仿真教學(xué)在化工實(shí)訓(xùn)中的教學(xué)策略與實(shí)踐

周綠山，張巧玲，王芬，喬昌兵

(四川文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，四川 達(dá)州 635000)

0 引言

2015年，教育部聯(lián)合國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部出臺(tái)了《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見(jiàn)》，地方高校進(jìn)行應(yīng)用型轉(zhuǎn)型發(fā)展自此拉開(kāi)序幕[1]。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，部分高校已脫穎而出，成為標(biāo)桿。地方高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，除了政策方針的頂層設(shè)計(jì)外，學(xué)生的培養(yǎng)是轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵之一。應(yīng)用型高素質(zhì)人才應(yīng)具有扎實(shí)的理論知識(shí)，更應(yīng)具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力。

化工實(shí)訓(xùn)是化學(xué)工程與工藝、能源化學(xué)工程、應(yīng)用化學(xué)(工科)、冶金工程等本科專業(yè)的核心課程，是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型化工相關(guān)專業(yè)人才的重要實(shí)踐課程，也是理論聯(lián)系實(shí)踐的紐帶和步入生產(chǎn)實(shí)習(xí)前的重要演練陣地[2]?；?shí)訓(xùn)的教學(xué)質(zhì)量影響著學(xué)生實(shí)習(xí)和就業(yè)質(zhì)量，也是學(xué)生后續(xù)發(fā)展的重要保障。因此，加強(qiáng)化工實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)就是在為學(xué)生強(qiáng)化理論做復(fù)習(xí)、為生產(chǎn)鍛煉做準(zhǔn)備、為綜合素養(yǎng)做提升。

1 疫情下化工實(shí)訓(xùn)存在的問(wèn)題

2019年，突如其來(lái)的新冠肺炎疫情在全球蔓延，給生產(chǎn)生活帶來(lái)重大影響之外，也對(duì)教育教學(xué)造成了嚴(yán)重影響，尤其是對(duì)實(shí)踐課程的開(kāi)設(shè)形成了極大阻礙。在疫情下，化工實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)呈現(xiàn)出較多問(wèn)題，對(duì)教學(xué)質(zhì)量造成影響。

1.1 重理論、輕實(shí)踐，動(dòng)手操作靠想象

化工實(shí)訓(xùn)的理論基礎(chǔ)著重于化工原理、化工機(jī)械與設(shè)備、化工儀表及自動(dòng)化、化工分離工程、化工安全與環(huán)保等。對(duì)于不同高校，這些課程基本都是分散于整個(gè)學(xué)習(xí)階段，學(xué)生掌握情況參差不齊，往往在開(kāi)始化工實(shí)訓(xùn)課程前都需進(jìn)行相關(guān)理論知識(shí)回顧。但由于疫情原因，部分教學(xué)則直接成了所學(xué)知識(shí)的鞏固復(fù)習(xí)，將不能到現(xiàn)場(chǎng)操作的實(shí)踐內(nèi)容轉(zhuǎn)為圖片或動(dòng)畫進(jìn)行觀摩，讓學(xué)生通過(guò)文字或圖片進(jìn)行聯(lián)想操作，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)了也不會(huì)，進(jìn)入生產(chǎn)實(shí)際仍然不知所措[3]。

1.2 時(shí)間緊、任務(wù)重，教學(xué)過(guò)程少互動(dòng)

化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)學(xué)時(shí)通常設(shè)置為1周，其內(nèi)容包括了化工閥門拆卸與安裝、化工管路拆卸與安裝、化工設(shè)備拆卸與安裝、化工生產(chǎn)工藝認(rèn)識(shí)與操作，涉及面廣、知識(shí)多。因此在教學(xué)內(nèi)容分配上，大部分學(xué)校選擇將閥門、管路、典型設(shè)備的拆卸與安裝作為主要內(nèi)容，而把生產(chǎn)工藝內(nèi)容納入見(jiàn)習(xí)或生產(chǎn)實(shí)習(xí)中。即便是如此安排，化工實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容也是比較繁重，加之需學(xué)生動(dòng)手操作，尤其在教學(xué)設(shè)備少的情況下，這無(wú)疑對(duì)教學(xué)造成沖擊。在教學(xué)過(guò)程中，教師往往一味追進(jìn)度，弱化甚至忽視了教學(xué)過(guò)程中的互動(dòng)，尤其是在動(dòng)手操作過(guò)程，對(duì)不影響主體安全與運(yùn)行的操作進(jìn)行選擇性忽視，給學(xué)生造成錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

