基于“大學(xué)慕課”的化學(xué)工藝學(xué)線上線下混合式教學(xué)模式實(shí)踐

＊向程 張英 劉建華 劉祥麗 楊濤

（九江學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 江西 332005）

2017年2月教育部首次提出了新工科這一概念，強(qiáng)調(diào)要進(jìn)一步提升學(xué)生學(xué)以致用，解決實(shí)際問題的能力[1-3]。在此背景下作為傳統(tǒng)工科的化工專業(yè)的培養(yǎng)模式與教學(xué)方法必然要進(jìn)行改革以適應(yīng)未來發(fā)展的需要[4-7]。作為化工專業(yè)核心主干課程的化學(xué)工藝學(xué)是學(xué)生從單純掌握化學(xué)理論知識(shí)向應(yīng)用上述知識(shí)解決實(shí)際問題轉(zhuǎn)變過程中起承上啟下作用的一門課程，也是培養(yǎng)學(xué)生工程思維的重要環(huán)節(jié)，在整個(gè)課程體系內(nèi)有著舉足輕重的地位。然而，在實(shí)際教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)，單一的教學(xué)模式難以引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)對(duì)工程問題進(jìn)行分析，同時(shí)由于該課程具有實(shí)踐性強(qiáng)，所學(xué)內(nèi)容比較抽象，學(xué)生很難將其與所學(xué)理論聯(lián)系起來導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課堂上講授的復(fù)雜工藝流程望而生畏，學(xué)習(xí)積極性低下，造成教師講的痛苦，學(xué)生聽的難受的困境[8-12]。因此，如何借助更多的教學(xué)工具與手段，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，引導(dǎo)他們思考，從而全方位提高他們的工程與創(chuàng)新能力，是化學(xué)工藝學(xué)課程教學(xué)亟待解決的問題[13-15]。

2018年教育部發(fā)布的文件《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》中提出，“積極推廣小班化教學(xué)、混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂，大力推進(jìn)智慧教室建設(shè)，構(gòu)建線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式”。其中大學(xué)慕課等一大批新穎的教學(xué)平臺(tái)已在高校推廣多年，線上線下混合式教學(xué)也得到了教育界的廣泛認(rèn)可[16]。

本文筆者結(jié)合自身教育經(jīng)驗(yàn)及大學(xué)慕課MOOC平臺(tái)的使用經(jīng)驗(yàn)，探索了大學(xué)慕課MOOC這一平臺(tái)在化學(xué)工藝學(xué)教學(xué)過程中的應(yīng)用，以期為化學(xué)工藝學(xué)線上線下教學(xué)模式提供借鑒。

1.化學(xué)工藝學(xué)教學(xué)特點(diǎn)和存在問題

(1)學(xué)科特點(diǎn)

化學(xué)工藝學(xué)是學(xué)生從理論學(xué)習(xí)走向?qū)嵺`應(yīng)用的重要課程，為了讓學(xué)生全方位了解工藝過程的產(chǎn)生，該課程從基礎(chǔ)化工原料出發(fā)，以介紹無機(jī)、有機(jī)、精細(xì)化工、聚合物工程中的經(jīng)典工藝為主軸，講授了多種單元操作的組合、計(jì)算、選型。對(duì)習(xí)慣了識(shí)記理論、只會(huì)用公式進(jìn)行簡單計(jì)算的學(xué)生來說，該課程內(nèi)容抽象且難度較大，難以提起學(xué)習(xí)興趣。

(2)教學(xué)存在的問題

①教學(xué)方法落后

傳統(tǒng)的教學(xué)是以教師為中心，教師以板書+多媒體的形式對(duì)內(nèi)容進(jìn)行講解，對(duì)于化學(xué)理論學(xué)習(xí)，板書+多媒體可以很好的展示理論和公式的推導(dǎo)，方便學(xué)生抓住重點(diǎn)。對(duì)于化學(xué)工藝學(xué)來說，其主要內(nèi)容已從繁多的理論和公式轉(zhuǎn)向?yàn)楣に嚵鞒碳霸O(shè)備，而板書+多媒體只能簡單展示無法深入講解工藝流程和設(shè)備的選型，導(dǎo)致學(xué)生無法從根本上理解工藝是如何設(shè)計(jì)的，學(xué)習(xí)效率低下。

