基于“SPOC+慕課堂+QQ 群”的化工設計概論課程在線教學模式創(chuàng)新

（常州工學院 化工與材料學院，江蘇 常州 213032）

“卓越工程師培養(yǎng)計劃2.0”和“新工科”是國家對教育的戰(zhàn)略性調(diào)整，工程專業(yè)認證使工程教育成為我國高等教育的重要組成部分[1].化工設計概論是一門讓學生將所學理論知識轉(zhuǎn)化為工程應用的實踐性課程.然而，化工設計概論傳統(tǒng)的教學模式——教師課堂講授，學生被動聽講[2]存在一定問題：（1）以知識單向傳遞的教師講授為主，教師與學生互動少；（2）學生自主學習動力不足；（3）理論教學與實踐脫節(jié)等問題[3].因此，化工設計概論教學模式亟需進行改革創(chuàng)新.

常州工學院化工設計概論課程應用“SPOC+慕課堂+QQ 群”進行翻轉(zhuǎn)課堂線上教學，創(chuàng)新了教學模式，運用了多種教學方法，實現(xiàn)了以學生為主體，師生雙向互動充分.學生主動學習理論教學，且與實踐相結(jié)合，取得了良好的效果.教學模式流程見圖1.

圖1 教學模式流程圖

翻轉(zhuǎn)課堂[4]是對傳統(tǒng)教學的翻轉(zhuǎn)，學生課前在課外自主學習相關(guān)知識，課堂時間通過問題解決、討論、辯論等形式進行知識的內(nèi)化.化工設計概論課程教研組采用了翻轉(zhuǎn)課堂使學生成為主角，學生在課前通過觀看SPOC 微課視頻學習課程內(nèi)容，準備預設問題答案，掌握課程要點，通過項目化作業(yè)形成工程思維，實現(xiàn)了“課前吸收，課堂內(nèi)化，課后深化”[5]的目標.

1 課前吸收

1.1 預設問題

教師建立課程學習QQ 群，每節(jié)課制定詳細的課堂內(nèi)容規(guī)劃，并發(fā)布在QQ 群（見圖2a）.同時，把本節(jié)課內(nèi)容要點整理成問題發(fā)給學生（見圖2b），讓學生有目標地學習.

圖2 課前發(fā)布教學計劃及預設問題

詳細的課堂內(nèi)容規(guī)劃使學生感受到平等與被尊重，也便于學生主動參與教學活動.預設問題除了有對記憶性知識點的考查，也有開放性問題，需要學生查閱文獻或調(diào)研、總結(jié)歸納才可完成，可以促進學生思考，進而得出獨到的見解.

1.2 微課視頻

教師在中國MOOC 網(wǎng)站建立了獨立SPOC，利用各種教學資源制作了PPT 及微課視頻，按教學進度通過SPOC 平臺向?qū)W生逐個推送.上課前，學生通過SPOC 微課視頻進行課程內(nèi)容的學習.微課視頻時長5～10 min，為學生創(chuàng)造了精熟（Master Learning）學習的機會[6].微課視頻受到學生的歡迎，視頻觀看完成度100%（見圖3a）.學生多次回看SPOC 微課視頻（見圖3b）.因為學生需要查找預設問題答案，所以學生反復觀看視頻，翻閱教材，以查找、思考、總結(jié)、提煉問題的答案，進而做到了主動學習.

圖3 學生視頻觀看完成度及多次觀看SPOC 視頻情況

1.3 項目化作業(yè)

化工設計概論課程工程特色重、實踐性強，因此宜采用項目教學法[7].項目教學法以完成工程設計成品為中心，對教學內(nèi)容進行重組，可以培養(yǎng)學生的工程實踐能力，實現(xiàn)理論教學與實踐相結(jié)合.課程項目化作業(yè)所選的設計題目為“設計一個車間，實現(xiàn)以98%硫酸為原料，稀釋生產(chǎn)20 kt/a 30%的硫酸”，要求學生完成初步設計階段的設計成品.化工廠初步設計階段的設計成品包括：初步設計說明書、總平面布置圖、工藝物料流程圖、管道儀表流程圖、車間設備布置圖、主要設備裝配圖等.

