線上線下混合式化工原理實(shí)驗(yàn)“金課”的建設(shè)與實(shí)踐*

冒愛榮，許 偉，郁桂云，吳 靜，邵 榮

(鹽城工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 鹽城 224051)

2018年教育部《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》要求，各高校全面梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度，切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量[1]。同年，吳巖司長(zhǎng)在第十一屆“中國大學(xué)教學(xué)論壇”上，提出了“兩性一度”金課標(biāo)準(zhǔn)和五大“金課”目標(biāo)[2]。2019年教育部《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》提出，經(jīng)過三年左右時(shí)間，建成萬門左右國家級(jí)和萬門左右省級(jí)一流本科課程[3]。

線上線下混合式教學(xué)是基于信息技術(shù)，依托網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)和移動(dòng)學(xué)習(xí)工具，所構(gòu)建的一種“線上”+“線下”的教學(xué)模式。該教學(xué)模式可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)和在線教學(xué)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)深度的顯著提升，已成為高校課程實(shí)施的主流模式[4]。目前，許多高校在線上線下混合式實(shí)驗(yàn)實(shí)踐類“金課”建設(shè)方面進(jìn)行了大量的研究。

化工原理實(shí)驗(yàn)是高校化工、制藥、生物、環(huán)境、輕化等工科專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，可以幫助學(xué)生加深對(duì)化工原理基礎(chǔ)理論的理解，強(qiáng)化化工單元操作基本技能的訓(xùn)練，提高分析與解決復(fù)雜工程問題能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和創(chuàng)新精神。該課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性、應(yīng)用性，是將化工原理理論與實(shí)踐緊密聯(lián)系起來的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。我校以“新工科”建設(shè)為契機(jī)，以工程教育認(rèn)證為抓手，在線上線下混合式化工原理實(shí)驗(yàn)“金課”建設(shè)方面開展了大量的探索與實(shí)踐，對(duì)課程教學(xué)效果的提高，學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)起到了十分重要的推動(dòng)作用。

1 化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“痛點(diǎn)”

當(dāng)前，高?；ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)中的“痛點(diǎn)”主要包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果不理想、實(shí)驗(yàn)操作依賴性突出、安全環(huán)保意識(shí)淡薄、解決復(fù)雜工程問題能力欠缺、課程評(píng)價(jià)手段單一等[5-6]。

1.1 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果不理想

部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為枯燥，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)缺乏興趣，沒有養(yǎng)成自覺的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)習(xí)慣，不少學(xué)生將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)片面地理解為抄寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，而對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的、原理、裝置和內(nèi)容等缺乏必要的認(rèn)知，使實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)流于形式，預(yù)習(xí)效果大打折扣。

1.2 實(shí)驗(yàn)操作依賴性突出

不少學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性不夠，自信心不足，過多依賴?yán)蠋煂?duì)實(shí)驗(yàn)操作的講解和演示，甚至在實(shí)驗(yàn)過程中還需要老師“手把手”教。此外，由于每組實(shí)驗(yàn)為2～4人，個(gè)別學(xué)生未將自己融入到實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，習(xí)慣于依賴同組同學(xué)去完成實(shí)驗(yàn)操作，導(dǎo)致其實(shí)驗(yàn)操作技能未能得到應(yīng)有的訓(xùn)練。

1.3 安全環(huán)保意識(shí)淡薄

化工原理實(shí)驗(yàn)中僅使用乙醇等少量的危險(xiǎn)化學(xué)品，導(dǎo)致師生對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全環(huán)保工作的認(rèn)知不到位，而忽視了實(shí)驗(yàn)中所使用的離心泵、空壓機(jī)、電加熱器，以及氫氣、二氧化碳鋼瓶等危險(xiǎn)源，出現(xiàn)個(gè)人防護(hù)不到位等問題。

1.4 解決復(fù)雜工程問題能力欠缺

傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置上，以演示性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。個(gè)別老師對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置功能的了解不夠，對(duì)綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的理解有偏差，導(dǎo)致為數(shù)不多的綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)也演變成為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。加之學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中缺少獨(dú)立思考，創(chuàng)新能力得不到應(yīng)有提高，解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)不到位。

