基于“雨課堂”下的化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)方法研究*

成春春，趙啟文

(青海大學(xué)化工學(xué)院，青海 西寧 810016)

《化學(xué)反應(yīng)工程》是化學(xué)工程與工藝與能源化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心專(zhuān)業(yè)課程，研究對(duì)象是化學(xué)反應(yīng)中的工程問(wèn)題，主要研究化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中速率變化、傳遞規(guī)律及其對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響，從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、選型計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、工業(yè)放大[1-2]。該課程會(huì)涉及到抽象的物理模型、復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型、繁瑣的公式推導(dǎo)和計(jì)算，在學(xué)習(xí)中，學(xué)生普遍感到理論抽象、計(jì)算繁瑣，很多學(xué)生認(rèn)為《化學(xué)反應(yīng)工程》是大學(xué)中最難學(xué)習(xí)的課程之一[3]，特別是對(duì)“氣固相催化反應(yīng)中固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)”、“縮芯模型的總體速率”以及“非理想模型反應(yīng)器的計(jì)算”這些知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生普遍掌握的不太理想。

近年來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展，課程內(nèi)容也在不斷地增加、更新，如何提高學(xué)生對(duì)《化學(xué)反應(yīng)工程》課程的興趣和參與度，鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中強(qiáng)化理解和應(yīng)用反應(yīng)工程解決實(shí)際問(wèn)題的能力，起到教學(xué)相長(zhǎng)的效果，顯得尤為重要。而“雨課堂”的教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教師單向授課模式相比，加入了更多的師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，例如投票、彈幕和單選題、多選題、主觀(guān)題、群公告等功能，目的是將學(xué)生作為課堂的主體，更多地、主動(dòng)地參加思考和討論，提高學(xué)生的課堂參與度。

1 通過(guò)“雨課堂”提高學(xué)生的參與度

教育部部長(zhǎng)陳寶生同志曾說(shuō)過(guò)“學(xué)生在聽(tīng)‘死理論’時(shí)，沒(méi)有溫度、沒(méi)有觸感、沒(méi)有質(zhì)量，這樣的課學(xué)生不愿意聽(tīng)”。而《化學(xué)反應(yīng)工程》這門(mén)課程本身理論知識(shí)點(diǎn)偏多，公式繁瑣，需要記憶的內(nèi)容很多，在傳統(tǒng)授課時(shí)，學(xué)生普遍反映課程難以學(xué)懂?；瘜W(xué)反應(yīng)工程課程的核心在于引導(dǎo)學(xué)生積極討論、自由思考，通過(guò)間歇釜式反應(yīng)器、連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器等幾類(lèi)不同反應(yīng)器中的理論講解，學(xué)習(xí)和解決反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)、反應(yīng)器設(shè)計(jì)等生產(chǎn)實(shí)際中的工程問(wèn)題。但是在實(shí)際的教學(xué)的過(guò)程中，受限于課堂大小、教室硬件條件、上課學(xué)生人數(shù)等因素，很多時(shí)候無(wú)法設(shè)置學(xué)生自由討論環(huán)節(jié)[3]。目前一般的合班課程基本上還是以教師講解為主，學(xué)生直接接受教師的分析結(jié)果，學(xué)生被動(dòng)地接受新內(nèi)容，存在學(xué)生上課玩手機(jī)、睡覺(jué)等現(xiàn)象，學(xué)生的主觀(guān)參與程度不高，沒(méi)有將自己當(dāng)成上課的主體，無(wú)法從真正意義上提高學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)工程的課程興趣。某些小班課程，雖然我們也進(jìn)行了“翻轉(zhuǎn)課堂”、“CDIO教學(xué)模式”[3]等不同的教學(xué)手段，但這類(lèi)授課方式也只是讓小部分的同學(xué)參與了課堂教學(xué)中，大部分的同學(xué)仍然游離在課堂之外。

而借助“雨課堂”這類(lèi)教學(xué)手段，教師和學(xué)生之間會(huì)搭建起一座無(wú)形的橋梁。教師不在是單純地講課，僅僅作為一個(gè)引領(lǐng)者，帶領(lǐng)學(xué)生積極思考、不斷交流的，學(xué)生將成為課堂的主體。

通過(guò)“黑板+PPT+移動(dòng)終端”將會(huì)帶來(lái)全新的課程體驗(yàn)，學(xué)生們課上可以隨時(shí)查看課件，點(diǎn)擊不明白的知識(shí)點(diǎn)，給老師發(fā)消息、發(fā)彈幕、投稿，學(xué)生可以隨時(shí)將自己的想法以彈幕或者投稿的形式發(fā)送在大屏幕顯示。這種方式有利于同學(xué)們的思想溝通，和教師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)，對(duì)某些“內(nèi)向”、不自信的同學(xué)，這樣的溝通方式顯得尤為重要，真正做到大班教學(xué)也能人人都能發(fā)言。授課教師也可以根據(jù)大家的反饋了解學(xué)生們的想法和思路，對(duì)共性問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)和解答。

