“線上線下”混合式教學(xué)在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用*

王 娟，王國(guó)宏，盧蓮英，魏先紅，范 玲，鄭 靜

(湖北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖北 黃石 435002)

《化工原理實(shí)驗(yàn)》課程是培養(yǎng)化工、制藥等工科專業(yè)人才中一門重要的實(shí)踐性核心課程，在新工科背景下傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)滿足不了社會(huì)的需求。因此，對(duì)《化工原理實(shí)驗(yàn)》課程進(jìn)行改革特別重要?！熬€上線下”混合式教學(xué)模式，通過“線上”豐富有趣的教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立應(yīng)用書本理論解決實(shí)際問題；借助信息化手段對(duì)學(xué)生的問題進(jìn)行收集和整理，讓教師能夠充分掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況調(diào)整教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)。課后，對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤進(jìn)行分析并在理論課上進(jìn)一步講解?！熬€上線下”混合式教學(xué)模式，利用信息化手段使教師和學(xué)生都更加有效地融入教學(xué)的全過程，增強(qiáng)了學(xué)生的專業(yè)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和積極性，加強(qiáng)了教師對(duì)教學(xué)過程的控制力，是提高教學(xué)效果的有效途徑。

1 傳統(tǒng)的《化工原理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中的問題

1.1 預(yù)習(xí)效果不理想

傳統(tǒng)教學(xué)中的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)由于效率低下，只能讓學(xué)生粗略地了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟等一般性問題，而這些一般性問題均為實(shí)驗(yàn)講義內(nèi)容[1]。由于缺乏實(shí)物參考，學(xué)生對(duì)于預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)提出的操作性問題則難以回答。甚至在課堂上學(xué)生不知道如何利用基本原理處理實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的操作異常、以及采用何種方法防止異常的發(fā)生，學(xué)生很少思考。所以，在傳統(tǒng)教學(xué)的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中學(xué)生思考的太少，預(yù)習(xí)報(bào)告千篇一律，讓預(yù)習(xí)變成了抄寫講義，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性大大降低，甚至部分學(xué)生來到實(shí)驗(yàn)室對(duì)實(shí)驗(yàn)原理等基本問題都不清楚，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置、設(shè)備更是完全不了解。例如在流體流動(dòng)阻力測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中，調(diào)節(jié)流體流量時(shí)，很多第一次進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)會(huì)去在渦輪流量計(jì)上去調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，這完全是預(yù)習(xí)不到位，對(duì)實(shí)驗(yàn)流程裝置原理不清楚造成的。對(duì)老師而言，由于預(yù)習(xí)效果不明顯，沒有體現(xiàn)出差異，很難對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握情況進(jìn)行判斷，無法針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，從而不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

1.2 課堂效果有待改善

由于實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)沒有達(dá)到預(yù)期目的，教師無法掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力，化工原理實(shí)驗(yàn)課程也只能采用填鴨式教學(xué)方式進(jìn)行授課。按照先講解、再演示、然后實(shí)驗(yàn)、答疑的固有模式開展教學(xué)，形成了“重理論、輕實(shí)驗(yàn)；重知識(shí)，輕能力”的教學(xué)格局[2-5]。在此模式下，由于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備較為陌生，沒有提前思考如何開展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，再加上課堂時(shí)間有限，學(xué)生幾乎只有按照老師講解的實(shí)驗(yàn)步驟去完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)間；在實(shí)驗(yàn)過程中如遇到問題，要么立即求助于老師，要么無從下手。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，難以讓學(xué)生體會(huì)到化工原理實(shí)驗(yàn)的樂趣，難以讓學(xué)生掌握到化工裝置操作的技巧，難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。隨著我校“應(yīng)用型創(chuàng)新性人才培養(yǎng)”等教育觀念的革新，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法如沒有及時(shí)變革，將很難培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力和能夠解決綜合性工程問題的學(xué)生。

1.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量有待提高

化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告通常是課后完成，由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繁多，計(jì)算過程枯燥乏味，工作量大，學(xué)生興趣不高。比如流體流動(dòng)阻力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)繁多，所涉及的物理量也特別多，計(jì)算過程繁瑣，會(huì)使學(xué)生對(duì)課程感到厭倦。甚至有些實(shí)驗(yàn)需采用軟件計(jì)算和畫圖等，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一組同學(xué)都是用其中某一位同學(xué)的數(shù)據(jù)和圖，完全是以完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告為目的，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。

2 “線上線下”混合式教學(xué)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

“線上線下”混合式教學(xué)能夠充分發(fā)揮學(xué)生的積極性，同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生與老師之間的互動(dòng)，能讓教師及時(shí)把握學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)；學(xué)生也極大地參與了教學(xué)全過程，提高了學(xué)習(xí)效率，加深了對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考的能力，從而取得更好的教學(xué)效果[6]。

