地方應用型本科院校化工原理課程混合式教學模式的研究與實踐

武蕓，王麗朋，王波，張兵，李小菊

(1.隴東學院 化學化工學院，甘肅 慶陽 745000；2.西峰區什社鄉李嶺小學，甘肅 慶陽 745000)

0 引言

從網絡教育發展看，中國大學MOOC、學習通、智慧樹、學銀在線等各種網絡課程平臺正在迅速發展，高等教育資源正在向網絡化、共享化方向發展。為推動教育信息化2.0行動計劃，以促進教育教學與信息技術深度融合，推動高等學校信息化建設與應用水平，2021年3月教育部出臺了《高等學校數字校園建設規范(試行)》，教育系統正逐漸顯示出網絡化、數字化的特點。從未來人才需求看，基于工程教育認證的新工科人才，不僅僅具備過硬的專業素質，同時也需要較強的溝通能力、團隊協作能力、表達能力及解決復雜問題的實踐創新能力。因此，兼有“線下面授教學”與“線上網絡教學”優勢的混合式教學將成為未來極具發展潛力的一種教學模式。本研究以我校省級一流本科課程化工原理為例，從混合式教學模式的構建與實踐、實施成效兩個方面進行探討，并對混合式教學發展提出提升策略。

1 我校化工原理課程與化工專業人才培養

1.1 化工原理課程基礎

化工原理課程在化工類專業中具有專業基礎課與技術基礎課雙重地位，也是化學類、材料類、環境類、藥學類等相關專業的重要課程之一。經過課程團隊多年的建設，構建了“理論教學、實驗教學、課程設計、仿真實訓”多層次、多環節的課程教學體系，2017年，我校化工原理課程獲批甘肅省精品資源共享課。隨著教育理念的更新，課程組對接工程教育認證，融入專業前沿知識點和企業工程案例、精心設計教學內容，以“人文情懷+科學素養+工匠精神”作為人才培養的價值追求，突出專業特色和產業導向，不斷優化課程體系和教學過程，改革課程內容和教學方法，強化實踐能力和創新精神，2022年，獲批省級線下一流課程。

1.2 化工原理傳統教學中存在的問題

化工原理課程作為化工類專業核心課程，以化工生產中的單元操作為研究對象，注重工程意識、設計理念、工程實踐能力的培養，具有知識點多、公式繁雜、計算量大、工程性強、學習難度大的特點[1]。盡管學校大力倡導產教融合和教學改革研究，但在傳統線下教學中，仍然存在以下問題：一是課程內容多、學時少，課堂中不能延伸拓展及應用以開闊學生視野、激發學習興趣；二是工程學科知識難度偏大、內容較為枯燥、學生學習能動性不足、積極性不高；三是師生課堂互動有限、知識傳授以“教”為主，培養學生分析解決復雜問題的能力和創新思維效果欠佳；四是學生課前預習不充分，課堂參與度不高，知識掌握不扎實；五是教學評價形式單一，不能科學地反映學生的學習行為、課堂參與度及學習效果。

1.3 化工原理課程建設與化工專業人才培養

緊緊圍繞我校化工專業“培養面向化工領域從事生產運行、技術管理、工程設計、技術開發、科學研究和分析檢測等工作的應用型高素質技術人才”的培養目標，化工原理課程從團隊建設、目標設計、思政育人方面開展了以下工作。

(1)師資水平不斷提升，工程理念逐漸彰顯。經過幾年建設，團隊現有教授3人、副教授4人、講師1人，雙師型教師3人，團隊學歷、年齡、職稱結構合理、師德師風和合作精神良好、實力雄厚、具有工程教育理念和發展潛力，2022年獲批“化學工程與工藝”省級教學團隊。

(2)教學目標持續優化，內涵建設不斷加強。不斷優化知識、能力、素質三維目標，建立學生化工原理知識體系，使學生能正確理解各單元操作的基本原理和“三傳”過程；了解化工單元過程及設備的操作方法、計算方法；能正確查閱和使用常用工程計算圖表、手冊和資料；具備運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力。同時，培養學生具有良好的工程素養、安全生產理念和環保意識、團隊協作精神和創新意識。

(3)課程思政與時俱進，育人效果明顯發揮。將思政元素融入到化工原理教學中，以學生為中心，將價值引領與知識傳授、能力培養有機結合。

2 混合式教學模式創新與實踐

我校化工原理混合式教學以“超星學習通”為教學平臺，根據人才培養計劃和課程教學大綱，選取了陜西科技大學化工原理課程示范教學包的教學視頻。同時，課程組成員從教學資源創新建設、混合式教學模式創新設計與實施、教學評價體系創新建設等方面進行了研究與實踐。