1.5 課程評(píng)價(jià)手段單一

部分老師僅僅依據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況來實(shí)施化工原理實(shí)驗(yàn)課程考核，忽視了對(duì)實(shí)驗(yàn)過程學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力、分析與解決復(fù)雜工程問題能力的考核，使實(shí)驗(yàn)考核不夠全面、不夠客觀、不夠合理，在一定程度上打擊了部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2 化工原理實(shí)驗(yàn)“金課”建設(shè)舉措

2.1 明確課程目標(biāo)

按照金課建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，基于“新工科”建設(shè)與工程教育認(rèn)證理念，修訂化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱，進(jìn)一步明確課程目標(biāo)(含思政教育目標(biāo))，更好地支撐各專業(yè)畢業(yè)要求[7]。依據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)化工類人才的知識(shí)、能力和素質(zhì)要求的變化，緊扣“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的有效達(dá)成。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置上，進(jìn)一步提高綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比例，開發(fā)、拓展現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置的功能，以滿足綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)需求。

2.2 打造教學(xué)團(tuán)隊(duì)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)的打造是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，是教學(xué)改革的重要抓手。我?；ぴ韺?shí)驗(yàn)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)由校長(zhǎng)邵榮教授為負(fù)責(zé)人，多名具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師為成員，形成了一支“年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、學(xué)緣結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)”合理的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)重視師資隊(duì)伍建設(shè)，加強(qiáng)青年骨干教師的指導(dǎo)培養(yǎng)，積極申報(bào)、承擔(dān)各級(jí)教學(xué)科研項(xiàng)目，深入開展教學(xué)與科學(xué)研究，加強(qiáng)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與分享交流，以科研促教學(xué)，推動(dòng)教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量的整體提升。

2.3 建設(shè)教學(xué)資源

為實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)，根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)對(duì)各類線上、線下教學(xué)資源的建設(shè)、完善與應(yīng)用。

2.3.1 重點(diǎn)改善教學(xué)硬件設(shè)施

針對(duì)原有實(shí)驗(yàn)裝置陳舊、臺(tái)套數(shù)少，以及實(shí)驗(yàn)室面積不足等嚴(yán)重制約發(fā)展的問題，學(xué)校先后投入300多萬元教學(xué)經(jīng)費(fèi)用于化工原理實(shí)驗(yàn)裝置以及實(shí)驗(yàn)室的改造升級(jí)。改造后的實(shí)驗(yàn)室符合國家安全環(huán)保規(guī)范，實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)套數(shù)能滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)分批分組需求，符合專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)及工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)條件方面為我?；瘜W(xué)工程與工藝、制藥工程、環(huán)境工程等專業(yè)順利通過工程教育認(rèn)證提供了重要保障。

2.3.2 加大虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)力度

利用VR化工類實(shí)驗(yàn)室安全預(yù)防與應(yīng)急處理系統(tǒng)、化工單元3D虛擬仿真軟件和Aspen Plus化工流程模擬軟件等資源，實(shí)現(xiàn)仿真模擬與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“虛實(shí)結(jié)合”，更好地幫助學(xué)生加深對(duì)化工過程基本知識(shí)的理解，提高實(shí)驗(yàn)室安全事故應(yīng)急處理實(shí)戰(zhàn)能力。

2.3.3 修訂出版配套實(shí)驗(yàn)教材

結(jié)合我?；ぴ韺?shí)驗(yàn)裝置特點(diǎn)，在學(xué)校自編教材出版基金的資助下，持續(xù)做好配套實(shí)驗(yàn)教材的修訂、出版工作，先后于華東理工大學(xué)出版社、化學(xué)工業(yè)出版社出版《化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)》教材。自編教材形成了“緊扣標(biāo)準(zhǔn)、體系新穎、層次分明、概念清晰”的特色，受到師生的一致好評(píng)，先后獲學(xué)校精品教材一等獎(jiǎng)、江蘇省高等學(xué)校精品教材獎(jiǎng)、江蘇省高等學(xué)校重點(diǎn)教材、中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)優(yōu)秀出版物獎(jiǎng)·教材獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

