化工原理課程線上線下混合式教學實踐與效果評價

龔 磊

（江西農業大學化學與材料學院 江西 南昌 330045）

目前，信息技術高速發展，線上資源和線下教學的結合與互補成為教育領域不可逆轉的潮流，各級各類高校均大力推進線上線下混合式“金課”建設[1]，混合式教學改革已成為高等教育教學改革的重要方向，不少高校教師對任教課程的混合式教學改革進行了積極探索。教學效果評價是教學改革的重要環節[2]，對提高教學水平、提升教學質量具有重要意義，隨著線上線下混合式教學改革的深入推進，傳統的教學效果評價方法顯然不能很好地滿足混合式教學改革的需要，如何有效評價混合式教學效果是當前急需解決的問題。近年來，一些研究者基于學生的學習行為數據等對混合式教學效果進行了效果評價研究。楊浩[3]通過收集在線學習行為數據，采用相關分析法和回歸分析法，對在線學習行為作出了效果評價；管恩京等[4]以評價混合式教學有效性為目標，對影響混合式教學效果的因素進行了分析，構建了教學目標、教學內容、學習資源等為核心的評價指標體系；于洪濤等[5]挖掘、分析了線上線下教學數據，并采用問卷調查法、案例研究法、訪談法等對混合式教學改革的效果進行了評價研究。姜鵬等[6]選取了網絡支撐系統、教學資源、教師和學生4 個主體對象，篩選建立了評價指標體系，分析了人體寄生蟲學混合式教學的實施效果。張霞等[7]通過單因素分析及深度學習分析對學生學習“微生物學實驗”課程的學習效果進行了評價，探討了學習者學習規律對效果的影響。上述研究對混合式教學效果評價作了有益的探索，但課程種類繁多，線上線下的混合方式也不盡相同，不同課程還需結合具體課程性質及混合方式進行混合式教學效果評價。

化工原理是農林院校應用化學、林產化工、環境工程等專業本科生接觸的第一門工科類課程，也是上述專業一門極為重要的專業基礎課，提高課程質量，對實現應用型本科人才的培養目標具有重要意義。根據農林院校化工原理課程的特點：內容廣、知識點散、實踐性強、課時少等（48―64 學時），本教學團隊于2017 年依托江西農業大學（以下簡稱“我校”）與超星泛雅共建的網絡教學平臺自建了化工原理線上課程，正式開展了混合式教學改革。對于這一新型的教學模式，教學效果評價的標準不應該僅僅依靠考試成績，還應結合學習過程綜合判斷，系統、科學、客觀地評價教學效果，對進一步優化混合式教學模式具有重要價值。本研究嘗試通過線上平臺統計分析化工原理課程混合式教學模式應用過程中的學習行為數據，結合問卷調查法及學生訪談，評估當前混合式教學的效果，發現存在的問題，以期構建合理的混合式教學效果評價體系，提高化工原理混合式教學質量，并為其他各類課程優化混合式教學模式提供參考。

1 混合式教學模式的設計與實施

根據混合式教學特點將化工原理課程內容分為三大模塊：動量傳遞、熱量傳遞及質量傳遞，各模塊再細分為若干個知識點，再根據各知識點的習得特性分為陳述性知識和程序性知識兩大類[8]，陳述性知識點采用線上教學，程序性知識點采用案例法進行線下課堂教學。以此構建了“線上、線下互補”“學生線上自學、教師線下課堂引導”的混合式教學新模式。

1.1 研究對象

選取我校化學與材料學院2018 級應用化學專業2 班和3 班作為試驗班級。2 班44 人，為實驗班，采用線上線下混合式教學模式；3 班46 人，為對照班，采用傳統教學模式。開課時間：2021 年3 月―2021 年6 月，每周4 課時，共計64 課時。