教師根據(jù)設計程序、設計成品完成的先后順序?qū)滩膬?nèi)容進行重新組合，開展模塊化教學.課程以《化工設計概論》（2 版）為教材.該教材共分12 章，其中“第8 章 向非工藝專業(yè)提供設計條件”和“第12章 計算機輔助化工設計”2 個章節(jié)內(nèi)容貫穿設計全過程，且第12 章內(nèi)容已在先導課程——化工軟件應用中完成學習，故這2 個章節(jié)不單獨講解，而是在第1～10 章穿插講解或應用.其余10 個章節(jié)分成8 個模塊，每個模塊對應1～2 個項目化作業(yè)（見表1）.每個項目化作業(yè)對應1～2 個設計成品.學完1 個模塊，即需完成相應設計成品的初稿.學生學完全部模塊，對所有設計初稿進行改進，匯總后就完成了整個項目的全部設計成品.

以工程應用為導向，授課教師在講授模塊內(nèi)容前，先布置對應模塊的項目化作業(yè)，即完成與該模塊內(nèi)容相關(guān)的設計成品.如模塊一包括第0～2 章，這個模塊是講解化工設計的基礎(chǔ)知識以及項目、工程與設計的關(guān)系，因此在上課前教師布置了“作業(yè)1：對國內(nèi)外工程公司調(diào)研”，調(diào)研工程公司的資質(zhì)、業(yè)績等，使學生了解了工程項目建設全周期，并掌握了化工設計在工程中所處的地位，進而建立起對化工設計的興趣.接下來，在講授模塊二“第3 章 工藝流程設計”時，預先布置“作業(yè)2：對該項目進行工藝流程設計并繪制方框流程圖、工藝流程草圖”，作業(yè)2 是初步設計說明書內(nèi)的重要內(nèi)容，也是完成工藝物料流程圖以及管道儀表流程圖這2 個設計成品的必要條件.在講授模塊三“第4 章 物流衡算與熱量衡算”前，課前布置“作業(yè)3：對該項目進行物料衡算與熱量衡算，制作物料平衡表；作業(yè)4：結(jié)合作業(yè)2 與作業(yè)3，繪制該項目的工藝物料流程圖”，這符合設計工作順序.在工藝流程設計（模塊二）、工藝計算及設備選型（模塊三、模塊四）完成后才能進行車間設備布置圖的繪制.因為設計成品“廠區(qū)總平面圖及車間設備布置圖”具有諸多相似之處，并且工藝專業(yè)在進行車間設備布置時需要與總圖專業(yè)溝通，以確保車間在廠區(qū)總平面圖上有相應的位置，因此把“第11 章 工廠選址及總平面布置設計”與“第6 章 車間設備布置”作為一個模塊，即模塊五進行講解，并把廠區(qū)總平面圖與車間設備布置圖的繪制作為1 個作業(yè)，即作業(yè)7.

表1 教學內(nèi)容重組與項目化作業(yè)

3～5名學生形成一個設計小組，以項目化作業(yè)為驅(qū)動力，在完成作業(yè)的過程中做到既分工又合作，有益于訓練學生的團隊協(xié)作能力.項目化作業(yè)在課前發(fā)給學生，這使設計小組在完成SPOC 微課視頻學習的同時思考如何完成設計成品.學生在完成設計時難免會有疑惑，經(jīng)小組討論后有些問題得到解決，有些問題需要教師解惑，進而向教師發(fā)問.學生經(jīng)過努力，對所學內(nèi)容有所明白又有所疑惑時，教師再進行啟發(fā)與釋疑才會有更好的效果，這也是啟發(fā)式教學的源頭.學生通過SPOC 微課視頻的觀看和教材的查閱，準備預設問題答案，這使學生對所學內(nèi)容有所明白；項目化作業(yè)是所學理論的工程應用，是理論與實踐的結(jié)合，完成項目化作業(yè)的過程使學生又有所疑惑，這時進行啟發(fā)教學最有成效.

