應(yīng)用型高?！盎ぴ怼被旌鲜浇虒W(xué)改革探討

宗建平，解婭男，程海蒂，高星，包文亞，韓佳佳

（齊魯理工學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250200）

應(yīng)用型高校作為高等教育的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著為地方社會(huì)發(fā)展和區(qū)域經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型輸送應(yīng)用型創(chuàng)新人才的使命與責(zé)任，需要不斷提升畢業(yè)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力與社會(huì)適應(yīng)能力，以更好地滿足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要[1]。化工專業(yè)作為典型的工科專業(yè)，其發(fā)展受到應(yīng)用型高校的重視。隨著化工行業(yè)向智能化、綠色化、高端化發(fā)展，對(duì)化工專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高要求。為滿足人才培養(yǎng)需求，化工專業(yè)課的課程改革受到了大家的廣泛關(guān)注。

“化工原理”課程作為化工及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)核心課，在“高等數(shù)學(xué)”“大學(xué)物理”“大學(xué)化學(xué)”“物理化學(xué)”等基礎(chǔ)課程與專業(yè)課之間起著承先啟后的作用，是自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課向工程科學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)課過渡的入門課程[2]。通過該課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生系統(tǒng)掌握傳質(zhì)、傳熱和傳動(dòng)的共性和特性知識(shí)，樹立工程意識(shí)，能運(yùn)用工程觀點(diǎn)分析和解決化工生產(chǎn)過程中的實(shí)際問題，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及工作奠定基礎(chǔ)。而培養(yǎng)具有工程意識(shí)和職業(yè)素養(yǎng)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才一直是應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)的核心目標(biāo)，因此，“化工原理”課程教學(xué)受到廣大教育工作者的重視。然而，“化工原理”課程具有概念繁多、公式繁雜、設(shè)備工作原理抽象的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)的“化工原理”課堂教學(xué)中，通常采用教師主動(dòng)講解、學(xué)生被動(dòng)聽講的授課模式，導(dǎo)致教師很難掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)[3]，教學(xué)效果不理想，不利于應(yīng)用型化工人才的培養(yǎng)。

“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的迅速發(fā)展，促使高等教育從理論到實(shí)踐上都發(fā)生了重大變革[4]。2018 年教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》中提到積極開展教育創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)，探索基于“互聯(lián)網(wǎng)+”“大數(shù)據(jù)”的教學(xué)新模式，進(jìn)一步推進(jìn)高等學(xué)校的課堂革命[5]，這也使得線上線下混合式教學(xué)應(yīng)運(yùn)而生?；旌鲜浇虒W(xué)可以通過線上和線下的融合，拓展教學(xué)活動(dòng)的時(shí)間與空間，加大學(xué)生自主學(xué)習(xí)的比重，拓展教學(xué)活動(dòng)的深度與廣度，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力[6]。本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)應(yīng)用型本科院?；ゎ惾瞬排囵B(yǎng)要求，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，引入信息化教學(xué)手段，重視學(xué)生過程性考核，探討出“三階段、四平臺(tái)、數(shù)據(jù)反饋、師生學(xué)習(xí)共同體”的“化工原理”混合式教學(xué)模式。

1 課程內(nèi)容

在本?；ゎ悓I(yè)人才培養(yǎng)方案中，“化工原理”課程共64 學(xué)時(shí)，為方便教學(xué)，我們選用了北京化工大學(xué)王志魁教授主編的《化工原理》作為教材。為適應(yīng)“新工科”發(fā)展要求和應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，課程組從學(xué)生角度出發(fā)，打破章節(jié)限制，由淺入深，將課程內(nèi)容劃分為三個(gè)模塊三單元：三模塊分別為基本原理、典型設(shè)備和工程應(yīng)用，每一模塊又細(xì)分為流體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)三個(gè)單元。