1.2 混合式教學的實施

根據梳理出的各陳述性知識點制作了PPT課件、電子講稿，錄制了講課短視頻，將上述教學素材上傳至平臺“章節”板塊，以便于學生線上學習。針對所學各知識點按學習進度設置了線上提問、章節測試等環節，鞏固學生所學知識點。按照每周教學計劃，教師根據學習通平臺設置的資料、章節、教案、作業、考試、討論等板塊向學生發布學習任務，利用統計、管理、成績權重設置等版塊對學生線上學習進行全過程管理。線上學習主要作用在課前預習及課后鞏固，課前學生根據時間節點自主學習課件，觀看課程知識點講解短視頻，完成章節視頻中插入的測試題，如遇到難點、疑點問題可在討論版塊發言求助，課后完成作業及章節測試題。期間，教師要保持在線，積極與學生互動，及時回復討論版塊的提問。另外，通過平臺的成績權重設置，引導、鼓勵學生完成各項學習任務，利用統計功能及時觀察學生的總體學習動態，并根據學生反映及時調整線上學習管理。

化工原理是一門注重實踐的課程，線下課堂教學是培養學生實踐能力的重要環節。線下課堂教學采用案例教學法，與線上教學相結合，圍繞化工生產實例，組織學生就案例項目進行分析、討論、總結，著力于培養學生分析問題、解決工程實際問題的能力[9]。

下面以學習熱量傳遞模塊為例，教學計劃10 學時，混合式教學由線上課前自主學習、線下課堂講解、課后線上指導三部分構成。①線上課前自主學習。傳熱概述、傳熱平衡方程、對流傳熱系數及輻射傳熱概述屬于陳述性知識點，線上安排2 學時。教師發布學習任務，并設置完成時間，學生登錄“學習通”，按規定時間完成任務。教學視頻、測試題均由學生自主觀看完成，并反饋不懂的問題。教師通過課堂搖人答題環節抽查學習情況，“學習通”平臺能自動采集學生學習過程中的行為數據，教師可由此獲得量化的學習效果評價，掌握學生的學習情況，并及時調整教學方法，做到因材施教、因人而異。②線下課堂講解。有了線上學習的知識基礎，轉到線下課堂，學習程序性知識點導熱與對流聯合計算。線下課堂以工廠實際用套管式換熱器的設計（設計型計算）為項目案例進行教學。已知冷熱流體進出口溫度，冷流體（25%鹽水）流量及對流傳熱系數，熱流體（蒸汽）對流傳熱系數，求算套管換熱器的面積，選一定規格的內管則可知管長[10]。該案例聯合了熱量衡算方程、總傳熱方程、總傳熱系數、對數平均溫度差的計算，涵蓋了本模塊的重要知識點，學生通過該案例掌握了各公式的含義及應用場合。③經過課堂講解、案例分析，學生對該模塊知識點應有較全面掌握，但依然處于淺層理解狀態，課后再進一步轉到線上，教師線上指導，學生自主完成課后布置的案例練習來加深記憶。通過“線上―線下―線上”的混合式教學，學生由淺層學習向深層學習轉化，通過掌握、解決復雜實際工程項目問題，逐步形成對傳熱問題的高階認知。

2 混合式教學效果評價

效果評價是評估混合教學模式實踐成效的依據，通過教學效果評價可以發現教改實施過程中存在的問題，以便進一步優化教學模式。評價由兩部分組成，一是成績評價，包含過程考核和期末考核兩部分，二是學生的主觀評價，由調查問卷分析及訪談構成。

2.1 成績評價

實驗班的課程考核由線上評價和線下評價構成，平臺評價與教師評價為主，形成“線上+線下”“教師+平臺”的立體考核方式。過程考核占總成績的40%，依據教師設置的成績權重以及學生的在線學習記錄，由學習通平臺自動統計計算。根據線上學習環節與考試成績的相關性研究[3]，設置線上考核環節如下：視頻及資料觀看30 分，章節習題30 分，測試題30 分，任務完成度10 分。課程結束后，進行閉卷考試，考試卷面成績占總成績的60%，題目類型有選擇題（20 分）、填空題（30 分），及大型綜合計算題（50 分），主要考查學生運用化工原理知識解決實際問題的能力，具體考核內容、考核指標及權重見表1。