3 “線上線下”混合式教學(xué)應(yīng)用于化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入“線上線下”混合式教學(xué)的方式，可以發(fā)揮“線上”教學(xué)內(nèi)容直觀、可重現(xiàn)、教學(xué)信息收集、整理便捷，“線下”教學(xué)互動(dòng)性強(qiáng)、針對(duì)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，可以有效改善當(dāng)前化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，顯著提高教學(xué)效果。

3.1 建設(shè)線上教學(xué)資源

化工原理實(shí)驗(yàn)具有特定的實(shí)驗(yàn)裝置及操作步驟，雖然實(shí)驗(yàn)的基本原理相同，但由于其設(shè)備的差異化，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源難以滿足各個(gè)學(xué)校的特定教學(xué)需求。因此建設(shè)符合本校實(shí)際的線上教學(xué)資源是實(shí)現(xiàn)“線上線下”混合式教學(xué)模式的關(guān)鍵。線上教學(xué)資源應(yīng)與線下教學(xué)互為補(bǔ)充，而不是線下教學(xué)過程的簡(jiǎn)單重復(fù)；同時(shí)應(yīng)配套相應(yīng)的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)題目便于學(xué)生思考和提高；還應(yīng)注重知識(shí)體系的完整性，便于學(xué)生再次學(xué)習(xí)。例如，對(duì)于氣-汽對(duì)流傳熱綜合實(shí)驗(yàn)可分成原理、設(shè)備及實(shí)驗(yàn)操作三個(gè)部分。其中，實(shí)驗(yàn)原理部分應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行講解，便于學(xué)生能更深入地領(lǐng)會(huì)化工原理的內(nèi)在本質(zhì)，將有助于學(xué)生實(shí)驗(yàn)課前的預(yù)習(xí)和理論課學(xué)習(xí)成果的鞏固。同時(shí)可借助于信息化手段，實(shí)驗(yàn)裝置最好是配以動(dòng)畫，可以使學(xué)生更加深入的理解流程裝置，預(yù)習(xí)起來不枯燥乏味，也可以提高同學(xué)的學(xué)習(xí)樂趣和增強(qiáng)對(duì)專業(yè)的熱愛。

3.2 提升預(yù)習(xí)效果

采用“線上線下”混合式教學(xué)模式開展化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目的是以豐富、形象的線上教學(xué)內(nèi)容滿足學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)需求；通過信息化手段滿足教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的動(dòng)態(tài)掌握，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提升。為消除預(yù)習(xí)報(bào)告的同質(zhì)化，可以在線上教學(xué)資源中設(shè)置題庫，在各個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束后給每位同學(xué)隨機(jī)分配思考題目，盡可能避免題目的重復(fù)性，從而真實(shí)地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。通過對(duì)線上預(yù)習(xí)報(bào)告的整理和分析，教師可以針對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)講解。由于消除了預(yù)習(xí)報(bào)告的同質(zhì)性，不再是簡(jiǎn)單地抄寫實(shí)驗(yàn)講義，學(xué)生必須主動(dòng)思考，因此采用“線上線下”混合式教學(xué)模式將大大提升學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性和積極性。此外，傳統(tǒng)的預(yù)習(xí)方式學(xué)生只是在看講義，看一個(gè)單一的流程裝置示意圖，而“線上線下”混合式教學(xué)可以利用線上教學(xué)資源，同學(xué)們可以看到真正的實(shí)驗(yàn)裝置，教師也可以加上3D動(dòng)畫，學(xué)生能更加深刻地了解實(shí)驗(yàn)裝置和整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，從而大大的提升了預(yù)習(xí)效果。