基本原理模塊主要包括典型單元操作的基本概念及公式推導(dǎo)。典型設(shè)備部分包括設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及性能參數(shù)。工程應(yīng)用模塊主要包括典型單元操作在生活中的應(yīng)用及在工程實(shí)際中的應(yīng)用。為確保工程案例與生產(chǎn)實(shí)際有效銜接，我們?cè)谡n程團(tuán)隊(duì)中引進(jìn)了山東京博集團(tuán)工程師，確保工程案例與時(shí)俱進(jìn)。

為適應(yīng)生產(chǎn)一線設(shè)備設(shè)計(jì)及參數(shù)優(yōu)化的需求，將化工仿真軟件引入典型設(shè)備教學(xué)過程中。課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生通過仿真軟件直觀觀察設(shè)備結(jié)構(gòu)及原理；課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生利用仿真平臺(tái)操作模擬設(shè)備，以此深化學(xué)生對(duì)單元操作的理解，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)。

2 教學(xué)改革

2.1 線上資源建設(shè)

為方便線上線下混合式教學(xué)的開展，我們利用超星泛雅平臺(tái)建立SPOC。根據(jù)本校學(xué)生特點(diǎn)，充分發(fā)揮教學(xué)團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)，錄制知識(shí)點(diǎn)視頻，控制視頻時(shí)長(zhǎng)為8～15 min，將視頻及ppt 上傳到課程門戶中，同時(shí)在視頻中設(shè)置彈題，確保學(xué)生學(xué)有所得。建立課程案例庫、習(xí)題庫、作業(yè)庫、試卷庫等；同時(shí)在教學(xué)過程中為學(xué)生推送中國(guó)大學(xué)MOOC 中天津大學(xué)及北京化工大學(xué)的“化工原理”課程、智慧樹上濱州學(xué)院“化工原理”課程資源等國(guó)家級(jí)、省級(jí)精品課程，將教學(xué)內(nèi)容中的知識(shí)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)視頻課程相結(jié)合，將網(wǎng)絡(luò)資源作為線上教學(xué)的補(bǔ)充，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。同時(shí)，為確保教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性，我們將化工單元操作、典型設(shè)備的最新動(dòng)態(tài)作為拓展資源上傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。

深入推進(jìn)課程思政建設(shè)，從課程標(biāo)準(zhǔn)開始，將課程思政目標(biāo)和要求寫入課程標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)思政內(nèi)容與專業(yè)教學(xué)切入點(diǎn)進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)[7]（部分課程思政切入點(diǎn)如表1所示），同時(shí)在線上建立課程思政案例庫，如化工前沿、科學(xué)家故事、綠色化工、優(yōu)秀學(xué)生作品等。為確保案例庫的合理性和先進(jìn)性，我們將思政課老師引入課程團(tuán)隊(duì)，開展集體備課，真正做到思政內(nèi)容與專業(yè)內(nèi)容有機(jī)融合。

表1 “化工原理”課程思政融入點(diǎn)舉例Tab.1 Examples of Ideological and political integration of Chemical Engineering Principle

2.2 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

課程堅(jiān)持“以學(xué)生為中心，以問題為導(dǎo)向”，創(chuàng)建“三階段、四平臺(tái)、數(shù)據(jù)反饋、師生學(xué)習(xí)共同體”混合式教學(xué)模式（如圖1所示）。在課前、課中、課后三個(gè)階段，充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、智慧課堂、仿真平臺(tái)、實(shí)踐平臺(tái)四個(gè)平臺(tái)，借助各個(gè)平臺(tái)獲得的數(shù)據(jù)，使教師優(yōu)化課程設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)全面提升。

圖1 “三階段、四平臺(tái)、數(shù)據(jù)反饋、師生學(xué)習(xí)共同體”混合式教學(xué)模式圖Fig.1 Blended teaching model of＂three stages and four platforms data feedback teacher-student learning community＂