“雨課堂”已經(jīng)有了學(xué)生進(jìn)入課堂的考勤數(shù)據(jù)，不需要教師拿著花名冊(cè)浪費(fèi)時(shí)間進(jìn)行點(diǎn)名，當(dāng)然教師還可以通過(guò)隨機(jī)點(diǎn)名以及發(fā)紅包的方式，來(lái)提高學(xué)生的專(zhuān)注度，真正做到把手機(jī)最為學(xué)習(xí)的一種工具。

另外，教師可以限時(shí)發(fā)布測(cè)試題在課堂上及時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行測(cè)試，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)顯示學(xué)生的答題結(jié)果統(tǒng)計(jì)，對(duì)于大部分同學(xué)都存在的問(wèn)題教師可以重點(diǎn)講解，在每節(jié)課后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)整節(jié)課的答題情況作一匯總和分析，可以看出每個(gè)學(xué)生的答題正確率和答題時(shí)間，評(píng)出“優(yōu)秀學(xué)生”和“預(yù)警學(xué)生”，這樣教師也可以在課后或者下一次課的時(shí)候及時(shí)并著重關(guān)注這類(lèi)“預(yù)警學(xué)生”，分析原因，提出改進(jìn)意見(jiàn)，而不至于到學(xué)期末才能知道其實(shí)部分學(xué)生根本沒(méi)有“用心學(xué)”，或者課程內(nèi)容太難，他們無(wú)法掌握。

2 借助“雨課堂”拓展教學(xué)內(nèi)容

通過(guò)近幾年課堂教學(xué)的改革，我們老師也在不斷的創(chuàng)新教學(xué)方法，改善教學(xué)手段，除了課堂上進(jìn)行理論知識(shí)的講解外，教師可能會(huì)在課前、課后補(bǔ)充更多的資料給學(xué)生閱讀和參考。但是教師只能聽(tīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)布置問(wèn)題、郵箱、QQ、微信等通訊工具與學(xué)生溝通，但這樣的方式無(wú)法讓老師知曉學(xué)生到底有沒(méi)有下載、是否進(jìn)行預(yù)習(xí)或者復(fù)習(xí)、有沒(méi)有不懂的問(wèn)題等。教師對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)情況無(wú)法把握，不能得到及時(shí)、詳細(xì)以及真實(shí)的反饋，老師和同學(xué)無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，這也就制約了課堂教學(xué)的效果。

借助“雨課堂”平臺(tái)，教師能夠監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，包括學(xué)習(xí)時(shí)間、提出的問(wèn)題、標(biāo)記不懂的PPT內(nèi)容、給教師的留言等，為教師備課提供了非常好的參考意見(jiàn)，更能精準(zhǔn)的制作課件和教學(xué)計(jì)劃，提高教學(xué)效率。

借助“雨課堂”平臺(tái)，教師可以下達(dá)相關(guān)教學(xué)課題任務(wù)，小組自由選擇課題進(jìn)行研究，課后通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，將課題形成小組成果性展示。在第五章《固定床氣-固相催化反應(yīng)工程》中，我們將第八節(jié)的內(nèi)容“催化反應(yīng)過(guò)程進(jìn)展”作為課題任務(wù)布置給學(xué)生，讓學(xué)生分組進(jìn)行資料的收集、整理、制作成PPT，在下次課上進(jìn)行小組課題分享，針對(duì)分享課題進(jìn)行生生互動(dòng)、師生互動(dòng)，解答問(wèn)題，學(xué)生在交流分享的過(guò)程當(dāng)中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的學(xué)習(xí)和拓展。

化學(xué)反應(yīng)工程的教學(xué)內(nèi)容在2018年修訂新大綱時(shí)，由64學(xué)時(shí)修改為48學(xué)時(shí)。由于學(xué)時(shí)數(shù)的減少，教學(xué)內(nèi)容也做了相應(yīng)的調(diào)整，其中第六章《氣-液反應(yīng)工程》不再講述，但這部分內(nèi)容對(duì)于化學(xué)工程與工藝的同學(xué)來(lái)講比較重要，特別是在第八學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，因此我們利用“雨課堂”平臺(tái)提供了教師上課的課件、作業(yè)、思考題等，讓有需要的學(xué)生能更好的自習(xí)這一部分的內(nèi)容。

另外，青海大學(xué)的學(xué)生生源有強(qiáng)有弱，學(xué)生能力也參差不齊，所以在有限的課堂教學(xué)中為了讓大多數(shù)同學(xué)理解教學(xué)內(nèi)容，掌握教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，就沒(méi)有太多的時(shí)間拓展教學(xué)深度。因此，為了能讓部分學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生能打開(kāi)眼界、拓展思維，更好地學(xué)習(xí)《化學(xué)反應(yīng)工程》這門(mén)課程》，我們通過(guò)“雨課堂”平臺(tái)發(fā)布其他高校錄制好的慕課、微課鏈接，讓學(xué)生可以多學(xué)習(xí)其他高校教師的講課視頻，教學(xué)方法和手段。

