《化工原理》智慧課堂教學(xué)模式改革探索

呂東燦，李鑫，胡曉娟，孟彥羽，王麗霞

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，河南鄭州 450002）

隨著互聯(lián)網(wǎng)對(duì)教育行業(yè)的不斷滲透，線上線下教育相互學(xué)習(xí)，使得學(xué)習(xí)場景和教學(xué)場景逐漸突破了時(shí)間和空間的束縛，知識(shí)獲取方式更為靈活。 在2018 年全國教育信息化工作會(huì)議上，教育部副部長強(qiáng)調(diào)，努力構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下的人才培養(yǎng)新模式、發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的教育服務(wù)新模式、探索信息時(shí)代教育治理新模式，努力讓教育信息化2.0 變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)[1]。 《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020 年）》也明確指出：“不斷優(yōu)化高等教育結(jié)構(gòu)，優(yōu)化學(xué)科專業(yè)、類型、層次結(jié)構(gòu)，促進(jìn)多學(xué)科交叉和融合。 重點(diǎn)擴(kuò)大應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才培養(yǎng)規(guī)?！?。 2020 年，國家發(fā)改委、教育部等聯(lián)合發(fā)文提出要大力發(fā)展融合化在線教育，形成良性互動(dòng)格局[2]。 在線教育的要點(diǎn)是“線上線下融合”，該政策的提出使得在線教育即將進(jìn)入新紀(jì)元。

作為典型的高等農(nóng)林院校，我?！痘ぴ怼返氖谡n對(duì)象是應(yīng)用化學(xué)、生物技術(shù)、生物工程、食品工程和制藥工程等專業(yè)，涉及四個(gè)學(xué)院五個(gè)專業(yè)。 《化工原理》是一門屬于工程科學(xué)的基礎(chǔ)核心課程，是綜合運(yùn)用物理、數(shù)學(xué)和化學(xué)等基礎(chǔ)技術(shù)分析和解決化工生產(chǎn)過程實(shí)際問題的一門學(xué)科[3]，是自然領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)向工程科學(xué)過渡的入門課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決化工單元操作中實(shí)際問題的能力[4]，倡導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀和榮辱觀。 該課程教學(xué)水平的高低，對(duì)化工及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生的業(yè)務(wù)素質(zhì)和工程能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用[5]。 因此，線上線下混合式智慧課堂教學(xué)模式的建設(shè)具有重要的意義。

1 《化工原理》課程教學(xué)現(xiàn)狀

本課授課對(duì)象為大學(xué)二年級(jí)或三年級(jí)學(xué)生，他們經(jīng)過專業(yè)學(xué)習(xí)已獲得了一定的專業(yè)知識(shí)，思維活躍，但化工基礎(chǔ)薄弱，工程思維能力較差，而化工原理是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，所面臨的是大量的工程實(shí)際問題，只有在錯(cuò)綜復(fù)雜的諸多影響因素中，抓住主要矛盾并進(jìn)行合理簡化，才能找到解決實(shí)際問題的正確途徑。 因此，本課程的學(xué)習(xí)， 不能采用與自然科學(xué)一樣的理論思維方法，需要引入工程化實(shí)際應(yīng)用的概念來分析解決問題，而工程化概念正是學(xué)生所缺乏的。 化工原理教研組根據(jù)授課學(xué)生的特點(diǎn)，購買了多套虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件，但在使用上與課程知識(shí)的結(jié)合度不夠緊密，融合性不夠好。

在工科院校中由于有專業(yè)認(rèn)證的要求，對(duì)《化工原理》課程提出了明確的要求，而對(duì)于農(nóng)業(yè)院校應(yīng)用化學(xué)、生物工程等專業(yè)沒有明確的認(rèn)證指標(biāo)要求。 我?；ぴ碚n時(shí)安排（理論教學(xué)60學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)20 學(xué)時(shí)）相對(duì)較少，增加了課程學(xué)習(xí)難度；此外，上課班級(jí)一般為90 人或120 人，這種大班授課模式很難使教師照顧到所有學(xué)生，不能充分體現(xiàn)“以學(xué)生發(fā)展為中心”的教學(xué)理念，達(dá)到全方位育人的目標(biāo)。

