在線教學平臺在“化工原理實驗”教學中的實踐探索

趙 娟*

（五邑大學生物科技與大健康學院 廣東 江門 529020）

隨著互聯網、云計算、大數據等現代信息技術的發展，教育數字化成為推動教育變革和創新、促進教育高質量發展的重要途徑[1-2]。課堂作為教育的主陣地，將數字化資源與課堂教學相結合，推動數字化信息技術在課堂教學中的運用，是推動課堂教學質量提升的關鍵環節[3]。化工原理實驗課程是一門專業基礎實踐性必修課程，以化工單元操作的原理和過程為主要研究對象，具有基礎性、實踐性和工程性較強的特點[4]。當前的課堂教學存在學生預習途徑有限、不能提前熟悉實驗設備、實驗操作不規范和操作訓練強度不足、自主學習和主動思考不足等問題。為此，我們依托超星學習通在線教學平臺和虛擬仿真在線教學平臺，對教學內容、教學方法和評價體系進行改革探索，將課堂教學和線上學習資源進行有效結合，開展“線上+線下”混合式教學，為學生創造更多學習和鍛煉的機會，達到增強學生科學思維和工程實踐能力的目的。

1 課程教學面臨的問題

1.1 預習資源少，學生學習主動性不強，預習效果不好

化工原理實驗的預習過程對于學生理解化工專業理論知識、掌握實驗和設備的基本原理、實驗操作和技術、數據的處理與分析等非常重要。目前學生預習實驗主要通過學習實驗教材和講義進行，不利于學生多方面地了解實驗；對實驗設備與操作的了解和認識也只能通過教材和講義上的設備圖和實驗流程圖來完成，學生很難真正認識實驗裝置，理解操作過程。此外，實驗預習效果的評價途徑僅為預習報告，學生在撰寫預習報告時多是照抄實驗講義的內容，預習報告流于形式，無法激發學生的學習主動性，導致預習效果很不理想。

1.2 實驗教學過程中工程能力訓練不足

實驗課程教學學時有限，且通常為多名同學共同完成實驗，導致學生沒有充分的時間和機會進行實驗操作，不利于學生工程實踐能力的提高。

1.3 課程考核評價形式無法真實體現學生的學習效果

對于現有的考核評價體系，實驗成績主要由平時表現成績和實驗報告成績組成。平時表現成績由預習報告、課堂表現和實驗操作三部分按照一定比例構成。預習報告存在簡單抄寫講義的情況，而課堂表現和實驗操作由于多人一組，教師在實驗過程中忙于各處指導，不能真正對每一名學生的操作及分析解決問題能力進行客觀評價，不利于激發學生的學習積極性。

2 在線教學平臺在課程中的實踐

超星學習通是集教學資源、課程、測評及交互一體的移動APP，可利用作業、課堂互動、簽到、課程音視頻、章節測驗、PBL、章節學習次數、討論、閱讀、直播、考試和線下等功能開展各種線上教學活動和教學效果評價，非常適用于混合式教學[5]。虛擬仿真技術是采用全新的智能設備及虛擬環境來模擬教學對象，幫助學生能通過多感官來系統的認識學習對象，從而加深對相關知識的理解和掌握[6]。化工虛擬仿真線上教學平臺包含安全生產（安全理論、實驗室安全、工藝安全）、工藝仿真（冷態開車、正常停車和事故處理）和工藝參數調整（單一參數調整、綜合參數調整）等多個虛擬仿真模塊，可對化工過程的各個單元操作和設備進行仿真，對化工廠實際生產環境進行模擬。基于超星學習通教學平臺和虛擬仿真教學平臺，化工原理實驗課程引入“線上+線下”混合式教學方式，發揮“線上”教學內容直觀、可重現、教學信息收集、整理便捷，“線下”教學互動性強、針對性強的優勢，改善當前化工原理實驗教學中面臨的問題，進一步提高教學質量教學，實施方案如圖1 所示。

圖1 化工原理實驗課程“線上+線下”混合式教學改革模式

首先，建設涵蓋實驗講義、實驗視頻、數據記錄及處理方法、思考題等多種類型資料的內容豐富的線上教學資源，以任務驅動的方式引導學生線上自學，幫助學生深入了解實驗。以實驗視頻為例，實驗視頻通過圖像和音頻形式對每個實驗項目的實驗原理、實驗設備、實驗操作、數據采集和分析處理進行介紹，相比文字更加直觀、易懂和有趣，提高學生的學習積極性和興趣。線上自學與線下預習相結合，加深對理論知識和實驗方法的理解和掌握，在學習中發現問題，帶著問題進入實驗室。設置每個實驗項目的預習考試題庫，可抽取考題進行線上考試，真實掌握學生的預習效果[7]。