1.3 保教學(xué)、弱考查，綜合能力提升不顯著

在教學(xué)學(xué)時(shí)較少、學(xué)生人數(shù)多的情況下，部分教學(xué)選擇了集中理論學(xué)習(xí)、分組實(shí)踐鍛煉的方式進(jìn)行。這種方式能快速解決學(xué)生人數(shù)多，理論需要重復(fù)講的矛盾，但學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量明顯下降，尤其是在疫情下的線上教學(xué)，自律性弱的學(xué)生完全就是走馬觀花，對(duì)所學(xué)內(nèi)容不知所云，一到動(dòng)手就頭腦發(fā)懵，錯(cuò)誤頻發(fā)。在考查方面，疫情下基本由實(shí)踐操作考核變成了試卷考核，動(dòng)手能力考核成了問(wèn)答題或案例分析題，不能客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)際操作能力，同時(shí)過(guò)程考核也較為缺失，以一卷定成績(jī)的現(xiàn)象再次出現(xiàn)。

1.4 人數(shù)多、條件差，上機(jī)練習(xí)無(wú)法保證

學(xué)生人數(shù)較多，家庭經(jīng)濟(jì)情況復(fù)雜，部分學(xué)生地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，生活條件艱苦，網(wǎng)絡(luò)不暢通，學(xué)習(xí)環(huán)境難以保障。疫情下由線下授課轉(zhuǎn)至在線授課，需要學(xué)生自備手機(jī)、電腦等電子設(shè)備遠(yuǎn)程聽(tīng)課。對(duì)化工虛擬仿真、實(shí)訓(xùn)此類動(dòng)手操作的課程，需要在PC端安裝“易思在線”或“歐倍爾”等虛擬仿真平臺(tái)，更加依賴電子設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；對(duì)教師端的電腦和網(wǎng)絡(luò)也是巨大的考驗(yàn)，教師端不僅要支撐虛擬仿真平臺(tái)的運(yùn)行，同時(shí)要共享屏幕和音頻，極易導(dǎo)致設(shè)備癱瘓。

1.5 難監(jiān)督、配置低，軟件平臺(tái)不完善

為迎合疫情下的教學(xué)模式，線上虛擬仿真平臺(tái)加速開(kāi)發(fā)，教學(xué)平臺(tái)不穩(wěn)定，軟件開(kāi)發(fā)不完善，尚存在諸多問(wèn)題；學(xué)生電腦設(shè)備配置差，無(wú)法保證虛擬仿真平臺(tái)的運(yùn)行。而該課程依賴學(xué)生上機(jī)練習(xí)和教師的監(jiān)督指導(dǎo)，仿真軟件開(kāi)放本身的問(wèn)題再加上教師無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，導(dǎo)致學(xué)生存在的問(wèn)題不能及時(shí)溝通解決而喪失學(xué)習(xí)的積極性。

2 疫情下的化工實(shí)訓(xùn)教學(xué)措施

針對(duì)疫情下化工實(shí)訓(xùn)課程所呈現(xiàn)出的顯著問(wèn)題，開(kāi)展理論知識(shí)先學(xué)、典型案例精講、虛實(shí)結(jié)合強(qiáng)化、實(shí)踐環(huán)節(jié)保質(zhì)是保障教學(xué)質(zhì)量的重要舉措。

2.1 重預(yù)習(xí)，加強(qiáng)課程理論知識(shí)的前端學(xué)習(xí)

理論知識(shí)是實(shí)踐操作的保障，但不能占用本來(lái)就有限的課程教學(xué)時(shí)間進(jìn)行大量的理論知識(shí)再學(xué)習(xí)。因此，利用好學(xué)生課余時(shí)間，抓好課程預(yù)習(xí)是課程教學(xué)質(zhì)量提高的重要環(huán)節(jié)之一。針對(duì)實(shí)踐內(nèi)容，先行發(fā)放理論知識(shí)學(xué)習(xí)概要，以課前小組互學(xué)互評(píng)、預(yù)習(xí)筆記檢查、預(yù)習(xí)知識(shí)問(wèn)題等多方式、多維度進(jìn)行考核掌握情況，根據(jù)實(shí)際進(jìn)行理論知識(shí)講解的安排，盡量減少學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)，為實(shí)踐預(yù)留充足時(shí)間。

