“互聯(lián)網+”背景下化工儀表及自動化教學實踐與研究

李艷鵬 侯林艷 張然

摘 要：針對職業(yè)院校學生的特點，將互聯(lián)網技術和翻轉課堂模式應用在化工儀表及自動化課程的教學過程中，可以將抽象的知識具體化，將多而分散的知識進行高效系統(tǒng)的組合，極大地提高了課堂教學的效率和學生的學習效率，還培養(yǎng)了學生主動探索、積極思考、團隊合作的良好學習習慣。互聯(lián)網技術和翻轉課堂模式是提高化工儀表及自動化課程教學水平的有效途徑，也是現(xiàn)代教育發(fā)展的必然趨勢。

關鍵詞：互聯(lián)網+教育 翻轉課堂 微課 化工儀表及自動化

隨著科學技術的不斷進步，我國的化工生產過程正向著連續(xù)化、大型化和復雜化的方向發(fā)展。化工生產工藝從業(yè)者只有掌握了必要的化工檢測技術和自動控制技術，才能對大型化工生產裝置進行優(yōu)質的控制，并對突發(fā)狀況進行準確判斷和及時調整，保證裝置的安全、穩(wěn)定運行和能耗降低。化工儀表及自動化課程是培養(yǎng)學生掌握化工自動化技術的重要課程，一直以來都是化工類專業(yè)的必修課，只有學好化工儀表及自動化，才能為今后走向工作崗位奠定堅實的知識和技能基礎。

化工儀表及自動化課程的主要內容包括多種結構復雜的儀表、控制設備和執(zhí)行設備，內容抽象，不易理解。傳統(tǒng)的黑板加粉筆的講授式教學方式，很難激發(fā)學生的學習興趣，加之化工工藝專業(yè)的學生對機械原理、電工學和控制理論等課程較為陌生，缺乏學習熱情，又給教學過程增加了不小的難度。

當今云計算和移動互聯(lián)網等技術飛速發(fā)展，教育觀念和教學方式在轉變，學生獲取知識的方式和學習習慣也在改變，因此，將傳統(tǒng)課堂帶向互聯(lián)網時代是大勢所趨。借助現(xiàn)代攝影攝像技術和移動互聯(lián)網信息技術，可以將具體的知識點、實踐教學內容等錄制成教學短片，并發(fā)布在教學資源平臺上，為學生群體提供針對性、及時性以及便捷性的教學資源，這就是微課視頻。微課視頻的教學目標明確，問題說明簡潔、清晰，內容靈活生動。以微課視頻為基礎的翻轉課堂教學，已經成為當前教育信息化的熱點。筆者學院化工工藝教學團隊，嘗試將互聯(lián)網技術和翻轉課堂的教學模式引入到化工儀表及自動化的教學實踐中，取得了較好的效果。

一、課程的基本特點

1.交叉學科，知識門類廣泛

化工儀表及自動化課程所涵蓋的內容十分廣泛，涉及化工原理、化學反應工程、檢測學、電動學原理及自動控制理論等多門學科。這就要求學生對各相關學科知識都有一定程度的掌握，否則可能會影響課程的學習效果。

2.內容抽象，實踐性強

課程內容涉及大量的檢測和控制儀器設備的基本結構、工作原理等知識，這些內容較為抽象，在對設備缺少基本認識的前提下，學生很難建立起直觀的印象，更難以理解工作原理等內容。教學過程必須將課本理論知識與真實設備結合，增加實踐教學所占的比例。

二、課程教學的現(xiàn)狀

1.學生學習興趣不高，課堂氣氛沉悶

由于課程涉及的知識面太寬，大多數(shù)學生很難將眾多的學科知識結合起來，造成課程的學習難度大，打擊了學生的學習熱情;部分學生產生畏難情緒，甚至出現(xiàn)厭學等問題，課堂參與度不高，課堂氣氛沉悶。

2.課程內容多而散，教師重復勞動，課堂效率低

由于課程涉及的學科眾多，教師在教學過程中，需要不斷講解相關學科的知識。但學生的認知和理解水平有較大差別，教師往往要針對不同的學生群體進行反復、多次的講解，教師陷于重復勞動之中，但學生的學習效率卻不高。

3.課時有限，實踐環(huán)節(jié)時間短，可重復性差

化工儀表及自動化課程理論知識多，學時又有限，留給學生進行實訓練習的時間就更少了。這會使實訓練習變得很匆忙，學生來不及深入思考就結束了，印象不深刻;加之缺少重復的過程，很難真正將知識理解透徹。

三、互聯(lián)網技術和翻轉課堂模式的應用

1.翻轉課堂模式的應用

職業(yè)院校學生思維活躍，習慣于應用手機和互聯(lián)網獲取各種信息，善于接受和嘗試新事物，活潑好動，動手能力強，渴望表現(xiàn)自己。

通過對化工儀表及自動化課程特點、教學現(xiàn)狀和學生的特點的充分分析，筆者認為，引入互聯(lián)網技術和翻轉課堂模式能夠準確把握學生特點，降低學生學習的難度，活躍課堂氣氛，提高學習效率。

翻轉課堂是利用現(xiàn)有信息技術手段，構建信息化教學環(huán)境，重新規(guī)劃課前、課中、課后，通過知識傳遞、知識內化、知識鞏固的顛倒安排，實現(xiàn)傳統(tǒng)教學中的師生角色的翻轉，達到對傳統(tǒng)課堂教學模式創(chuàng)新的教學設計方法。翻轉課堂教學方案的實施主要分為課前、課中和課后三個階段。

課前，教師將所要講解的儀器、儀表的結構和工作原理等內容制作成微課視頻，并上傳至互聯(lián)網教學平臺，分享給學生。學生觀看微課視頻，查閱相關資料，完成教師布置的習題，提出自己的困惑。