②實(shí)踐手段匱乏

化學(xué)工藝學(xué)注重學(xué)以致用，強(qiáng)調(diào)利用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)解決工程問題，而這恰恰是傳統(tǒng)教學(xué)模式的短板。學(xué)生缺乏有效的實(shí)踐手段，導(dǎo)致學(xué)生可以通過死記硬背獲得較高的考試分?jǐn)?shù)，但其工程實(shí)踐能力沒有任何提高。

③評(píng)價(jià)模式單一

雖然大學(xué)課程普遍采用平時(shí)成績+期末考試成績來對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，但是平時(shí)成績僅包括出勤，作業(yè)等，仍沒有跳出傳統(tǒng)評(píng)價(jià)體系，忽略了學(xué)生很多其他方面的表現(xiàn)，不能體現(xiàn)其綜合學(xué)習(xí)情況。

通過引入大學(xué)慕課MOOC這一線上學(xué)習(xí)平臺(tái)，可以有效改善上述問題。

2.基于“大學(xué)慕課MOOC”的混合式教學(xué)

(1)大學(xué)慕課MOOC在具體教學(xué)中的應(yīng)用

信息時(shí)代的到來，大學(xué)生比以往更依賴智能化、大數(shù)據(jù)信息平臺(tái)。課堂上普遍出現(xiàn)了“低頭族”。而我們恰恰可以利用這一點(diǎn)，通過引入“大學(xué)慕課”這一線上平臺(tái)，引導(dǎo)他們進(jìn)入平臺(tái)學(xué)習(xí)，激發(fā)自主學(xué)習(xí)興趣，變被動(dòng)為主動(dòng)。圖1是基于“大學(xué)慕課MOOC”的化學(xué)工藝學(xué)混合式教學(xué)改革。下面以課本中的侯氏制堿法為例對(duì)具體教學(xué)過程進(jìn)行闡述。

圖1 基于大學(xué)慕課MOOC平臺(tái)的化學(xué)工藝學(xué)教學(xué)改革過程

①案例背景介紹

侯氏制堿法是由我國化工專家侯德榜先生于1942年發(fā)明的，其所用原料有飽和食鹽水、氨氣和二氧化碳。其流程如圖2所示，分為制堿和制氯化銨兩個(gè)過程。第一過程為制堿過程，是將過量的氨氣和二氧化碳通入飽和食鹽水中，使其產(chǎn)生過量的碳酸氫鈉沉淀，將碳酸氫鈉沉淀后煅燒得到主產(chǎn)品純堿。第二過程為制氯化銨過程，向析出碳酸氫鈉沉淀后的液體中加入氯化鈉和氨氣，改變溫度利用氯化鈉和氯化銨溶解度對(duì)溫度變化的差異，將氯化銨析出，從而制得副產(chǎn)物氯化銨。

圖2 侯氏制堿法的工藝流程

②課前預(yù)習(xí)+熱身

以侯氏制堿法為例，教師提前要求同學(xué)觀看平臺(tái)上長度為5分鐘的介紹侯氏制堿法歷史的視頻，同時(shí)提出一個(gè)小思考題：侯氏制堿法和西方的索爾維制堿法有什么不同。教師則在后臺(tái)通過平臺(tái)自動(dòng)記錄的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，對(duì)學(xué)習(xí)積極的同學(xué)給予表揚(yáng)，對(duì)于落后的同學(xué)則予以督促，做到了個(gè)性化、差異化指導(dǎo)。教師給學(xué)生預(yù)習(xí)的資料不限于視頻，還可以是文檔、PPT、動(dòng)畫等多種形式。

③課堂學(xué)習(xí)+思考

以侯氏制堿法為例，教師可以以預(yù)習(xí)布置的思考題為切入點(diǎn)，在對(duì)比兩類制堿工藝的基礎(chǔ)上，詳細(xì)講述侯氏制堿法的工藝過程、產(chǎn)品、設(shè)備選用。邊講授邊可以在慕課堂上發(fā)布幾個(gè)小討論，如侯氏制堿法的原料可以從哪里獲取，現(xiàn)有設(shè)備是否可以用更高效的設(shè)備進(jìn)行代替，針對(duì)學(xué)生的回答，再進(jìn)行點(diǎn)評(píng)或答疑。學(xué)生也可在慕課堂的答疑區(qū)針對(duì)授課內(nèi)容積極提問，若一個(gè)問題有較多同學(xué)提出，說明是共性問題教師可進(jìn)行集中回答，同時(shí)也可鼓勵(lì)其他同學(xué)對(duì)提出的問題進(jìn)行解答。討論結(jié)束后教師根據(jù)平臺(tái)記錄的學(xué)生回答問題情況，對(duì)學(xué)生情況進(jìn)行記錄，掌握學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。