2.3.4 積極推進(jìn)線上教學(xué)資源建設(shè)

依托中國大學(xué)MOOC在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，完成化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)課件、教學(xué)視頻、單元測(cè)驗(yàn)等線上教學(xué)資源的建設(shè)，方便學(xué)生隨時(shí)隨地使用，特別是在實(shí)驗(yàn)線上預(yù)習(xí)方面發(fā)揮了重要的作用。下一步，將根據(jù)用戶使用情況，及時(shí)對(duì)線上教學(xué)資源進(jìn)行完善性建設(shè)。

2.4 推進(jìn)“課程思政”

堅(jiān)持“立德樹人”，積極推進(jìn)化工原理實(shí)驗(yàn)“課程思政”教育工作。通過強(qiáng)化育德意識(shí)，不斷提高教師育德能力。深入挖掘和總結(jié)課程中的思政元素，并將其“潛移默化”地融進(jìn)課堂教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生形成科學(xué)的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，發(fā)揮思政元素的協(xié)調(diào)育人功能。通過“課程思政”，在促進(jìn)學(xué)生加深對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的理解的同時(shí)，進(jìn)一步厚植家國情懷，弘揚(yáng)愛國主義精神；化解“談化色變”，弘揚(yáng)“美麗化工”理念；增強(qiáng)法制觀念，牢固樹立安全意識(shí)；培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)，踐行綠色發(fā)展理念；提升職業(yè)素養(yǎng)，培育大國工匠精神?！罢n程思政”的探索與實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了思政教育與專業(yè)教育的同頻共振，實(shí)現(xiàn)了教書與育人的有機(jī)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)知識(shí)與思想道德的同步提升，實(shí)現(xiàn)了全程育人和全方位育人[8]。

2.5 創(chuàng)新教學(xué)模式

充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，創(chuàng)新構(gòu)建線上線下混合式教學(xué)模式，不斷推進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革，著力打造高效課堂[9]。線上教學(xué)主要依托中國大學(xué)MOOC等教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)行課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)活動(dòng)和課后測(cè)驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié)的組織與實(shí)施；利用釘釘、微信和QQ等即時(shí)通訊工具做好課堂考勤、直播講解、課堂互動(dòng)、輔導(dǎo)答疑等教學(xué)工作。線下課堂則重點(diǎn)講授實(shí)驗(yàn)基本操作，指導(dǎo)學(xué)生通過Excel、Origin等數(shù)據(jù)處理軟件科學(xué)高效處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫質(zhì)量；同時(shí)，檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告撰寫情況，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)安全環(huán)保注意事項(xiàng)。在教學(xué)過程中，堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”，引導(dǎo)學(xué)生有效參與課程；在傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，多采用提問式、啟發(fā)式、互動(dòng)式、討論式、案例式等教學(xué)方法，并嘗試采用“學(xué)生主講、老師主評(píng)”的方式，促進(jìn)學(xué)生充分做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，提高其自主學(xué)習(xí)能力；引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)其分析與解決復(fù)雜工程問題能力。