2 《化工原理》智慧課堂改革內(nèi)容

基于以下兩方面進(jìn)行改革：1）在遵循課程大綱和新目標(biāo)前提下，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充、豐富、完善和發(fā)展，通過課程的二次“研發(fā)”，打造學(xué)生感興趣、愿意學(xué)的線上課程內(nèi)容；2）創(chuàng)建“N+2”（多種互動(dòng)和考核形式，大學(xué)MOOC 或SPOC、學(xué)習(xí)通兩個(gè)平臺(tái)）教學(xué)模式，使線上和線下環(huán)節(jié)有機(jī)融合，建成一門真正以學(xué)生為中心的智慧課程。

2.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

要達(dá)到信息技術(shù)與教學(xué)的深度融合，需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容，尤其是線上教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革。 現(xiàn)今中國大學(xué)慕課（MOOC）、學(xué)堂在線等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上的課程視頻制作精良，但課程的被接受程度卻不理想。 原因是線上課程與線下教學(xué)模式不完全一樣，線上課程教師表情相對(duì)嚴(yán)肅，且不能隨時(shí)注意到學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度，學(xué)生很容易產(chǎn)生視覺疲勞和畏難情緒；另一方面，傳統(tǒng)課堂中教師會(huì)有合理的板書，線上課程基本沒有板書部分，單一的授課形式不利于學(xué)生理解。 因此在這樣的大環(huán)境下，如何進(jìn)行合理有效的線上授課模式亟待探索。 項(xiàng)目通過對(duì)線上授課內(nèi)容和形式的“二次研發(fā)”，將化工實(shí)踐實(shí)例、生活應(yīng)用[6]、化工模擬流程、虛擬仿真軟件等引入課件，并在網(wǎng)絡(luò)授課過程中添加公式推導(dǎo)和演算，增加線上課堂的趣味性和實(shí)用性，真正提升線上教學(xué)效果。

2.2 教學(xué)模式的改革

化工原理教研組去年建設(shè)并試用SPOC 化工原理網(wǎng)絡(luò)課程，整體反映良好。 實(shí)時(shí)跟蹤和監(jiān)督學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上的學(xué)習(xí)情況，避免了一部分同學(xué)考前突擊復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)方式。 但由于線上與線下課程相對(duì)獨(dú)立，線上課程主要靠學(xué)生課后自學(xué)，教師的監(jiān)督和管理功能被弱化，特別是自主學(xué)習(xí)能力較差、無法獨(dú)立完成在線課程學(xué)習(xí)的學(xué)生，更需要教師的監(jiān)督和指導(dǎo)。 而線上課程所強(qiáng)調(diào)的就是“以學(xué)生為中心”，以學(xué)生的自主學(xué)習(xí)為主，教師角色由知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者，需要一定的方法和策略才能真正帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)。 基于此，項(xiàng)目組成員設(shè)計(jì)“N+2”教學(xué)模式，根據(jù)學(xué)生的個(gè)體差異，讓學(xué)生自主選擇考核與學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與積極性， 優(yōu)化課程的客觀評(píng)價(jià)模式，真正地滿足對(duì)農(nóng)林專業(yè)人才培養(yǎng)的要求。

2.3 教學(xué)目標(biāo)的改革

融合式智慧課堂不僅需要線上與線下內(nèi)容的有機(jī)融合， 還需要全課程育人教學(xué)理念與課程內(nèi)容有機(jī)融合。2019 年明確了立德樹人、鑄魂育人的總體要求?；ぴ碓虒W(xué)目標(biāo)為掌握三傳（動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞）理論和各種單元操作的內(nèi)在規(guī)律和基本原理，培養(yǎng)學(xué)生掌握工程的概念、觀點(diǎn)與方法，具備解決實(shí)際問題的工程能力。 新教學(xué)目標(biāo)為培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用辯證唯物主義觀點(diǎn)和科學(xué)的方法論考察、分析和處理工程過程的實(shí)際問題；培養(yǎng)學(xué)生的工程觀點(diǎn)以及實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)能力。課程知識(shí)教學(xué)互相融合、并行，課程教學(xué)中貫穿立德樹人的育人理念。這就要求教師將知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)相結(jié)合，把知識(shí)教育與價(jià)值觀教育、能力培養(yǎng)有機(jī)融合，著力培養(yǎng)全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人，著力培養(yǎng)擔(dān)負(fù)民族復(fù)興大任的“有理想、有本領(lǐng)、有擔(dān)當(dāng)”的時(shí)代新人。