2.2 選典型，著重講解化工生產(chǎn)主要零件與設(shè)備

化工實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)內(nèi)容多而雜，不能面面俱到時(shí)，需選典型案例進(jìn)行講解，把化工生產(chǎn)過(guò)程中具有代表性、使用量大的零件或設(shè)備選為課程講解的重點(diǎn)，不能單依據(jù)所選教材進(jìn)行按圖索驥，與實(shí)訓(xùn)設(shè)備和生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)。突出講解化工生產(chǎn)過(guò)程中所涉及的零件或設(shè)備的關(guān)鍵所在，從原理上剖析結(jié)構(gòu)，從操作中鞏固理論。

2.3 用仿真，構(gòu)建理論與實(shí)踐的連接橋梁

虛實(shí)結(jié)合是目前解決化工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的主要手段之一，其具有操作安全、培訓(xùn)體量大、接近實(shí)際等特點(diǎn)[4]。針對(duì)疫情不能聚集開(kāi)課情況，仿真實(shí)訓(xùn)便是讓學(xué)生達(dá)到動(dòng)手鍛煉的較佳途徑。通過(guò)真實(shí)案例的操作講解，配合逼真的高仿操作，讓學(xué)生能更好地了解與掌握實(shí)際操作，可有效避免純理論教學(xué)帶來(lái)知識(shí)掌握不錯(cuò)、動(dòng)手操作不會(huì)的情況[5]。

2.4 分批次，以學(xué)生互評(píng)提升知識(shí)與能力

有條件地開(kāi)展預(yù)約式教學(xué)[6]，有效提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)間利用率。以預(yù)習(xí)內(nèi)容和仿真操作考核成果為條件，達(dá)到預(yù)設(shè)條件后開(kāi)放實(shí)訓(xùn)時(shí)間，控制同一時(shí)間操作人數(shù)，結(jié)束組學(xué)生隨機(jī)搭配作為操作學(xué)生的監(jiān)評(píng)人并按操作規(guī)程進(jìn)行評(píng)分。通過(guò)此方式多角度、多方式進(jìn)行知識(shí)的鞏固，以學(xué)、操、評(píng)多級(jí)實(shí)現(xiàn)綜合能力的提升。

2.5 錄播課，供學(xué)生反復(fù)觀看和學(xué)習(xí)

針對(duì)上網(wǎng)環(huán)境差或者沒(méi)有電腦的同學(xué)，將授課內(nèi)容錄制下來(lái)，課后上傳到課程平臺(tái)，供學(xué)生反復(fù)觀看和學(xué)習(xí)，學(xué)生上機(jī)練習(xí)時(shí)遇到問(wèn)題，也可以回顧錄播課內(nèi)容，檢查問(wèn)題。同時(shí)在授課過(guò)程中，教師將學(xué)生往年常出現(xiàn)的錯(cuò)誤或者練習(xí)中可能會(huì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行歸納整理，供學(xué)生分析和解決練習(xí)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題。此外，建立課后學(xué)習(xí)小組，組內(nèi)或組間相互討論，為對(duì)方解決問(wèn)題。

3 疫情下化工實(shí)訓(xùn)的仿真教學(xué)實(shí)踐

疫情下，不能大規(guī)模集聚是實(shí)訓(xùn)實(shí)踐的重要阻礙。為保障教學(xué)質(zhì)量，采用分批教學(xué)可有效解決此問(wèn)題。通過(guò)實(shí)踐，我院教師探索出了一種課前—課中—課后聯(lián)動(dòng)、虛實(shí)結(jié)合、師生協(xié)作的高效教學(xué)方案。

3.1 課前發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，明確操作要點(diǎn)

在理論教學(xué)安排上，根據(jù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行課前知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)發(fā)布，明確理論知識(shí)要點(diǎn)和操作注意事項(xiàng)，結(jié)合微信、QQ、微博、易班等平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)知識(shí)點(diǎn)鞏固訓(xùn)練，正式課堂教學(xué)前以智慧樹等平臺(tái)進(jìn)行學(xué)前測(cè)驗(yàn)，及時(shí)掌握學(xué)生理論水平與知識(shí)掌握情況，合理安排教學(xué)內(nèi)容與講解重點(diǎn)。