課前充分利用超星網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和虛擬仿真平臺(tái)，學(xué)生完成線上較簡(jiǎn)單知識(shí)點(diǎn)自學(xué)和小組任務(wù)準(zhǔn)備工作，教師獲得學(xué)生線上自學(xué)數(shù)據(jù)。教師在超星泛雅平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)單和小組任務(wù)要求，讓學(xué)生明確自學(xué)的具體內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求以及小組任務(wù)的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生完成自學(xué)任務(wù)，其中，小組任務(wù)通常為運(yùn)用知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象或解決化工生產(chǎn)中的實(shí)際問題。學(xué)生根據(jù)任務(wù)單要求，閱讀教材、ppt，觀看超星平臺(tái)視頻及教師推送的課程資源，并利用仿真平臺(tái)觀看典型設(shè)備工作原理，完成基本工程概念或典型化工設(shè)備基本結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)，完成線上自測(cè)題。自學(xué)過程中，學(xué)生可以將學(xué)習(xí)過程中遇到的問題在泛雅平臺(tái)討論區(qū)或社交平臺(tái)學(xué)習(xí)群發(fā)布，教師鼓勵(lì)其他學(xué)生相互討論、在線答疑，開展同伴教學(xué)，同時(shí)教師也會(huì)對(duì)學(xué)生提出的問題、回帖進(jìn)行解答和反饋。完成基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)后，學(xué)生通過查閱資料、小組討論，初步形成小組任務(wù)解決方案，教師鼓勵(lì)學(xué)生將小組任務(wù)初步解決方案上傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。教師利用后臺(tái)實(shí)時(shí)觀察學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)展，獲得學(xué)生資源學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和課前測(cè)試數(shù)據(jù)，了解學(xué)生對(duì)低階基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，從而為線下課堂教學(xué)設(shè)計(jì)提供參考。

線下課堂充分利用智慧教室和“學(xué)習(xí)通”，學(xué)生完成小組任務(wù)匯報(bào)及互評(píng)，教師獲得課堂互動(dòng)數(shù)據(jù)。改變以“教師講授為主”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，采用BOPPPS教學(xué)模式，結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、小組討論法、問題導(dǎo)向法等開展課堂教學(xué)，突出學(xué)生的主體地位。教師根據(jù)學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況答疑解惑，精講難點(diǎn)知識(shí)，并利用“學(xué)習(xí)通”發(fā)放課堂練習(xí)，檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果。教師再次組織學(xué)生對(duì)小組任務(wù)開展小組討論，對(duì)小組任務(wù)解決方案進(jìn)行優(yōu)化，形成最終解決方案。教師組織學(xué)生分組匯報(bào)小組任務(wù)，針對(duì)各組匯報(bào)情況開展生講生評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)，提高學(xué)生分析解決工程問題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。同時(shí)教師利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布討論、搶答、選人、投票等功能，打破沉默課堂，促進(jìn)學(xué)生全員參與，發(fā)揮學(xué)生的課堂主體作用。教師通過智慧教室和學(xué)習(xí)通獲得隨堂測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)和互動(dòng)行為數(shù)據(jù)，了解學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的情況，為教師布置拓展作業(yè)提供依據(jù)。學(xué)生經(jīng)歷從接受任務(wù)、合作學(xué)習(xí)和展示成果這一完整的“工作過程”，使其綜合運(yùn)用知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力得到鍛煉。

課后利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、仿真平臺(tái)和實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)。教師利用學(xué)習(xí)通發(fā)布運(yùn)用知識(shí)解決工程問題的作業(yè)，并開展生生互評(píng)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生共同進(jìn)步；學(xué)生通過線上回看平臺(tái)知識(shí)點(diǎn)視頻及參考視頻，復(fù)習(xí)鞏固本節(jié)知識(shí)點(diǎn)，線上線下查缺補(bǔ)漏。教師利用學(xué)習(xí)通督促學(xué)生繪制知識(shí)點(diǎn)思維導(dǎo)圖，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，教師督促學(xué)生利用仿真軟件操作仿真設(shè)備，待仿真設(shè)備操作優(yōu)秀及以上者，才可去實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，虛實(shí)結(jié)合，強(qiáng)化所學(xué)內(nèi)容。在課程典型設(shè)備學(xué)完后，教師帶領(lǐng)學(xué)生去校外實(shí)踐基地參觀學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)學(xué)習(xí)與校外實(shí)踐的有機(jī)融合。教師通過仿真練習(xí)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及討論交流數(shù)據(jù)，了解學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)操作設(shè)備情況，為教師改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