2.1 教學資源的創新建設

混合式教學“以學生為中心，以教師為主導”[2]，發揮教師課堂引導者、促進者角色[3-5]，課程組成員圍繞專業要求及課程目標，突出應用型特點、融入思政元素，先后致力于線上線下教學設計優化、題庫、視頻動畫庫建設，相關情況如表1所示。

表1 化工原理教學資源創新建設情況

2.2 混合式教學模式創新設計與實踐

在建構主義理論基礎上[6]，結合化工原理課程的特點和學生的學習情況，基于“超星學習通”網絡教學平臺，構建了混合式教學模式，教學過程由線上自主學習、線下內化、線上鞏固提高三個模塊組成，分三個階段實施：課前、課中、課后，教學模式如圖1所示。

圖1 化工原理混合式教學模式

(1) 課前四步導學。教師在超星學習通平臺發布通知，布置課前學習任務：①以生活案例導入，提出問題；②學生觀看教學微視頻、單元操作及設備動畫，進行問題探索；③通過線上學習，學生完成學習筆記、加深對知識的理解；④進行線上測試。課前導學，教師可通過平臺統計數據判斷學生對知識點的掌握程度，進行線下課堂設計和調整。

(2)課中五步深化。線下課堂中：①教師對知識點進行串講，突出知識點之間的聯系，使得學生獲得知識體系化；②教師針對重難點點撥講解，提升學生對知識點理解、應用；③采用學習通平臺開展簽到、選人、搶答、隨堂測驗、主題討論等一系列課堂活動，通過教學平臺記錄學生課堂表現，調動了學生的積極性、提升了課堂效率；④針對工程案例，開展小組探究，培養學生工程觀點和創新實踐能力；⑤針對課堂答錯率高的題目、小組討論中出錯的環節，教師答疑、講解，并進行課堂小結。每節線下課程結束時，通過教學平臺查閱課堂報告，教師發布課堂表現TOP10，以提升學生課堂專注力、活動參與度和學習積極性，課堂報告、學情統計及成績統計示例如圖2所示。

圖2 課堂報告、學情統計和成績統計示例

(3)課后三步提升：①依托線上教學平臺，學生在規定的時間內完成并提交課后作業；②完成教師發布的名人熱事、化工焦點、生產示例進行閱讀延伸，拓展思維；③可通過教學平臺查看課堂回顧，及時復習、鞏固。

近3年，分別在18化工2班化工原理I、20化工2班化工原理Ⅱ教學中開展了混合式教學實踐，參與學生人數分別是41人和37人。化工原理I教學中，發起簽到36次，發布學習任務點71個，章節學習次數11 354次，完成章節檢測684人次。化工原理Ⅱ教學中，發起簽到21次，發布學習任務點56個，章節學習次數10 286次，完成章節檢測628人次。

2.3 多層次、多元化考核評價體系

混合式教學環節精細、教學活動豐富，為增強學生學習主動性、養成學生良好的學習習慣，需將不同層次和形式的教學活動納入教學評價體系，提升學生學習投入度。課程教學改革中將形成性評價和總結性評價相結合，采用多層次、多元化的考核評價體系，形成了以學習效果為中心的考核評價方式，如表2所示。

表2 化工原理混合式教學考核評價方式

3 混合式教學實踐成效

3.1 課程內涵提升方面

3.1.1 教學設計科學化

秉承我校培養具有“人文情懷、科學素養、工匠精神”的應用型人才的培養目標，突出專業特色，設定課程教學目標和重難點，充分運用超星學習通網絡教學平臺進行教學設計、組織教學活動，學生通過課前自主學習、課中創新實踐、課后拓展提高，實現知識的傳遞、內化與鞏固。

3.1.2 教學資源體系化

依托課程知識點、重難點著力打造的線下課堂PPT課件、課程題庫、化工原理視頻動畫及仿真操作庫，形成了基于線上線下混合式教學資源體系，可隨時根據學生學習需求、教學組織需求進行網絡資源調用和發布、促進學生個性化學習。同時，重視相關知識點的學前學后的引導性、銜接性、貫穿性，以教學資源的體系化模式取代了以往點狀及單線知識結構。