2 課中內(nèi)化

2.1 慕課堂簽到

上課前15 min，開啟慕課堂簽到，保證學生出勤率.

2.2 互動問答+SPOC 測試

上課時，教師首先講解重點難點，然后對預設問題進行提問，完成對課程要點的復習.然后，在QQ群預設問題問答環(huán)節(jié)結(jié)束后，教師將提前準備好的測試題在SPOC 平臺上發(fā)布.這既可督促學生緊跟課堂進度，也做到了課上及時對所復習內(nèi)容進行測試，以鞏固學習成果，并查缺補漏.最后，學生就在完成項目化作業(yè)過程中遇到的問題向教師發(fā)問，教師針對問題進行答疑解惑.

通過教師提問預設問題，學生給出問題答案，實現(xiàn)了“教師問，學生答”.學生向教師就項目化作業(yè)中的疑惑進行提問，實現(xiàn)了“學生問，教師答”.教學的過程本質(zhì)上就是交往的過程，這個交往就是交流和對話，沒有對話就沒有交流，沒有交流就沒有真正的教育[8-9].預設問題問答和項目化作業(yè)答疑實現(xiàn)了師生的雙向交流和對話，提高了互動率.

2.3 五星評級+搶答+隨機點名

在預設問題問答環(huán)節(jié)，教師采用類似淘寶模式的五星評級制度，根據(jù)學生的答案質(zhì)量給予五星評級.這種評級式的即時反饋給學生正激勵，提高了學生的獲得感，學生積極參與課堂教學，課堂氛圍活躍.在課下，學生通過對SPOC 微課視頻及教材的主動學習已掌握大部分問題的答案，所以期望在課上得到展示的機會.

為保證更多學生獲得參與課堂的機會，預設問題問答環(huán)節(jié)采用搶答與慕課堂隨機點名相結(jié)合的方式.搶答可發(fā)揮學生的主觀能動性，進而提高學生學習的積極性；慕課堂隨機點名讓更多的學生有機會參與其中，并鞭策學生能時刻緊跟課堂進度.

3 課后深化

課后，學生對項目化作業(yè)進行小組討論并完善，加深對工程建設的理解，通過將化工設計的理論知識與項目化作業(yè)完美結(jié)合，使設計成品更完整、規(guī)范，制作PPT 及視頻展示設計成品，進而提高化工設計能力.教師認真批改作業(yè)，對學生的創(chuàng)造性思維給予肯定，保證學生在學習的過程中將知識進行轉(zhuǎn)化，遴選質(zhì)量較好的作業(yè)進行分享.既肯定每一個作業(yè)的好，又指出作業(yè)中存在的共性問題，并針對這些共性問題錄制視頻并發(fā)布在SPOC 平臺，對問題進行分析、撥正，與學生共同探討，及時對學生的疑問進行解答.通過項目化的作業(yè)可以幫助學生進一步鞏固所學的知識，實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)了學生的工程意識.另外，教師將信息技術(shù)中的數(shù)據(jù)運算和圖紙分析加入教學內(nèi)容，幫助學生運用模擬軟件開展高效率的工程設計，同時分享化工設計最新進展，供學生選學，以實現(xiàn)設計理念與時俱進.

4 結(jié)語

基于“SPOC+慕課堂+QQ 群”的翻轉(zhuǎn)課堂線上教學，通過“課前吸收、課中內(nèi)化、課后深化”3 步實現(xiàn)了以學生為學習過程的主體，而教師充當引導者、解惑者的角色，開展了模塊化教學、項目教學、啟發(fā)式教學，取得了較好的教學效果.這種新的教學模式通過“預設問題問答+項目化作業(yè)答疑”強化了師生互動，提高了學生自主學習的主動性；通過問答環(huán)節(jié)“五星評級”制度提高了學生學習和參與課堂的積極性；通過“項目化作業(yè)”加強了理論與實踐的結(jié)合.