新工科背景下工業通風課程線上線下混合式教學模式探討

彭斌 皮子坤 易燦南 張一夫 李銳

摘? 要：新工科背景下，課程教學改革是培養具有持續性創新綜合能力，培養符合工程教育認證畢業要求人才的關鍵環節。以安全工程專業工業通風課程為例，分析教學中存在的問題，并且從課程教學內容組織、教學模式構建、教學過程師生互動設計、能力訓練設計以及課程考核等方面探討改革思路。研究結果有助于教師更好地開展專業課程的混合式教學，提升教學效果。

關鍵詞：新工科;安全工程;工業通風;混合式教學模式;線上線下

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）01-0119-05

Abstract： Under the background of emerging engineering education， curriculum teaching reform is the key link to cultivate comprehensive ability of continuous innovation and talents who meet the requirements of engineering education certification graduation. Industrial Ventilation courseis chosen as a case study of course teaching. Main problems are analyzed in teaching process. Course reform thoughts was discussed from five aspects， such as the organization of teaching content， the construction of teaching mode， the interactive design between teachers and students in the teaching process， the design of ability training and the course assessment. The research results will help teachers better carry out the blending learning and improve teaching effect.

Keywords： new engineering; safety engineering; Industrial Ventilation; blending teaching model; online and offline

科技革命與產業變革不斷更新發展，不僅對工程教育提出了新的需求和挑戰，還對高校工科學生的綜合素質培養提出了全新的要求。2018年以來，教育部等部門先后發布了《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》《關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》《關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見》《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》和《高等學校課程思政建設指導綱要》[1-3]，這些文件著重強調，堅持以學生發展為中心，合理增加學生投入學習的時間，積極發展“互聯網+教育”，推動“線上自主學習+線下項目培養”教學模式創新改革，育德和育才齊頭并進，提高工程人才培養質量[4-5]。因此，以慕課（MOOC）平臺為代表的混合式教學模式成為教育界的熱門話題[6-9]。

安全工程是一個涉及面極廣的綜合性交叉學科，涵蓋工程應用領域和技術領域。由于研究對象具有多樣性和廣泛性，安全工程專業教學在發展過程中逐漸形成了實踐性、應用性及綜合性等特點。由于國民經濟的快速發展和新工科理念的推行，各行業領域對安全工程人才需求不斷加大，對安全工程人才培養質量的要求越來越高，培養滿足國家現代化產業安全發展需求的安全工程人才乃是大勢所趨[10]。因此，通過采取行之有效的措施，不斷提高安全工程專業的教學質量，培養持續性創新綜合人才顯得尤為重要。

工業通風課程是安全工程專業的核心課程，具有很強的理論性與實踐性[11-14]，著重培養學生的工程問題剖析能力、持續學習能力和團隊協作與溝通能力，在專業課程體系中具有代表性。結合工業通風課程教學中存在的問題，探索以工業通風課程為代表的線上線下混合式教學模式，建成能夠滿足湖南工學院安全工程專業人才培養目標的線上課程資源，為新工科背景下安全工程專業持續改進教與學的方法提供反思性經驗。

一? 課程教學中存在的問題

工業通風是安全工程專業重要的專業核心課程之一，是學生從事安全方面工作與研究必備的課程之一。該課程內容涉及工業污染物來源與危害、控制工業污染物的通風方法、局部排風罩、通風排氣中顆粒物及有害氣體的凈化、通風管道的設計計算和自然通風與局部送風等內容，知識點多，并且對學生的實踐能力要求高。在本門課的教學過程中通常存在以下問題。

（一）? 課程思政教育力度不夠

教師擁有深厚的專業功底，側重于向學生傳授專業知識。教師雖然認識到課程思政的重要性，并凝練了一部分課程思政點，但是在思想政治教育方面的知識儲備、教學經驗、教學技巧等方面存在一定的不足，導致思政元素發掘力度不夠、思政建設思路不夠清晰、思政教學方法單一等問題，未能構架與學生專業能力培養相匹配的思政教育目標體系，難以真正實現價值引領、立德樹人。

（二）? 部分教學內容落后于生產需求

教材中理論性知識仍有指導性作用，但是缺少現場典型設計案例支撐，導致學生形成抽象認知，難以把理論知識和現場設計有效串接起來。學生通過學習課程內容后，對比了解到的現實工作和現實情況，兩者有較大的落差，興趣大大降低。

（三）? 課堂師生互動不足

師生互動是活躍課堂氣氛主要手段，但在實際互動過程中存在著一系列的問題[15]。受課堂時間限制，問答互動、上講臺做題等傳統方式只能覆蓋到極少部分學生。教師鼓勵學生自愿答題或做題時，學生因為自信心不足，往往害怕答錯題或做錯題，而不愿意參與師生互動。課程內容專業性強，教師難以通過旁征博引的方式吸引學生注意力。