3 優(yōu)化考核方式

現(xiàn)有的教學(xué)模式中，最終成績(jī)的評(píng)定為平時(shí)成績(jī)?yōu)?0%，期末成績(jī)占70%，平時(shí)成績(jī)主要以考勤、作業(yè)為主，期末考核方式以紙質(zhì)試卷考核為主。學(xué)生的平時(shí)作業(yè)存在抄作業(yè)的現(xiàn)象，而考勤也存在學(xué)生人在課堂，心在手機(jī)上的問(wèn)題，平時(shí)成績(jī)的評(píng)定無(wú)法真正衡量一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)。而一些學(xué)生在課堂上的思考、回答和提問(wèn)過(guò)程沒(méi)有被計(jì)入考核范圍內(nèi)，有的學(xué)生在課堂上不認(rèn)真聽(tīng)講，不積極發(fā)言，但他通過(guò)期末之前的一段時(shí)間“抱佛腳”，可能也可以獲得比較理想的成績(jī)，這對(duì)于課堂積極聽(tīng)講、認(rèn)真思考的同學(xué)并不公平，因此需要一種更加有效的考核機(jī)制來(lái)解決這類(lèi)問(wèn)題[5]。

目前我們將最終的考核方式修改為：平時(shí)成績(jī)占30%，期中考試占30%，期末成績(jī)占40%，借助“雨課堂”平臺(tái)，教師將課前提問(wèn)成績(jī)、在線(xiàn)學(xué)習(xí)成績(jī)、課堂表現(xiàn)成績(jī)、在線(xiàn)測(cè)試成績(jī)、任務(wù)完成情況等都納入到學(xué)生平時(shí)成績(jī)的評(píng)定當(dāng)中。并且增加了期中考試這一環(huán)節(jié)，也能在學(xué)期的中間階段更及時(shí)的了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，以便對(duì)后期的教學(xué)進(jìn)行調(diào)整和完善。同時(shí)，在“雨課堂”平臺(tái)下學(xué)生和學(xué)生的評(píng)價(jià)可以隨時(shí)進(jìn)行，學(xué)生對(duì)教師的教學(xué)也可以進(jìn)行時(shí)時(shí)評(píng)價(jià)和反饋。這樣得到多方面的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，促進(jìn)教學(xué)動(dòng)態(tài)性發(fā)展。

4 課程建設(shè)成效

在2018-2019學(xué)年春季學(xué)期中，《化學(xué)反應(yīng)工程》共有3個(gè)專(zhuān)業(yè)，9個(gè)班級(jí)，共356個(gè)學(xué)生，其中應(yīng)用化學(xué)20162班共38名學(xué)生采用“雨課堂”教學(xué)，其余8個(gè)班級(jí)采用傳統(tǒng)授課模式。

在本學(xué)期課程的48學(xué)時(shí)教學(xué)中，學(xué)生主動(dòng)發(fā)送彈幕505條，充分體現(xiàn)了學(xué)生的參與熱情，本學(xué)期教師共上傳課件 16次，相關(guān)參考資料6個(gè)。學(xué)生閱讀下載率為100%，標(biāo)記不懂PPT頁(yè)面數(shù)共計(jì)85頁(yè)，課后留言35條。本學(xué)期共設(shè)計(jì)單元考核3次，期中考試1次，分別在課堂教學(xué)中發(fā)布，學(xué)生答題率為99.9%，最終通過(guò)“雨課堂”自動(dòng)形成平時(shí)學(xué)習(xí)成績(jī)匯總表。

在期末考核中，最終總評(píng)成績(jī)中應(yīng)用化學(xué)20162的成績(jī)比較突出，60分以下僅有一名學(xué)生，平均分達(dá)到了76.3分，90分以上的3人，而其他8個(gè)班的不及格人次達(dá)到了7～8人/班，平均分都在68～72之間。而且該班的總評(píng)成績(jī)是用平時(shí)的表現(xiàn)和課堂思考校準(zhǔn)了最終總成績(jī)，使得考核方式和結(jié)果更加科學(xué)合理。排名靠前的學(xué)生，基本是課堂認(rèn)真思考、積極回答問(wèn)題的同學(xué)。指望臨時(shí)抱“佛腳”、死記硬背同學(xué)的分?jǐn)?shù)被相應(yīng)壓低，這也就更加符合教學(xué)規(guī)律。

5 結(jié) 語(yǔ)

基于雨課堂的混合式教學(xué)模式較傳統(tǒng)面對(duì)面授課、在線(xiàn)學(xué)習(xí)和反轉(zhuǎn)課堂更加智能化、精細(xì)化和便捷化[6]。通過(guò)在《化學(xué)反應(yīng)工程》課程中應(yīng)用雨課堂智慧平臺(tái)，教學(xué)效果顯著，學(xué)生在課堂上的參與程度明顯提高，能積極關(guān)注在雨課堂中發(fā)布的消息，能主動(dòng)快速的完成在線(xiàn)測(cè)試和問(wèn)題討論。從教師的角度看，可以更加全面、清楚的把握學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的數(shù)據(jù)化和客觀(guān)化。從考核結(jié)果看，總評(píng)成績(jī)結(jié)合了平時(shí)的表現(xiàn)和課堂思考，使得考核方式和結(jié)果更加科學(xué)合理，符合教學(xué)規(guī)律。