表1 課程考核方法

為了解線上成績與線下期末考試成績的相關性，對實驗班44 名學生的期末考試成績進行統計，并列出其對應的線上成績及兩者的差值，制作了散點圖（圖1）。由圖1可知，線上成績與考試成績呈相同趨勢，兩者差值數值離散度小，分布集中，說明線上成績與考試成績具有強相關性。線上學習環節的教學視頻觀看時長、習題及測試題的完成質量代表學生對所學內容的理解與掌握程度，表明線上學習對線下學習具有促進作用。

圖1 實驗班線上成績與線下考試成績散點圖

在同一時間、地點，采用相同試卷，對實驗班和對照班進行了期末測試，并對考試結果進行了分析。由表2 可見，對照班的期末考試成績平均分、及格率（60 分以上）、優秀率（80 分以上）分別為68.87、78.26%和21.74%，實驗班分別為75.62、97.82%和32.60%，均高于對照班，兩班成績的顯著性概率P<0.05（n>30，采用Z 檢驗[11]），卷面成績差異顯著。此外，卷面中大型綜合計算題的平均得分率（綜合計算卷面得分/綜合計算總分50 分）實驗班為78.3%，顯著高于對照班的72.7%。綜合計算反映學生靈活運用化工原理知識的能力，實驗班較高的得分率表明混合式教學有效提高了學生的化工原理知識水平和解決工程實際問題的能力。

表2 對照班、實驗班期末考試成績分析

2.2 問卷調查及訪談

2.2.1 問卷調查

經過一個完整教學周期的實踐，采用調查問卷的方式對教學效果進行研究。調查問卷包括四部分內容：網絡平臺評價、線上教學資源評價、教學模式評價及自我參與完成度評價。問卷采用李克特五點量表法（強烈不同意=1，不同意=2，一般=3，同意=4，強烈同意=5）設計題項，共30題，限單選[12]。共發放調查問卷44 份，回收有效問卷41 份。圖2 所示的調查結果表明，實驗班學生對線上教學平臺的總體滿意度為70.73%，對線上教學資源的總體滿意度為95.12%，自我參與滿意度為87.80%，對混合式教學模式的滿意度高達97.56%。混合式教學使學生對化工原理的課程熱情度較增高，線上提供的教學資源有利于自主學習，課前預習的質量更高，學習得以效率提高。

圖2 問卷調查統計結果圖

2.2.2 訪談

實驗班隨機抽取10 名學生進行訪談，問題涉及學習通平臺的便捷性如何，線上教學資源是否存在不足，線下課堂及教學模式有哪些地方需要改進。學生對混合式教學模式均給予正面評價，反映線上布置學習任務預習效果較好，以手機作為學習工具也使課堂玩手機現象減少，線下課堂質量更高，對這一教學模式總體表示認可。但線上學習存在缺乏監督，不如課堂學習效率高；線上教學資源重點不突出，花費學習時間較多等問題，因此，課程組需加強線上教學素材、資源的優化，并監督學生保質保量完成線上學習任務，進一步提高線上教學質量。

3 結語

本課程組依托“學習通”網絡教學平臺自建了化工原理線上課程，構建、實施了線上線下混合式教學模式，并對實踐該模式后的教學效果進行了分析、評價。設置了實驗班和對照班作對比研究，對兩個班的期末考試成績進行了統計分析。結果表明，實驗班學生成績的及格率、優秀率及平均分均顯著高于對照班，且實驗班的線上成績與線下期末考試成績呈強相關，表明線上學習對線下學習具有促進作用，混合式教學使學生更好地掌握了化工原理課程相關知識，獲得更強的實踐能力，課程質量得到有效提升。采用問卷調查法，分析、研究了學生對網絡學習平臺、線上教學資源、混合教學模式及自我參與完成度的評價，實驗班學生對混合式教學模式的總體滿意度達到97.56%。訪談結果也表明該混合式教學模式得到學生的認可，教學效果良好。