3.1.3 教學方式信息化

課程團隊通過學習通應用現代新型教學方式，形成體驗式學習，提升學生學習效果，實現翻轉課堂，線上線下多環節實施保障授課、輔導、答疑、測驗、監督。同時，這一教學模式也實現了高質量資源課程的互通與共享。

3.1.4 知識獲取深入化

線下課堂中教師介紹工程案例、創設情境、組織活動、激發學生興趣、以培養學生高階能力。課后拓展練習與思維提升，實現了理論分析及應用的深入化，能夠有效引導學生拓寬知識面和培養實踐應用能力。

3.1.5 教學實施靈活化

教學實施靈活化表現為：一是線上教學視頻學生可以隨時回看，避免流量擁堵、也可多次觀看、隨時查漏補缺；二是課堂教學活動組織靈活且形式多樣；三是學習通平臺在“課堂報告”欄目中詳細記錄了“課堂回顧”，方便教師與學生課后反思。

3.1.6 課程考核精細化

教學實施中強化過程性考核、弱化期末考試考核，解決了傳統學業評價“ 期末一考定成績”、學生考前突擊的問題，更能真實反映學生的能力和水平，有效促進學生良好學習習慣的養成。

3.2 混合式教學實施前后學生成績對比

將實施“化工原理”課程傳統教學的19化工班與實施混合式教學的18化工2班、20化工2班學生的學習成績分別進行對比，如圖3所示。

圖3 化工原理混合式教學與傳統教學學生成績對比

由圖3可知，混合式教學與傳統教學相比，化工原理I(上冊)、化工原理Ⅱ(下冊)學生學習成績分布呈現出相似的對比趨勢，混合式教學高分學生多于傳統教學、低分學生少于傳統教學。說明對化工原理這類知識體系與工程實踐聯系緊密、學習難度大的課程，學生在知識點的學習、內化及靈活應用方面混合式教學優于傳統教學，更有助于激發學生學習的主動性、探究性，能夠培養學生樹立工程觀點，增強學生解決實際問題的能力，而不是停留在低水平的記憶學習階段。

3.3 混合式教學效果問卷調查

針對混合式教學效果，對18化工2班、20化工2班共78名學生進行了問卷調查：78.4%的學生反映開展混合式教學有利于增強自身的學習主動性、通過學習加深了對知識點的理解；85.3%的學生表示混合式教學使得課堂更加生動、注意力更集中；67.6%的學生認為混合式教學以來，課堂中小組協作解決問題、分組討論等環節增強了合作精神；81.3%的學生表示能按時完成課前、課中、課后各項任務，實踐應用方面得到了提升，也有8.3%的學生覺得混合式教學時間占用量大、課程負擔重，5.6%的學生反映不能按時完成課前線上學習和課后拓展任務，上課有搭“順風車”現象。以上情況表明：一是混合式教學監督鼓勵機制還不健全；二是混合式教學對學生自律性要求較高，自律性不高、鉆研能力不強的學生難以跟上課程整體教學節奏；三是長期的混合式、探究式學習，需要教師、學生投入大量時間和精力，部分學生難以堅持。

3.4 化工專業人才培養成效

近3年，我校化工專業本科生初次就業率約85%，就業方向主要是化工企業或化工科研單位。本專業畢業生是甘肅、寧夏、青海及陜西等地方企事業單位的主要力量，大部分活躍在生產、基層一線，得到了社會的好評。根據近年來跟蹤調查結果，用人單位對本專業畢業生道德素養、敬業精神、知識結構、專業技能、適應能力、溝通能力、團隊協作、文化素養都較為滿意。化工專業在校生每年組隊參加國內化工類級別最高、參賽隊伍最多、影響最大的賽事——化工設計競賽。2019—2022年期間，參賽隊先后獲國家二等獎4項、三等獎2項、西北賽區一等獎1項、甘肅省一等獎2項、二等獎2項、三等獎4項。從就業率、考研率、學科競賽和就業去向來看，本專業培養的畢業生較為優秀，與培養目標基本一致，充分展現了我校化學工程與工藝專業的特色與優勢。

4 結語

化工原理課程混合式教學的開展，克服了化工原理傳統教學中存在的突出問題，給學生提供了豐富的學習資源、打破了時間、空間對學生的學習影響，使得學生學習更加自主靈活。同時，教師教學手段多樣化，更好地突出以學生為主體，強化了課堂管理，基本達到高質量的教學效果，也得到了大部分同學的認可，能夠提升學生自主學習的能力和積極性，強化學生創新思維，提高學生分析解決復雜工程實際問題的能力。