2.6 重視安全教育

實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)驗(yàn)室安全教育往往更具針對(duì)性和實(shí)效性，易被學(xué)生接受。本課程基于實(shí)驗(yàn)室雙重預(yù)防機(jī)制，構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)室安全教育培訓(xùn)體系；基于PDCA循環(huán)，建立了實(shí)驗(yàn)室應(yīng)急管理體系，并開展應(yīng)急能力培訓(xùn)。課前，要求學(xué)生通過中國大學(xué)MOOC平臺(tái)觀看自制的實(shí)驗(yàn)室安全環(huán)保教育視頻，并完成測(cè)驗(yàn)題。在每門實(shí)驗(yàn)課程的第一節(jié)課，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師為學(xué)生開展針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)室安全教育培訓(xùn)。實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)驗(yàn)室安全教育內(nèi)容側(cè)重于與該課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)，要求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)范和個(gè)人防護(hù)要求。在教學(xué)過程中，根據(jù)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體內(nèi)容，對(duì)學(xué)生進(jìn)行必要的安全告知。在實(shí)驗(yàn)考核環(huán)節(jié)，將學(xué)生實(shí)驗(yàn)室安全環(huán)保工作執(zhí)行情況納入課程考核體系中，并實(shí)行“一票否決”[10]。通過以上措施，扎實(shí)開展實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)驗(yàn)室安全教育培訓(xùn)工作，進(jìn)一步強(qiáng)化了師生安全環(huán)保意識(shí)，切實(shí)提升了師生安全技能，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室安全教育的“入腦入心”，確保了實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的安全開展。

2.7 推動(dòng)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽

為加強(qiáng)大學(xué)生綜合素質(zhì)與能力的培養(yǎng)，促進(jìn)化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升，我校高度重視并積極推動(dòng)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽工作。實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽內(nèi)容主要包括理論測(cè)試、實(shí)驗(yàn)操作和虛擬仿真三部分。自2010年以來，我校已連續(xù)舉辦12屆校級(jí)大學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽，組織、指導(dǎo)學(xué)生參加6屆江蘇省大學(xué)生化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽和3屆全國大學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽。通過素質(zhì)拓展學(xué)分認(rèn)定、獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)比等激勵(lì)措施引導(dǎo)學(xué)生積極參加實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，校級(jí)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽學(xué)生參賽率為100%，在省級(jí)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中多次斬獲最高獎(jiǎng)，在國家級(jí)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)方面也不斷取得突破。通過化工原理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，營造了濃厚的學(xué)習(xí)、競(jìng)賽氛圍，強(qiáng)化了學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)基本技能，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神，并推動(dòng)了我校化工原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，提高了我校本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量[11]。

2.8 構(gòu)建多元評(píng)價(jià)

針對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)課程原有考核方法過于單一的問題，構(gòu)建了多元化形成性考核評(píng)價(jià)體系[12]，使課程考核更為科學(xué)合理，并具有較強(qiáng)的可操作性。多元評(píng)價(jià)體系主要包括教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)與互評(píng)、學(xué)生對(duì)教師的評(píng)價(jià)等多方面，充分利用中國大學(xué)MOOC平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)，將學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況、課堂參與情況、課后拓展學(xué)習(xí)情況全面納入形成性評(píng)價(jià)。教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)主要包括平時(shí)成績(jī)和考核成績(jī)，平時(shí)成績(jī)主要考查實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)安全環(huán)保與衛(wèi)生等情況。實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后，單獨(dú)安排課程考核，考核形式采用筆試或操作考核。平時(shí)成績(jī)和考核成績(jī)各占總評(píng)成績(jī)的60%和40%，較好地體現(xiàn)了加強(qiáng)過程考核的改革理念，使總評(píng)成績(jī)能更客觀地反映學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度與綜合實(shí)踐能力。

3 結(jié) 語

我校積極探索，深入推進(jìn)線上線下混合式化工原理實(shí)驗(yàn)“金課”建設(shè)工作，先后獲批江蘇高?！按髮W(xué)素質(zhì)教育與數(shù)字化課程建設(shè)”專項(xiàng)重點(diǎn)課題、校一流本科課程建設(shè)重點(diǎn)資助項(xiàng)目、校教改研究課題、校“課程思政”示范課程建設(shè)項(xiàng)目、校黨建工作與思想政治教育研究會(huì)課題、校自編教材出版基金項(xiàng)目等項(xiàng)目。通過多年的教學(xué)改革探索與實(shí)踐，在化工原理實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)方面取得了顯著的成效，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量，有力支撐了“新工科”建設(shè)和工程教育認(rèn)證工作，可為高校化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作提供參考。