3.2 課中講授與討論相結(jié)合，把握課程內(nèi)容

以講授與討論的方式相結(jié)合，通過(guò)知識(shí)點(diǎn)的講授、操作要領(lǐng)的動(dòng)畫講解，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為文字、圖片、語(yǔ)言、動(dòng)作相結(jié)合的信息傳達(dá)給學(xué)生，實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的生動(dòng)化，讓教學(xué)豐富多彩。同時(shí)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶，使學(xué)生熟悉實(shí)訓(xùn)操作流程，將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，理解和掌握現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程。監(jiān)督檢查學(xué)生的出勤和聽(tīng)課情況，設(shè)置問(wèn)題進(jìn)行抽問(wèn)，增加課堂的活躍度和學(xué)生的參與度。將上課內(nèi)容通過(guò)錄屏軟件錄制下來(lái)，課后上傳至授課平臺(tái)，供學(xué)生課后觀看學(xué)習(xí)。

3.3 課后練習(xí)鞏固，強(qiáng)化學(xué)習(xí)成果

以在線虛擬仿真為主戰(zhàn)場(chǎng)，學(xué)生在個(gè)人電腦上在線登錄化工虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行練習(xí)，通過(guò)單人操作鞏固理論與操作要點(diǎn)，學(xué)生可查看訓(xùn)練時(shí)間和仿真操作評(píng)分，查找問(wèn)題，分析不足，多次練習(xí)，強(qiáng)化學(xué)習(xí)。教師可在后臺(tái)查看學(xué)生的練習(xí)和得分情況，根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分析學(xué)生目前存在的問(wèn)題，并設(shè)置答疑課為學(xué)生集中解答。

3.4 建立合理的課堂考核機(jī)制，提高學(xué)習(xí)熱情

教師可以在授課平臺(tái)設(shè)定思考題和問(wèn)答題對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行在線考核，通過(guò)在線考核的學(xué)生將取得實(shí)際操作考核資格，教師在后臺(tái)設(shè)定考核時(shí)間、方式(開(kāi)卷或閉卷)和考核次數(shù)，將實(shí)際操作考核成績(jī)作為最終成績(jī)的一部分，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力和熱情。在實(shí)際操作考核前可反復(fù)在各平臺(tái)與仿真網(wǎng)站上進(jìn)行理論知識(shí)與操作要領(lǐng)學(xué)習(xí)，使知識(shí)學(xué)習(xí)不再固定時(shí)間、固定場(chǎng)所，同時(shí)也給學(xué)生根據(jù)自身特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化培養(yǎng)目標(biāo)創(chuàng)造了機(jī)遇。

在實(shí)際操作教學(xué)過(guò)程中，以解決問(wèn)題為導(dǎo)向，在規(guī)定條件下完成相應(yīng)問(wèn)題的解決。化工實(shí)訓(xùn)前制定可行的實(shí)施方案，接著按既定方案進(jìn)行動(dòng)手操作。操作過(guò)程中，主講教師作為主評(píng)人，完成實(shí)操學(xué)生為副評(píng)人對(duì)操作進(jìn)行學(xué)生評(píng)分，按比例折合得出學(xué)生最后得分。評(píng)分結(jié)束后進(jìn)行評(píng)分學(xué)生對(duì)操作學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，主講教師再進(jìn)行總結(jié)。通過(guò)學(xué)生當(dāng)評(píng)委的方式，讓學(xué)生換角度明白知識(shí)與操作的重要性，同時(shí)多角度、多層次實(shí)現(xiàn)知識(shí)的再學(xué)習(xí)，讓知識(shí)真正被理解、被掌握。

通過(guò)線上線下、虛擬結(jié)合的教學(xué)方式，學(xué)生理論學(xué)習(xí)時(shí)間根據(jù)自身情況可長(zhǎng)可短，有效利用好其零碎時(shí)間，知識(shí)掌握水平得到有效提高，動(dòng)手操作失誤與錯(cuò)誤次數(shù)減少，綜合能力素養(yǎng)提升較明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

化工實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)主要在教更在學(xué)，需要做到教與學(xué)互助、師與生互動(dòng)，疫情特殊情況下應(yīng)多渠道、多方位、多層次進(jìn)行有效課堂教學(xué)，突出動(dòng)手能力培養(yǎng)目標(biāo)。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展成熟的年代，采用高新技術(shù)輔助教學(xué)是課堂教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，也是不斷提升實(shí)踐課程教學(xué)質(zhì)量的重要手段。以仿真融入化工實(shí)訓(xùn)，可解決部分操作語(yǔ)言難講解、安全保障低、理論聯(lián)系實(shí)際不緊密等不足。利用仿真技術(shù)，通過(guò)合理的教學(xué)方案設(shè)計(jì)，在提高實(shí)訓(xùn)效率的同時(shí)，更能培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。