驗進(jìn)課堂的虛實結(jié)合并深入發(fā)掘課程中蘊(yùn)含的思政元素，提升課程內(nèi)涵建設(shè)的豐富程度。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在線平臺能夠方便地給出學(xué)生看視頻、線上作業(yè)、筆記、交流討論帖、線上測試等項目的考核結(jié)果，實現(xiàn)了學(xué)習(xí)過程考核的定量化與公平性。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，利用在線課程并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的線上線下混合式教學(xué)模式具有碎片化學(xué)習(xí)、視頻化學(xué)習(xí)、互動式教學(xué)、移動式教學(xué)、定量化考核等特點與優(yōu)點[6]。

5 混合式教學(xué)過程的實施

基于混合式教學(xué)目標(biāo)，《化工原理》的線上線下混合式教學(xué)模式在具體實施中的主要步驟有以下方面：(1)線上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)：學(xué)生利用超星泛雅學(xué)習(xí)平臺以完成任務(wù)點闖關(guān)的方式對線上資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，將學(xué)生通過個人學(xué)習(xí)并輔以參考資料能夠理解并掌握的簡單知識點通過線上過程完成，留給學(xué)生思考的空間與時間；(2)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)：主要利用線下教學(xué)過程解決重難知識點和操作型問題，需強(qiáng)化的知識點通過課堂教學(xué)過程強(qiáng)化。為提高不同層次學(xué)生學(xué)習(xí)效果，線下活動采用團(tuán)隊合作方式，利用高起點帶動低起點的協(xié)作模式，采用“傳幫帶”的形式實現(xiàn)分層次教學(xué)；(3)優(yōu)化課程成績評定：采用多維考核方式，除期末考試外(占60%)，還增加了課前互動測試(5%)，團(tuán)隊任務(wù)達(dá)成度(5%)，課堂討論互動(10%)，課后作業(yè)(5%)及實驗?zāi)軠y試(含仿真操作(5%)與現(xiàn)場操作環(huán)節(jié)(10%))等平時成績。

6 線上線下混合式教學(xué)特色

《化工原理》課程通過將教學(xué)內(nèi)容與科研成果，生活案例及企業(yè)動態(tài)相互融合并結(jié)合課程思政元素，同時適時引入工程背景濃厚，指導(dǎo)性強(qiáng)的課內(nèi)外練習(xí)互動開展混合式教學(xué)活動后，課程內(nèi)容不再枯燥難懂，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提升，實現(xiàn)了三個轉(zhuǎn)變(被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變、獨立學(xué)習(xí)向合作學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變、接受學(xué)習(xí)向探究學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變)，兩個培養(yǎng)(工程實踐能力培養(yǎng)與創(chuàng)新能力培養(yǎng))與一個根本任務(wù)(立德樹人的根本任務(wù))。使得學(xué)生工程實踐能力加強(qiáng)，創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力提升、實現(xiàn)培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的應(yīng)用型工程人才，有效提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的教學(xué)目的。本課程混合式教學(xué)的創(chuàng)新之處在于，(1)“虛實結(jié)合”授課模式創(chuàng)新：依據(jù)課程的特點，運用理論結(jié)合實踐的教學(xué)模式，結(jié)合虛擬仿真教學(xué)，設(shè)計型問題討論等方式，混合式教學(xué)模式打破了傳統(tǒng)課堂模式，實現(xiàn)了開放教學(xué)，通過實踐性教學(xué)內(nèi)容的展開，重視研究性問題的引入，強(qiáng)化學(xué)生對化工領(lǐng)域工程實踐能力的培養(yǎng)并實現(xiàn)教書育人雙融合，突出課程工程特色。(2)多元融合學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新：利用混合式教學(xué)為引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，鼓勵共同提高的團(tuán)隊合作學(xué)習(xí)方式，建立學(xué)習(xí)共同體，將學(xué)習(xí)壓力轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)動力，積極倡導(dǎo)結(jié)合具體實踐內(nèi)容的學(xué)習(xí)模式，實現(xiàn)教學(xué)形式的轉(zhuǎn)變。

7 課程評價及改革成效

在系統(tǒng)推進(jìn)化工原理教學(xué)改革過程中，學(xué)生上課積極性不足，參與度不夠；工程概念培養(yǎng)不深入等傳統(tǒng)課堂教學(xué)的問題得以解決。同時混合式教學(xué)模式不但提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性也留給了學(xué)生練習(xí)和深入理解的空間。經(jīng)過2輪的混合式教學(xué)模式的探索，學(xué)生優(yōu)良率提升了11%，達(dá)到45.2%，不及格率下降到8%，本課程得到了學(xué)生、同行的一致好評。學(xué)生評教及同行評議顯示，學(xué)生滿意度明顯高于以前學(xué)期。采用線上線下混合式的教學(xué)模式不僅可以提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的利用效果，節(jié)約寶貴的教學(xué)時間，而且還可以不局限于傳統(tǒng)課堂教學(xué)的空間和時間的限制，同時能在一定程度上減少高校教師的基本知識點的重復(fù)講授，使其能夠?qū)⒏嗟臅r間和精力用于提升教學(xué)效果和重難點問題的解析上，因此推進(jìn)線上線下混合教學(xué)模式是當(dāng)前乃至未來一段時間以來高等學(xué)校教學(xué)改革的重點，也是解決當(dāng)前高等學(xué)校教學(xué)資源不平均，教學(xué)效果不理想的有效途徑。《化工原理》課程的線上線下混合式教學(xué)模式僅為其提供了一種有價值的參考，未來在該課程的混合教學(xué)實施方案和執(zhí)行方式上仍然有持續(xù)改進(jìn)的空間。