3 《化工原理》智慧課堂教學(xué)改革的實(shí)施

3.1 教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新

化工原理教研組集體討論確定線上授課知識(shí)點(diǎn)與內(nèi)容，引入名人故事、中國文化、化工生產(chǎn)實(shí)例、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、生活實(shí)例、國家化工新政策等；聯(lián)系具有代表性的化工生產(chǎn)公司，實(shí)地錄制與特定單元操作相關(guān)的視頻； 使用手寫板自制公式推導(dǎo)視頻；收集近年來化工生產(chǎn)事故視頻、綠色化工發(fā)展新思路、 新理念等內(nèi)容講解單元操作的特點(diǎn)與注意事項(xiàng)，針對(duì)性地錄制線上授課視頻。

3.2 師生交流平臺(tái)的搭建

搭建“N+2”師生互動(dòng)平臺(tái)，“N”指教學(xué)資料、教學(xué)課件、簽到、課中討論、投票、搶答、課后思考、課中測試、單元測試、學(xué)生反饋、組間互評(píng)等模塊，團(tuán)隊(duì)教師提前搭建好各章模塊；“2” 指中國大學(xué)MOOC 或SPOC 平臺(tái)和超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)。 中國大學(xué)慕課具有上課地點(diǎn)不受限制，課程內(nèi)容短小精悍的優(yōu)點(diǎn)；超星學(xué)習(xí)通則是一款更適用于手機(jī)使用的APP 軟件，它集資源整合、知識(shí)挖掘、數(shù)據(jù)分析、文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)模型等相關(guān)技術(shù)，較好地解決了復(fù)雜異構(gòu)數(shù)據(jù)庫群的集成整合，實(shí)現(xiàn)了通過超星泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)連接教室端、移動(dòng)端和管理端的“一平三端”的信息化便捷高效教學(xué)模式。 線上課程及系統(tǒng)測評(píng)放在在線開放平臺(tái)；線下教師重點(diǎn)放在使用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和教學(xué)互動(dòng)，課中實(shí)時(shí)互動(dòng)有利于隨時(shí)了解學(xué)情。 定期收集學(xué)生反饋意見，了解學(xué)生滿意度，進(jìn)行教學(xué)反思和改進(jìn)。

3.3 考核形式的完善

考核形式的完善重點(diǎn)在于過程性考核、構(gòu)建量化的成績?cè)u(píng)價(jià)體系和靈活化的后臺(tái)評(píng)分系統(tǒng)。教師制作化工原理題庫，對(duì)同一知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)多種題型，學(xué)生自主安排時(shí)間個(gè)性化答題（如20 題選10）；加強(qiáng)過程管理，開展課程過程性考核如考勤、線上課程參與度、線下課堂表現(xiàn)、作業(yè)、筆記、單元測試、期中測驗(yàn)等占總評(píng)成績的60%，每一環(huán)節(jié)都給出量化指標(biāo)。 定期導(dǎo)出后臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)情分析，通過更改教學(xué)進(jìn)度或了解完成程度較低學(xué)生的具體情況，針對(duì)性地制定學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)劃。

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)院?！痘ぴ怼分腔壅n堂教學(xué)改革圍繞在線化融合教學(xué)理念，力求在提高教學(xué)效果的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決工程實(shí)際問題的能力。 改革過程中教師需要思考如何做好線下內(nèi)容更好地適配線上的教學(xué)內(nèi)容，如何設(shè)計(jì)線上內(nèi)容以與線下內(nèi)容有機(jī)契合。 通過線上線下融合式智慧課堂的充分利用，用知識(shí)縫制鎧甲武裝學(xué)生，不遠(yuǎn)的將來才能披甲上陣。