（四）? 過程考核關注度不夠高

工業通風課程體系考核一般包括理論教學、實驗、課程設計三個培養環節。原有的理論教學考核方式中，平時成績主要包括課堂考勤、課堂表現、課后作業等，這部分占據總成績的30%，期末考試成績占70%。這種考核方式存在過程關注度不夠高，對于平時未能及時吸收的知識點，學生往往試圖通過突擊復習來通過期末考試，導致卷面成績優良率較低、實際動手能力比較差等問題。

二? 課程教學內容組織優化

（一）? 立德樹人，深入挖掘思政元素

以“通風系統設計全過程分析”這條主線，切入到“全身心投入思考和全面分析才是成功的基礎，成功的關鍵在于持之以恒的毅力，培養學生學習主動性”;從“我國先進的通風除塵工藝與設備展示”，切入到“增強民族自豪感，培養學生對專業的熱愛;倡導愛崗敬業、精益求精、專注創新的工匠精神”;從“除塵罩和除塵器的選擇”切入到“辯證思維和批判性思維能力的培養”;從“通風除塵系統設計原則”切入到“行業規范在通風除塵系統設計過程中的地位和作用，強化職業道德和法制觀念，培養學生健康的專業倫理和職業道德”;從“除塵器除塵效率計算、通風機選型”切入到“引導學生思考其社會責任，強調節能、保護環境、可持續發展的理念”;從“第二課堂”各教學環節切入到“實事求是、嚴謹、創新的科學精神和科學態度，分工協作、團隊合作精神”。

（二）? 梳理知識點，構建思維導圖

根據工業通風課程教學大綱的教學要求，厘清課程的知識結構和每一堂課的知識結構，用類似于脈絡圖、思維導圖等形式來體現各堂課之間的邏輯關系和各知識點之間的邏輯關系，以及知識點與畢業要求指標點的支撐關系。

（三）? 基于成果導向，完善教學資源

基于成果導向教育和工程教育模式構建以“通風系統設計”為主線的知識模塊的課程授課體系，根據知識模塊有針對性地選用已有慕課資源，并自建線上理論知識、工程設計案例、實驗操作等引導性授課視頻，完善能夠支撐學生能力訓練的數字化輔助學習資源。

（四）? 精準把脈，突破重難點

鉆研教材和課程大綱，精準地把握課程重難點內容，充分利用線上課程資源和信息化教學手段促進學生對重難點內容的學習理解和掌握，提高教學效果。

三? 教學模式改革

采取混合式教學方式對工業通風課程進行授課?；旌鲜浇虒W方式有3個模塊（圖1），即：慕課（MOOC）教學、第一課堂教學和第二課堂教學。慕課教學主要解決學生主動學習意識不強、課后師生互動不足、知識難點篩查不到位和理論教學學時不足等問題。第一課堂主要解決課程思政與價值引領強度不夠、課程知識難點不能及時消化、學生學習興趣不高、學生文獻檢索與綜述撰寫能力不足和團隊協作意識不夠高等問題。第二課堂主要解決學生對課程知識的運用水平不夠高、工程設計能力訓練效果不夠理想、團隊協作與溝通能力不夠強、科研創新訓練涉及面不夠廣等問題。

（一）? 在線教學

在線教學包括視頻授課、自主學習、在線測試及答疑解惑4個環節。

教師可通過慕課平臺對先修課程工程制圖、流體力學相關知識點掌握情況進行預評估;學生在課下利用網絡資源進行預習、復習、拓展學習;學生完成教師發布的課前測試或課后作業并及時了解自己的學習情況，教師進行學情分析;對于課堂上未提問的和課下自主學習過程中遇到的難點問題等，都可以在MOOC平臺上咨詢，另外，教師可以將學生所咨詢的問題匯總，發布在MOOC平臺供學生參考借鑒。

（二）? 第一課堂教學

第一課堂教學包括難點教學、案例教學、課堂討論及分組匯報4個環節。

1? 難點教學

根據慕課學情分析結果找出學生在自主學習或課堂教學中存在的共性難點問題進行重點講解，并隨堂發布課堂練習，教師進一步對課堂練習結果進行反饋分析。

2? 案例教學

在課堂教學中應用案例教學，可以加強所授知識跟現場實際應用的關聯性。例如：面粉加工車間、糧食廠倉、攪拌站粉料倉、熔煉車間、鑄造車間、噴漆車間、電鍍車間和電解車間等場所的通風凈化系統案例。

3? 課堂討論

在課堂討論環節，教師選擇有爭議且能培養學生創造思維的話題，加以正確引導，讓學生廣泛討論，最后由教師總結分析。例如：“大邑縣四川邑豐食品有限公司污水處理池的廠房內臭氣熏人導致6人溺亡事故”“江蘇省昆山市中榮金屬制品有限公司拋光車間粉塵爆炸特別重大事故”，引導學生討論事故的直接原因和間接原因，使學生熟悉毒害性氣體、爆炸性粉塵的最高允許濃度，掌握毒害性氣體和粉塵的通風除塵系統的功能。