2.3 成績(jī)?cè)u(píng)定

實(shí)施線上線下全時(shí)域，教師、學(xué)生多角色評(píng)價(jià)體系，尊重自評(píng)，重視互評(píng)，構(gòu)建重過程付出、重素質(zhì)能力提升的課程考核，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)自覺性。

學(xué)生期末總成績(jī)由40%過程性考核成績(jī)和60%總結(jié)性考核成績(jī)組成。過程性考核成績(jī)又分為線上項(xiàng)目成績(jī)和線下項(xiàng)目成績(jī)，兩者各占50%。線上項(xiàng)目主要由20%視頻學(xué)習(xí)、20%章節(jié)測(cè)驗(yàn)、30%作業(yè)成績(jī)、15%主題討論和15%課堂互動(dòng)組成。其中，課堂互動(dòng)成績(jī)包括學(xué)生參與投票、問卷、搶答、選人、討論、隨堂練習(xí)等課程活動(dòng)獲得的相應(yīng)分?jǐn)?shù)，積分達(dá)300分為滿分。線上項(xiàng)目成績(jī)通過學(xué)習(xí)通實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程跟蹤管理，定時(shí)反饋學(xué)生總體學(xué)習(xí)狀況，發(fā)布成績(jī)預(yù)警。線下項(xiàng)目由60%小組任務(wù)成績(jī)和40%設(shè)計(jì)作業(yè)組成。其中，小組任務(wù)成績(jī)?nèi)「鞔涡〗M任務(wù)成績(jī)的平均分，每次成績(jī)均由30%的教師評(píng)價(jià)、40%的組間評(píng)價(jià)和10%的學(xué)生自評(píng)成績(jī)等組成。設(shè)計(jì)作業(yè)以典型設(shè)備的設(shè)計(jì)為主，由60%設(shè)計(jì)說明書成績(jī)和40%設(shè)計(jì)圖紙成績(jī)組成。設(shè)計(jì)說明書評(píng)分時(shí)注重原創(chuàng)性和創(chuàng)新性，圖紙?jiān)u分則注重規(guī)范性及與設(shè)計(jì)說明書的一致性。

3 改革成效

通過實(shí)行混合式教學(xué)改革，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)掌握程度明顯改善，工程基礎(chǔ)知識(shí)更加扎實(shí)。學(xué)生成績(jī)較改革前提高了3.2 個(gè)百分點(diǎn)，并逐年提高；不及格率逐年下降。

學(xué)生高階思維能力顯著提升，創(chuàng)新意識(shí)更強(qiáng)?；ゎ悓I(yè)學(xué)生參加科研的積極性增強(qiáng)，近兩年，有10余名學(xué)生主持和參與了4項(xiàng)山東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。

學(xué)生工程能力訓(xùn)練初顯成效，工程素養(yǎng)更高。近兩年來，有10名學(xué)生在全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)，6名學(xué)生在全國(guó)大學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)大賽華北賽區(qū)比賽中獲獎(jiǎng)，30余名學(xué)生在山東省大學(xué)生化工過程實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)。

今后我們將繼續(xù)關(guān)注化工技術(shù)前沿進(jìn)展，按照工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，兼顧教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、先進(jìn)性，不斷更新完善教學(xué)資源庫。依托化工設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、化工原理實(shí)驗(yàn)大賽等賽事及校內(nèi)、校外實(shí)踐平臺(tái)，不斷強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，持續(xù)提升學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。