其次，引入虛擬仿真在線平臺，線上仿真操作與線下實體實驗操作相輔相成，虛實結合，促進實體實驗教學質量的提高和工程實訓能力的提高。線上開展仿真實驗，無時間、地點限制地再現真實生產流程，保證每一名學生都能進行實踐訓練，彌補學生實體動手操作時長不夠的缺憾；通過立體化、實物化的畫面呈現，增強學生的感知力，對工程設計、儀表控制、閥門和泵等組件形成直觀的認識，掌握實驗設備的內部構造，結合線下實體實驗操作，深刻理解化工過程的工藝流程，強化工程思維，提升工程實踐學習質量。

此外，構建多元化考核評價體系，可更為科學客觀地反映學生的學習效果。多元化考核評價體系包括對課前預習、小組任務、課堂討論、實驗報告和期末實操的考核，其中課前預習和小組任務進行線上考查，課前預習主要考查學生線上資源學習情況、仿真實訓情況和線上預習考試情況；小組任務包括實驗操作、小組討論和實驗視頻錄拍，以分組任務模式（PBL）完成線上考核評價，評價結果由教師評價和組內評價共同決定；課堂討論通過教師與學生課堂上的互動交流考查學生對知識的掌握情況；實驗報告考查學生的數據分析處理的能力，期末實操考查學生的動手實踐能力。通過多維度的考核評價項目，形成了以過程性評價和形成性評價為主，總結性評價為輔的評價策略，使總評成績更客觀地反映學生對理論知識的掌握程度與綜合實踐能力。

基于超星學習通在線教學平臺，課前預習階段可采用線上線下相結合的混合式學習方式，讓學生更高效地學習實驗相關理論知識。教師將課程資源收集整理并上傳到超星學習通平臺，課程資源包括各實驗項目的講義、視頻、數據記錄與處理方法、思考題和試題等。教師在學習平臺上發布實驗項目的預習任務點，引導學生有針對性地在線上進行自主學習。按照任務點的要求閱讀實驗資料和觀看實驗視頻，掌握實驗相關基礎理論知識，熟悉實驗流程、設備構造和操作方法，明確數據記錄和處理方法。實驗資源可反復多次觀看學習，后臺會對學生的學習情況進行實時統計。線上預習后，學生在線下撰寫實驗報告，進一步加深對實驗內容的理解。為了檢驗學生的課前預習效果，了解學生學習的難點，教師可在線上題庫中抽取考試題目，制作成試卷給學生進行線上考試，通過對考試結果的整理和分析，幫助教師在線下針對性地對學生知識掌握的薄弱環節進行重點講解。

利用虛擬仿真在線平臺，學生在進入課堂開展實體設備的實驗操作前后，可在虛擬仿真在線教學平臺在線反復運行仿真軟件，進行實驗項目的虛擬操作練習，加深對化工單元操作和設備，以及化工工藝流程的基本原理和操作方法的理解，仿真實驗配套的操作指導評價系統可對學生的仿真操作過程進行評價，提高學生的實驗操作和工程實踐能力。例如，針對實驗項目“篩板精餾塔精餾實驗”，在開展實體設備的實驗操作前，教師在虛擬仿真平臺上發布安全意識培訓和設備拆裝的實驗任務，學生在完成實驗任務的過程中身臨其境地了解化工廠基本安全規范和技術要求、精餾設備的基本結構組成及其工作原理，鍛煉精餾設備結構的實際拆裝動手操作能力。在開展實體設備的實驗操作后，教師發布精餾過程事故模擬操作和工藝參數調整模擬操作的實驗任務，學生通過線上仿真操作，加深對精餾過程工藝流程的理解，提高對精餾過程的實踐操作能力和事故處理能力。

課后，超星學習通和虛擬仿真線上平臺后臺系統會對學生線上資源學習、線上預習考試、小組任務和仿真實訓等多項線上學習活動的學習情況進行統計，給出每位學生各線上學習活動的分數，幫助教師了解和監督學生的過程性學習表現。通過設置線上學習活動評價項的權重比例，線上平臺系統可統計出每位學生的綜合得分，對學生進行多元化過程性評價，提高學生考核評價的科學性和合理性[8]。

3 結語

隨著互聯網技術的不斷發展，數字化教學逐漸進入課堂。化工原理實驗課程通過“線上+線下”混合式教學實踐，在超星學習通線上教學平臺建設豐富的線上教學資源，依托虛擬仿真實驗教學資源，以任務驅動的方式組織學生開展線上自主學習，完善線上線下考核評價體系，進一步提升實驗教學質量和提高學生的工程實踐能力。