④課后復(fù)習(xí)+自省

以侯氏制堿法小節(jié)為例，教師在平臺(tái)上布置包含基礎(chǔ)性、進(jìn)階型、高階性題目的階梯式作業(yè)以便對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合考察，作業(yè)形式可以是文字、音頻、視頻等。課后基礎(chǔ)性題目可布置如侯氏制堿法理論主要產(chǎn)品是什么；進(jìn)階性題目可布置根據(jù)課堂內(nèi)容自主畫出整個(gè)工藝的流程圖并附上工藝條件；高階性題目則可以是若請(qǐng)你來改進(jìn)侯氏制堿法工藝，哪些流程或設(shè)備是可以被簡化或替代的。對(duì)于高質(zhì)量完成作業(yè)的同學(xué)進(jìn)行表揚(yáng)，對(duì)于應(yīng)付了事的同學(xué)進(jìn)行批評(píng)，要求他們重新完成。

(2)考核過程改革

傳統(tǒng)大學(xué)課程評(píng)價(jià)體系加入了平時(shí)成績部分，避免了一卷定分?jǐn)?shù)的問題，但平時(shí)成績僅由出勤，作業(yè)等部分組成，無法對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)進(jìn)行考察，同時(shí)期末考試比例仍占70%，沒有完全跳出分?jǐn)?shù)論的圈子。而基于大學(xué)慕課MOOC強(qiáng)大評(píng)價(jià)體系的混合式教學(xué)模式可以很好的解決上述問題，新評(píng)價(jià)體系下平時(shí)成績比重由30%增加到50%，新增了師生互動(dòng)、生生互動(dòng)、思考題問答、仿真模擬等環(huán)節(jié)，充分考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，對(duì)學(xué)生的協(xié)同、思考、實(shí)踐能力進(jìn)行全方位評(píng)價(jià)，根據(jù)學(xué)生反饋該模式可以很好的展現(xiàn)他們的課堂表現(xiàn)，有益于課程的監(jiān)管。改革后的課堂評(píng)價(jià)體系如下表1所示，總體考核體系如表2所示。

表1 《化學(xué)工藝學(xué)》課程平時(shí)反饋評(píng)價(jià)表

表2 改革后課程考核體系組成

(3)混合式教學(xué)效果

筆者從去年開始開展了基于“大學(xué)慕課”MOOC的混合式教學(xué)。經(jīng)過一輪教學(xué)實(shí)踐，從學(xué)生反饋和教學(xué)效果兩方面都感受到了混合式教學(xué)有效改善了傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊病。從MOOC平臺(tái)的引入，幫助了教師能夠從課前-課中-課后全過程掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，也讓學(xué)生突破了時(shí)間和空間的限制，能夠做到無障礙與教師交流，實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)的良性發(fā)展。同時(shí)借助平臺(tái)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收集和評(píng)價(jià)能力，可以讓教師通過多種方式掌握學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，做到“因材施教”。

3.結(jié)語

在新工科背景下，筆者將大學(xué)慕課平臺(tái)引入化學(xué)工藝學(xué)教學(xué)過程中，進(jìn)行了混合式教學(xué)改革。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)通過引入大學(xué)慕課這一平臺(tái)后，可以實(shí)現(xiàn)課前提前預(yù)習(xí)，課中有效師生互動(dòng)，課后學(xué)生自主復(fù)習(xí)的高效學(xué)習(xí)模式。通過觀察學(xué)生學(xué)習(xí)過程和問卷反饋結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在該模式下大部分學(xué)生學(xué)習(xí)積極性提升明顯，充分激發(fā)了學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，充分培養(yǎng)了他們的學(xué)習(xí)、思考、協(xié)同、實(shí)踐能力。我們認(rèn)為該教學(xué)模式能夠很好的解決傳統(tǒng)工科類課程教學(xué)模式的不足，為其他工科類課程教學(xué)提供了一定參考。