在線教學(xué)平臺(tái)在“化工原理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中的實(shí)踐探索

趙 娟*

（五邑大學(xué)生物科技與大健康學(xué)院 廣東 江門 529020）

隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，教育數(shù)字化成為推動(dòng)教育變革和創(chuàng)新、促進(jìn)教育高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑[1-2]。課堂作為教育的主陣地，將數(shù)字化資源與課堂教學(xué)相結(jié)合，推動(dòng)數(shù)字化信息技術(shù)在課堂教學(xué)中的運(yùn)用，是推動(dòng)課堂教學(xué)質(zhì)量提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3]?；ぴ韺?shí)驗(yàn)課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐性必修課程，以化工單元操作的原理和過程為主要研究對(duì)象，具有基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和工程性較強(qiáng)的特點(diǎn)[4]。當(dāng)前的課堂教學(xué)存在學(xué)生預(yù)習(xí)途徑有限、不能提前熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范和操作訓(xùn)練強(qiáng)度不足、自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)思考不足等問題。為此，我們依托超星學(xué)習(xí)通在線教學(xué)平臺(tái)和虛擬仿真在線教學(xué)平臺(tái)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)體系進(jìn)行改革探索，將課堂教學(xué)和線上學(xué)習(xí)資源進(jìn)行有效結(jié)合，開展“線上+線下”混合式教學(xué)，為學(xué)生創(chuàng)造更多學(xué)習(xí)和鍛煉的機(jī)會(huì)，達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)思維和工程實(shí)踐能力的目的。

1 課程教學(xué)面臨的問題

1.1 預(yù)習(xí)資源少，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng)，預(yù)習(xí)效果不好

化工原理實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)過程對(duì)于學(xué)生理解化工專業(yè)理論知識(shí)、掌握實(shí)驗(yàn)和設(shè)備的基本原理、實(shí)驗(yàn)操作和技術(shù)、數(shù)據(jù)的處理與分析等非常重要。目前學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)主要通過學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教材和講義進(jìn)行，不利于學(xué)生多方面地了解實(shí)驗(yàn)；對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備與操作的了解和認(rèn)識(shí)也只能通過教材和講義上的設(shè)備圖和實(shí)驗(yàn)流程圖來(lái)完成，學(xué)生很難真正認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)裝置，理解操作過程。此外，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果的評(píng)價(jià)途徑僅為預(yù)習(xí)報(bào)告，學(xué)生在撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告時(shí)多是照抄實(shí)驗(yàn)講義的內(nèi)容，預(yù)習(xí)報(bào)告流于形式，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，導(dǎo)致預(yù)習(xí)效果很不理想。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中工程能力訓(xùn)練不足

實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)學(xué)時(shí)有限，且通常為多名同學(xué)共同完成實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生沒有充分的時(shí)間和機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，不利于學(xué)生工程實(shí)踐能力的提高。

1.3 課程考核評(píng)價(jià)形式無(wú)法真實(shí)體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果

對(duì)于現(xiàn)有的考核評(píng)價(jià)體系，實(shí)驗(yàn)成績(jī)主要由平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)組成。平時(shí)表現(xiàn)成績(jī)由預(yù)習(xí)報(bào)告、課堂表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)操作三部分按照一定比例構(gòu)成。預(yù)習(xí)報(bào)告存在簡(jiǎn)單抄寫講義的情況，而課堂表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)操作由于多人一組，教師在實(shí)驗(yàn)過程中忙于各處指導(dǎo)，不能真正對(duì)每一名學(xué)生的操作及分析解決問題能力進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2 在線教學(xué)平臺(tái)在課程中的實(shí)踐

超星學(xué)習(xí)通是集教學(xué)資源、課程、測(cè)評(píng)及交互一體的移動(dòng)APP，可利用作業(yè)、課堂互動(dòng)、簽到、課程音視頻、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、PBL、章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)、討論、閱讀、直播、考試和線下等功能開展各種線上教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)效果評(píng)價(jià)，非常適用于混合式教學(xué)[5]。虛擬仿真技術(shù)是采用全新的智能設(shè)備及虛擬環(huán)境來(lái)模擬教學(xué)對(duì)象，幫助學(xué)生能通過多感官來(lái)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)對(duì)象，從而加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和掌握[6]?；ぬ摂M仿真線上教學(xué)平臺(tái)包含安全生產(chǎn)（安全理論、實(shí)驗(yàn)室安全、工藝安全）、工藝仿真（冷態(tài)開車、正常停車和事故處理）和工藝參數(shù)調(diào)整（單一參數(shù)調(diào)整、綜合參數(shù)調(diào)整）等多個(gè)虛擬仿真模塊，可對(duì)化工過程的各個(gè)單元操作和設(shè)備進(jìn)行仿真，對(duì)化工廠實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行模擬?；诔菍W(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)和虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，化工原理實(shí)驗(yàn)課程引入“線上+線下”混合式教學(xué)方式，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)，改善當(dāng)前化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中面臨的問題，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量教學(xué)，實(shí)施方案如圖1 所示。

圖1 化工原理實(shí)驗(yàn)課程“線上+線下”混合式教學(xué)改革模式

首先，建設(shè)涵蓋實(shí)驗(yàn)講義、實(shí)驗(yàn)視頻、數(shù)據(jù)記錄及處理方法、思考題等多種類型資料的內(nèi)容豐富的線上教學(xué)資源，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式引導(dǎo)學(xué)生線上自學(xué)，幫助學(xué)生深入了解實(shí)驗(yàn)。以實(shí)驗(yàn)視頻為例，實(shí)驗(yàn)視頻通過圖像和音頻形式對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)采集和分析處理進(jìn)行介紹，相比文字更加直觀、易懂和有趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣。線上自學(xué)與線下預(yù)習(xí)相結(jié)合，加深對(duì)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法的理解和掌握，在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題，帶著問題進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。設(shè)置每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí)考試題庫(kù)，可抽取考題進(jìn)行線上考試，真實(shí)掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)效果[7]。

