化工設備機械基礎課程線上線下混合式教學改革與實踐

侯國安

銀川能源學院（寧夏銀川 750015）

化工設備機械基礎是銀川能源學院化學工程與工藝專業開設的一門專業核心課程，理論占40 學時，實驗8 學時。教材選用喻健良主編的《化工設備機械基礎》（大連理工大學出版社出版，第二版），該教材屬于國家精品課程教材。課程主要分為理論力學、化工設備材料、壓力容器設計、典型化工設備設計四大部分。化工設備機械基礎課程具有很強的工程實踐性，傳統教學課堂枯燥乏味，學生缺乏學習興趣，只是被動地記憶公式和內容。如何通過教學改革，提高教學質量成為亟需解決的問題。隨著“互聯網+”技術的發展，涌現了諸多網絡教學平臺，如“學習通”、“慕課堂”、“雨課堂”等，教學手段得到了空前的豐富，使線上線下混合式教學成為可能[1]。由此，對化工設備機械基礎進行了線上線下混合式教學模式改革。

1 線上線下混合式教學模式的必要性

傳統的化工設備機械基礎課程教學方法主要包括學生預習、教師課堂講授、學生課后做作業等。如今信息化已深入教學過程的方方面面，傳統教學模式已不能滿足教學要求，其不足突出表現在以下幾個方面。

1.1 學生預習效果不理想

教師任務布置下去，學生被動學習。對于應用型本科學生來說，學習自主性比較低，有些學生在課前會看看書，有些學生根本不預習，教師也無法監督，全靠課堂學習，可想而知學習效果會怎樣。

1.2 課堂氣氛沉悶，教學效果有待提升

預習效果不理想的直接后果是學生對課程內容理解不深，依靠教師課堂上的講解才能掌握教學內容。在教學過程中，學生始終處于被動接受知識的狀態，缺乏與教師的互動，導致課堂氣氛沉悶。

1.3 課后復習效果不理想

有些學生課后不認真復習，甚至書也不翻，僅靠課堂學習來理解知識點，寫作業時就很吃力，不理解題目的含義，既不愿意動腦筋，也不和同學交流探討，靠抄其他同學的作業來蒙混過關。長此以往，越來越學不懂，逐漸放棄對該課程的學習。傳統教學模式下，教師也沒有良好的方法和學生及時溝通，了解學生真實的學習情況，不能很好地做好教學工作。

2 線上線下混合式教學模式的優勢

混合教學模式將傳統教學和線上教學相結合，達到優勢互補的效果，挖掘了教師的教學潛力，調動了學生學習的主動性和積極性。

2.1 優化課程資源

傳統教學模式下，教師的教學資源主要是教材和各種參考書等，大多是紙面上的東西，不能形成豐富的實物圖像和繪聲繪色的影像資料。采用線上線下混合式教學模式后，網絡上大量的同類課程視頻、課件、習題集、試題庫等都成為了教師的可選項，經過挑選、整合及優化，極大地豐富了學生的學習內容，使教學質量得到了質的飛躍[2]。

2.2 及時獲得教學反饋

傳統教學模式下，對于學生的學習效果，教師不能及時進行定量評價，并且工作量很大，需要花費大量的精力和時間；采用線上線下混合式教學模式后，教學平臺大數據會及時反映出學生的學習效果，便于教師全面掌握學生的學習情況。

2.3 實現多種互動模式

傳統教學模式主要是課堂教學，形式單一；采用線上線下混合式教學模式，學生可以在課前預習，觀看微課視頻，提前掌握大部分課堂教學內容，課上主要采用討論、提問等方式教學，課堂氣氛熱烈，學生的求知欲強盛，實現了師生之間多種互動模式。

3 我校目前存在的問題

在學習化工設備機械基礎課程之前，學生對工廠里各種化工設備并不了解，只是通過電視、圖片等有所感性認識，大一的認識實習是到企業參觀，但也只是走馬觀花，聽聽流程講解，現場感受一下氣氛，對各種化工設備的結構和工作原理并不清楚。同一學期，還開設有化工原理課程，雖然也有換熱器、精餾塔等化工設備原理的講解，但僅限于課堂講授，缺乏實踐，所以本課程的授課有一定的難度，常常要通過大量的實物圖片及語言描述等讓學生有所理解。這門課實踐性很強，僅僅對理論知識和公式進行講解，很難培養學生的工程意識和責任心。另一方面，本課程涉及大量的工程力學知識和機械設計相關理論，出現了許多復雜的理論和公式，需要學生認真學習；在化工設備的設計、試驗、監測和使用方面都制訂了嚴格的國家或行業規范，學生學習起來枯燥乏味；化學工程與工藝專業的本科生，沒有學習過工程力學課程，面對大量記憶性較強的理論、公式、規范等內容，難以應對，同時，短時間內也無法適應課程的學習及考試難度[3]。

4 線上線下混合式教學改革與實踐

4.1 線上課程來源及概況

線上課程采用四川輕化工大學曾濤教授等講授的化工設備機械基礎課程MOOC 教學資源；采用學習通網絡平臺，教師可以將與課程相關的教案、大綱、日歷、測試題、復習題及相關教學視頻等課程資料上傳到該平臺。對于化工設備機械基礎這門課，教師已錄制了二十多個與課程相關的微視頻，學生可以在平臺上自學。例如，針對化工設備材料這一章的授課，教師上傳了相關教學視頻，使學生對前沿新型材料的一些特點及實用性有所了解；上傳了重點教學內容的微課視頻，便于學生提前預習。