4? 分組匯報

將學生分成若干小組，教師預擬主題或學生自主選題，小組成員圍繞主題收集資料，協作完成相關研究，形成研究報告，然后在老師的引導下，由每個小組的代表向大家展示自己小組的研究成果，并回答其他小組同學的提問。

（三）? 第二課堂教學

第二課堂包括知識競賽、項目教學、學科競賽和科研訓練4個環節。

1? 知識競賽

每章知識點學習完成后，可利用雨課堂平臺設置隨堂搶答;課程全部教學內容完成后，線下開展課程知識點分組競賽活動。

2? 項目教學

以課程設計為載體，將課程設計任務按照課程教學知識點進行拆分，在課后采取生講生評、以練代講、案例點評等方式展開項目教學。

3? 學科競賽

選擇工業通風類題材，鼓勵學生參與安全工程大學生實踐與創新作品大賽、大學生創新創業項目、“互聯網+”大學生創新創業大賽活動、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽等學科競賽。

4? 科研訓練

團隊教師吸收學生參與到與工業通風相關的校企合作科研課題中，培養學生的科研思維和創新能力。

（四）? 教學過程師生互動設計

設計有效的教學互動環節，是增加第一課堂學生參與度、解決課堂遺留問題和及時進行學情反饋的重要措施。

第一課堂中以PPT課件為載體，利用雨課堂軟件輔助教學，并設計互動環節，如圖2所示。任課教師根據教學進度隨堂提問和點名提問，學生通過彈幕和投稿與教師互動。在PPT課件中用雨課堂插件設置選擇題、投票題，增加課堂活躍度。

根據第一課堂答題情況和課堂提問表現情況，在慕課平臺中有針對性地向全班學生發布作業。部分希望深入討論的學生在慕課平臺或雨課堂討論區與教師進行交流。個別學生通過QQ、微信或面對面交流解決課堂遺留問題。如圖3所示。

（五）? 能力訓練設計

運用任務驅動法來開展學生能力訓練，以項目和任務貫穿整個混合教學過程。教師引導學生積極主動、互相協助進行探索學習，在完成既定的任務和項目的同時，讓學生將學習的過程和行為過程有效結合起來。如圖4所示。

工程設計能力、科研創新能力、分析/歸納/總結能力等訓練項目的完成過程中，需要學生自主思考、自主尋找伙伴、自主溝通，將能有效提高團隊協作意識與溝通能力。

課程理論知識測試、課堂知識競答、工程設計能力訓練、科研創新能力訓練和分析/歸納/總結能力訓練等環節的完成，將能驅動學生自學課程理論知識點、工程設計原理、搜集文獻資料、專業資料以形成知識儲備，有效提升學生主動學習能力。

（六）? 課程考核方式改進

積極探索適用于工業通風課程混合式教學考核評價制度，建立以考核能力為核心的教學考核內容體系，改變傳統試卷內容和試卷形式，不再僅僅注重“學分”和學生試卷考試成績，而是更加注重“能力分”。在過程考核中設計出高素質學生所應該獲得的“能力分”結構。

過程考核可由課堂分組討論、專題分組匯報、線上資源學習、課堂互動、課前測試、課后作業和專項繪圖等考核形式組成。

期末考試試卷題型改進，將考察識記能力的名詞解釋、填空題、簡答題和論述題融入到考察理解能力的選擇題和判斷改錯題中，增加考察應用能力的計算題和案例分析題，將思政元素融入到綜合能力題中，以實現德育和專業教育融通的目的。選擇題、判斷題兩部分分值占比40%左右，計算題和實操題兩部分的分值占比60%左右。

四? 結束語

已有線上資源知識點篩選與應用、自建課程資源的開發與利用，是實現具有特色的線上線下混合式教學的關鍵環節。

在課程教學中設置切實有效的預評估環節和互動環節，能夠打破學生原有被動式學習思維定式，促進學生主動參與意識。

利用線上授課資源和知識測評資源，能夠驅動學生主動學習并養成持續學習的習慣。

開發工程設計能力訓練項目，可以強化學生的邏輯思維、問題分析能力、工程設計能力，同時提升獨立性、敢為性、堅韌性和適應性等心理品質，在訓練過程中體會艱辛與歡樂，總結成功的經驗和失敗的教訓，磨練意志毅力，培養開拓精神。

通過文獻綜述撰寫、分組專題匯報、分組知識競賽和學科競賽等載體，能夠有效提升學生的總結歸納能力和團隊協作意識和創新能力。

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基金項目：湖南省普通高等學校教學改革研究重點項目“新工科背景下安全工程專業線上線下混合式教學模式研究——以《工業通風》為例”（HNJG-2021-0227）;湖南省普通高等學校教學改革研究重點項目“面向應用型課程的多維度融合的‘培養共同體’實證”（HNJG-2021-0224）

第一作者簡介：彭斌（1983-），男，漢族，湖南株洲人，博士，副教授。研究方向為工業通風與除塵，地下受限空間通風與安全。