3.3 改變課堂教學(xué)模式

相對(duì)于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式，在“線上線下”混合式教學(xué)的課堂教學(xué)中教師可以根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，合理調(diào)整教學(xué)節(jié)奏。課堂教學(xué)不應(yīng)是單一的系統(tǒng)性講解，也不應(yīng)是簡(jiǎn)單的翻轉(zhuǎn)課堂，而是快速的系統(tǒng)講解+有針對(duì)性的重點(diǎn)講解 + 疑難及創(chuàng)新性問題討論多個(gè)環(huán)節(jié)的有效組合。如何調(diào)整上述環(huán)節(jié)的輕重比例，在有限的課堂時(shí)間內(nèi)達(dá)到最佳的教學(xué)效果，是新形勢(shì)下高校教師應(yīng)具備的教學(xué)技能。例如在流體流動(dòng)阻力測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生對(duì)基本理論的掌握相對(duì)容易，對(duì)流程裝置的了解相對(duì)較少，可以適當(dāng)壓縮老師系統(tǒng)講解實(shí)驗(yàn)原理的時(shí)間，多些時(shí)間來講解流程裝置和操作要點(diǎn)，課堂上多增加討論環(huán)節(jié)和學(xué)生動(dòng)手操作的時(shí)間；對(duì)于氣-汽對(duì)流傳熱綜合實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過線上學(xué)習(xí)，在線下實(shí)驗(yàn)課堂上教師可以先組織同學(xué)分組，一組講解空氣流程，一組講解蒸汽流程。強(qiáng)調(diào)同學(xué)們?cè)诳戳鞒虝r(shí)除了講解兩種流體在換熱器中的流向外，引導(dǎo)學(xué)生了解兩個(gè)流程中的設(shè)備和儀表，同時(shí)教師補(bǔ)充講解為什么用這些設(shè)備和儀表。整個(gè)教學(xué)過程中，線上預(yù)習(xí)和線下實(shí)驗(yàn)課堂上通過教師和同學(xué)協(xié)作的講解，學(xué)生印象會(huì)更加深刻，教學(xué)效果會(huì)更好。而對(duì)于精餾實(shí)驗(yàn)，由于設(shè)備較為復(fù)雜、基本理論也比較抽象，應(yīng)適當(dāng)增加重點(diǎn)講解的時(shí)間。對(duì)于特別優(yōu)異的學(xué)生，還可以開展開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的內(nèi)在關(guān)系，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、靈活應(yīng)用的能力。在此過程中教師則扮演提問、解惑的角色，教師可以針對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)提出“為什么”，同時(shí)幫助學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行解答。要實(shí)現(xiàn)以上的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生必須具備較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)和對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的初步了解，因此合理的線上教學(xué)資源以及完善的預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)機(jī)制是線上、線下教學(xué)有機(jī)結(jié)合的必要保障。

3.4 考核方式

“線上線下”混合式教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，改革考核方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)的積極性，對(duì)提高教學(xué)效果是很重要的。傳統(tǒng)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)成績(jī)大多是平時(shí)成績(jī)+期末考試成績(jī)。而平時(shí)成績(jī)又由預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告三部分按照一定比例構(gòu)成。在實(shí)驗(yàn)成績(jī)中，平時(shí)成績(jī)一般占50%左右，而預(yù)習(xí)報(bào)告存在簡(jiǎn)單抄寫講義的情況，分?jǐn)?shù)差距不大，而實(shí)驗(yàn)報(bào)告由于多人一組，也存在抄襲現(xiàn)象。因此，實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績(jī)差別不大，85%的同學(xué)一般集中于80～90分之間，很難體現(xiàn)出學(xué)生實(shí)際的學(xué)習(xí)效果。期末考試成績(jī)一般為閉卷考試，對(duì)于一門實(shí)驗(yàn)課程，閉卷考試并不能完全體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。因?yàn)楹枚嗤瑢W(xué)對(duì)于實(shí)驗(yàn)流程和操作要點(diǎn)都是在“死記硬背”，有的同學(xué)流程背的很熟練，真正的在流程裝置里可能連閥門在哪里都不知道。因此，引入“線上線下”混合式教學(xué)后，考核方式除保留傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告之外，還增加了網(wǎng)上預(yù)習(xí)報(bào)告質(zhì)量、課堂討論及師生交流情況等作為綜合評(píng)定的依據(jù)[5]。而對(duì)學(xué)生線上學(xué)習(xí)效果的主要評(píng)價(jià)措施是預(yù)習(xí)報(bào)告、課堂討論及師生互動(dòng)。期末考試也不再采用閉卷筆試，而是采用在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行流程操作和現(xiàn)場(chǎng)口頭答題的形式，這樣就避免了學(xué)生“死記硬背”的現(xiàn)象。一般而言，考試成績(jī)較高的都是線下自主學(xué)習(xí)強(qiáng)、勤于討論和積極動(dòng)手的同學(xué)。

4 結(jié) 語

經(jīng)過化工原理實(shí)驗(yàn)“線上線下”混合式的教學(xué)實(shí)踐，能充分調(diào)動(dòng)同學(xué)們的積極性；增強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。經(jīng)過課堂討論后，加深了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的印象，每位同學(xué)都能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比，“線上線下”混合式教學(xué)借助于信息化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)教師知識(shí)傳授和學(xué)生知識(shí)內(nèi)化在時(shí)間和空間上的調(diào)控，學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容和安排學(xué)習(xí)進(jìn)度，突破了時(shí)域性和地域性限制，加強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦能力，提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了分層次教學(xué)和因材施教?；ぴ韺?shí)驗(yàn)“線上線下”混合式教學(xué)改革還存在一定的欠缺，如預(yù)習(xí)資源不豐富，預(yù)習(xí)主動(dòng)性的不足及課中學(xué)生討論的實(shí)效性和評(píng)價(jià)系統(tǒng)的完善性，實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的組織和實(shí)施等還有待于進(jìn)一步探索和改善，以尋找出一種符合自己高校特色，適合化工原理實(shí)驗(yàn)工科教學(xué)目標(biāo)的“線上線下”混合式教學(xué)模式。