4.2 線上教學的設計

線上教學主要有3 個環節，即課前預習、課中教學和課后復習，具體見圖1。

圖1 化工設備機械基礎線上線下混合式課堂教學流程

課前預習環節：主要采用線上教學平臺，如慕 課、學習通等。采用曾濤教授等講授的化工設備機械基礎MOOC 教學資源，其和所用教材內容相符，講解深入淺出，娓娓道來，能較好地滿足教學要求。主要采用學習通平臺對學生的學習情況進行管理。教師在學習通上發布經過挑選的課程相關MOOC、微視頻、測試題等，學生觀看每個視頻的時長、測試題的成績、課堂參與度等都會如實地記錄下來，并可以對學生的學習情況進行長期跟蹤，教師可以及時了解學生的學習情況，督促學生學習。和傳統預習方式相比較，通過學習平臺對學生進行學習管理更容易讓學生接受，學生不能偷懶，預習率大大提高。

課中教學環節：教師在備課過程中將一些不能下載的網絡資料嵌入到課件中，或者將一些內容以預習的方式讓學生自學。

課后復習環節：主要是學生在復習過程中的“內化吸收”。對于在課堂中未學會的知識內容、一些難點，可以通過QQ、微信等工具和老師及時溝通，教師會一一作出解答；對一些共性問題，教師可以在下次課中抽時間予以集中講解。有些針對學生問題的課程網絡資料可能很難搜集，這時老師可以錄制微視頻（如軸向拉伸與壓縮、剪切與圓軸扭轉等難點）嵌入到雨課堂或者通過翻轉課堂的方式推送給學生，方便學生反復多次觀看，提高學生自主學習的積極性。在線平臺上發布的作業練習，學生可以自主完成，還可以發布一些與生產實際相關的作業，讓學生盡可能用所學知識解決相關的工程實際問題，培養學生解決實際問題的能力[4]。

4.3 線上應用及評價

期末考試試卷中有50%內容來自線上課程，試卷體現了知識、能力、素質的融合，主要考核學生解決復雜問題的能力；部分題目與實際生產相關，主要考核學生解決實際問題的能力；部分題目有一定的難度，是對學生學習能力的一個拔高和挑戰。雖然試卷難度增加，但是學生的成績比以前有所提高，普遍能達到良好。學生普遍認為，每一堂化工設備機械基礎課都是一次對自己能力的挑戰，雖然非常緊張，但收獲很大。

4.4 線下教學

線下教學主要采用翻轉課堂、小組討論等方式，對課程中的難點進行講解和討論，對課程內容中的研究前沿和發展趨勢進行探討式學習。同時在教學中加入課程思政和“化工工程”理念，讓學生了解化工工程領域著名的科學家，他們的人生經歷及為國家作出的貢獻，以激發學生的民族自豪感，使學生產生愛國情懷，終身刻苦學習，為祖國的偉大事業奉獻終身[5]。

4.5 設計課堂教學內容的依據和方法

因為學生已經在課前預習過，基本掌握了課程內容，所以教師沒必要在課堂上重復講解，這就要求教師在課堂教學過程中遵循一些原則，只對難點、重點、學生容易忽視的問題進行講解。課前教師要對上課內容進行精心準備，主要涉及學科知識、未知知識、經驗知識。課堂上教師主要進行問題式教學，激發學生的學習興趣，比如通過提出問題，讓學生分組討論，歸納總結，進行小組匯報；針對課程的重難點問題布置作業，督促學生線上學習，線下完成作業；提出探討性問題，讓學生去圖書館或者利用各種網絡工具查閱資料，完成挑戰性作業。

4.6 課堂教學中融入課程思政

化工行業有一定的危險性，學生經常通過網絡得知各地企業發生的爆炸等一些傷害事故，心里自然會產生畏懼情緒，對所學專業有所抵觸，這時就需要教師對學生分析一些事故的原因，從根本上改變學生對化工企業的認識，讓學生喜歡這個專業，愛上這個專業，愿意為這個專業奮斗終身。

4.7 課后拓展環節

教師可以通過在線平臺布置一些理論測試、技能測試、資料查閱等任務，開拓學生的思維、提高解決實際問題的能力。通過在線平臺可以及時反饋學生的學習效果；學生完成實踐類任務后，可以上傳視頻，與老師、同學進行討論、分享成果和反思結果。

5 教學評價與效果

傳統教學評價方式主要是紙質作業、實驗、期末考試成績，注重的是試卷考試的結果。線上線下混合式教學注重過程性與技能性的考核，在化工設備機械基礎這門課中，線上的課前預習、在線測試、答疑等占成績的10%，線上及線下討論占成績的5%，實驗、實訓占成績的20%，課后的復習、拓展占成績的5%，課堂筆記占成績的10%，期末考試占成績的50%。2021年下學期開始對化學工程與工藝專業2019 級進行教學改革，所有學生的學習成績達到了75 分以上；2022年下學期化學工程與工藝專業2000 級所有學生的學習成績達到了78 分以上。通過兩屆學生的對比情況看，學生的學習主動性和積極性提高了，教學質量達到了改革目標。教學改革取得的成效增強了教師將改革持續下去的信心。

6 結語

線上線下混合式教學順應了時代發展的要求，踐行了“以學生為中心”的教學理念[6]。因為是問題式教學，可促進教師積極更新知識，提高科研創新水平；可增強學生的學習興趣，挖掘學生學習潛能，培養學生創新能力及終身學習能力；可促進大眾化本科高等教育體系的科學化、規范化，推動本科生創新創業能力和綜合素質的提高。