課中，集中解決學生的困惑，檢驗學生課前學習效果，尋找合適的切入點，將知識引向深入。以理實一體教學為手段，結合唐山勞動技師學院現(xiàn)代化工實訓中心的先進設備，讓學生親身接觸所要學習的儀器儀表，在保證安全的前提下，進行儀器儀表的調試或拆裝，并鋪以相對應的演示視頻作為操作指導。學生也可以根據(jù)個人需求，在教學資源庫中自主選擇微課，目標明確，針對性強，學習效率高。

課后，布置簡而精的作業(yè)，幫助學生鞏固所學知識，并將該節(jié)內容的復習提綱傳至互聯(lián)網平臺，方便學生隨時進行復習。

2.以氣動薄膜調節(jié)閥兩學時的教學過程為例，說明具體的教學過程

氣動薄膜調節(jié)閥是化工生產中應用最為廣泛的執(zhí)行機構，該章節(jié)要求學生掌握氣動薄膜調節(jié)閥的基本結構和工作原理，理解執(zhí)行機構正反作用、控制機構正反裝和執(zhí)行器的作用效果，明確氣開、氣關特性的選擇原則與判斷依據(jù)。該節(jié)學習的重點在于氣動執(zhí)行機構的工作原理;學習的難點是氣動薄膜調節(jié)閥氣開、氣關特性的選擇與判斷。

氣動薄膜調節(jié)閥的工作原理是教師需要帶領學生邁過的第一關，如果工作原理講不清楚，后面的教學難點就無從談起。而工作原理的講解，又依賴于學生對氣動薄膜調節(jié)閥基本結構的認識。氣動薄膜調節(jié)閥是較為復雜的機械設備，靠語言、文字和圖片的講解，很難讓學生真正了解其結構。筆者將氣動薄膜調節(jié)閥基本結構的講解制成微課視頻，以3D動畫的形式說明其基本結構，供學生在課前進行預習。學生在視頻中可以清晰地看到其內、外部的結構和動態(tài)的工作過程，再配以有效的習題進行檢測，就將原本抽象的知識變得具體了。學生看完視頻，不僅弄懂了氣動薄膜調節(jié)閥的基本結構，進一步思考后，大多數(shù)學生還可以自己總結出氣動薄膜調節(jié)閥的工作原理，這就大大降低了教師在課上講解工作原理這一重點內容的難度，課堂效率大大提高。

教師在課中解答學生課前所提出的疑問，是整個課程實施過程的關鍵環(huán)節(jié)，這對學生養(yǎng)成良好的學習習慣至關重要。學生們思維靈活，想法新奇，很多想法是會突破教師想象范圍的。教師既要把正確的知識傳授給學生，又要注意保護學生獨立思考的熱情，鼓勵他們發(fā)散思維，幫助他們養(yǎng)成勤于思考的好習慣。同時，教師還應當引導學生在遇到疑惑時，學會查閱相關資料，通過自己的努力，不斷補充自己的知識結構，積累解決問題的經驗，增強克服困難的決心和信心。

教師在解答完學生自學過程中的疑問后，檢驗學生課前的學習情況，并進行知識的引申。教師更多地應用啟發(fā)、引導的教學方式，讓學生通過自己的思考，歸納總結工作原理，理解執(zhí)行機構正反作用、控制機構正反裝和執(zhí)行器的作用效果，領悟氣開、氣關特性的選擇原則與判斷依據(jù)，并重視學生通過自己努力獲得知識的過程。

采用多種教學方式，活躍課堂氣氛。通過分組討論，搶答等方式，激發(fā)學生的團隊意識，競爭意識。難度稍大的問題，分組討論解決，難度較小的通過搶答解決，最終根據(jù)每組的表現(xiàn)，給出整體評價。這樣既鍛煉了學生的團隊合作意識，又營造人人參與、充滿活力的課堂氛圍，激發(fā)了學生的學習熱情，對學生的學習大有幫助。

增加動手環(huán)節(jié)，完善知識體系。理論知識學習完成后，為加深學生對理論知識的掌握，培養(yǎng)動手能力，將學生分組進行氣動執(zhí)行機構的組裝工作。將氣動執(zhí)行機構的零件按順序擺放好，學生需要根據(jù)所學的知識，將其組裝起來，這既檢驗了學生對氣動執(zhí)行機構結構的理解程度，又培養(yǎng)了學生的動手能力。當組裝工作遇到困難，無法進行時，學生可以求助于教學資源庫中的演示視頻，反復觀看，直到問題的解決。

當用到壓縮空氣、電氣信號、流體性質等其他學科的知識時，學生也可以在教學資源庫中找到相關的講解視頻。這既節(jié)省了學生學習的時間，又避免了教師的重復勞動，提高了學生學習的主動性。

課后，教師除布置相關作業(yè)外，還會利用信息化手段，將課程的復習提綱等發(fā)送到互聯(lián)網平臺，方便學生課后復習。

四、小結

在化工儀表及自動化課程的教學中，應用互聯(lián)網技術和翻轉課堂的模式，可以將抽象的知識具體化、將多而分散的知識高效整合，將寶貴的課堂時間利用的更加充分，達到了提高學習效率的目的;同時也培養(yǎng)了學生主動探索，積極思考，團隊合作的良好學習習慣。在教育信息化的背景下，網絡技術、移動通信技術、多媒體技術在教學中的應用一定會越來越廣泛，教育工作者應當順應時代潮流，不斷創(chuàng)新教學模式和教學方法，培養(yǎng)出符合時代要求的新型技能人才。

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（作者單位：唐山勞動技師學院）