其次，引入虛擬仿真在線平臺(tái)，線上仿真操作與線下實(shí)體實(shí)驗(yàn)操作相輔相成，虛實(shí)結(jié)合，促進(jìn)實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高和工程實(shí)訓(xùn)能力的提高。線上開展仿真實(shí)驗(yàn)，無(wú)時(shí)間、地點(diǎn)限制地再現(xiàn)真實(shí)生產(chǎn)流程，保證每一名學(xué)生都能進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，彌補(bǔ)學(xué)生實(shí)體動(dòng)手操作時(shí)長(zhǎng)不夠的缺憾；通過立體化、實(shí)物化的畫面呈現(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生的感知力，對(duì)工程設(shè)計(jì)、儀表控制、閥門和泵等組件形成直觀的認(rèn)識(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)造，結(jié)合線下實(shí)體實(shí)驗(yàn)操作，深刻理解化工過程的工藝流程，強(qiáng)化工程思維，提升工程實(shí)踐學(xué)習(xí)質(zhì)量。

此外，構(gòu)建多元化考核評(píng)價(jià)體系，可更為科學(xué)客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。多元化考核評(píng)價(jià)體系包括對(duì)課前預(yù)習(xí)、小組任務(wù)、課堂討論、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末實(shí)操的考核，其中課前預(yù)習(xí)和小組任務(wù)進(jìn)行線上考查，課前預(yù)習(xí)主要考查學(xué)生線上資源學(xué)習(xí)情況、仿真實(shí)訓(xùn)情況和線上預(yù)習(xí)考試情況；小組任務(wù)包括實(shí)驗(yàn)操作、小組討論和實(shí)驗(yàn)視頻錄拍，以分組任務(wù)模式（PBL）完成線上考核評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果由教師評(píng)價(jià)和組內(nèi)評(píng)價(jià)共同決定；課堂討論通過教師與學(xué)生課堂上的互動(dòng)交流考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況；實(shí)驗(yàn)報(bào)告考查學(xué)生的數(shù)據(jù)分析處理的能力，期末實(shí)操考查學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。通過多維度的考核評(píng)價(jià)項(xiàng)目，形成了以過程性評(píng)價(jià)和形成性評(píng)價(jià)為主，總結(jié)性評(píng)價(jià)為輔的評(píng)價(jià)策略，使總評(píng)成績(jī)更客觀地反映學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度與綜合實(shí)踐能力。

基于超星學(xué)習(xí)通在線教學(xué)平臺(tái)，課前預(yù)習(xí)階段可采用線上線下相結(jié)合的混合式學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生更高效地學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)理論知識(shí)。教師將課程資源收集整理并上傳到超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，課程資源包括各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的講義、視頻、數(shù)據(jù)記錄與處理方法、思考題和試題等。教師在學(xué)習(xí)平臺(tái)上發(fā)布實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí)任務(wù)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生有針對(duì)性地在線上進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。按照任務(wù)點(diǎn)的要求閱讀實(shí)驗(yàn)資料和觀看實(shí)驗(yàn)視頻，掌握實(shí)驗(yàn)相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)，熟悉實(shí)驗(yàn)流程、設(shè)備構(gòu)造和操作方法，明確數(shù)據(jù)記錄和處理方法。實(shí)驗(yàn)資源可反復(fù)多次觀看學(xué)習(xí)，后臺(tái)會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。線上預(yù)習(xí)后，學(xué)生在線下撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)一步加深對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。為了檢驗(yàn)學(xué)生的課前預(yù)習(xí)效果，了解學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，教師可在線上題庫(kù)中抽取考試題目，制作成試卷給學(xué)生進(jìn)行線上考試，通過對(duì)考試結(jié)果的整理和分析，幫助教師在線下針對(duì)性地對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)講解。

利用虛擬仿真在線平臺(tái)，學(xué)生在進(jìn)入課堂開展實(shí)體設(shè)備的實(shí)驗(yàn)操作前后，可在虛擬仿真在線教學(xué)平臺(tái)在線反復(fù)運(yùn)行仿真軟件，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的虛擬操作練習(xí)，加深對(duì)化工單元操作和設(shè)備，以及化工工藝流程的基本原理和操作方法的理解，仿真實(shí)驗(yàn)配套的操作指導(dǎo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)可對(duì)學(xué)生的仿真操作過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和工程實(shí)踐能力。例如，針對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“篩板精餾塔精餾實(shí)驗(yàn)”，在開展實(shí)體設(shè)備的實(shí)驗(yàn)操作前，教師在虛擬仿真平臺(tái)上發(fā)布安全意識(shí)培訓(xùn)和設(shè)備拆裝的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的過程中身臨其境地了解化工廠基本安全規(guī)范和技術(shù)要求、精餾設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)組成及其工作原理，鍛煉精餾設(shè)備結(jié)構(gòu)的實(shí)際拆裝動(dòng)手操作能力。在開展實(shí)體設(shè)備的實(shí)驗(yàn)操作后，教師發(fā)布精餾過程事故模擬操作和工藝參數(shù)調(diào)整模擬操作的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生通過線上仿真操作，加深對(duì)精餾過程工藝流程的理解，提高對(duì)精餾過程的實(shí)踐操作能力和事故處理能力。

課后，超星學(xué)習(xí)通和虛擬仿真線上平臺(tái)后臺(tái)系統(tǒng)會(huì)對(duì)學(xué)生線上資源學(xué)習(xí)、線上預(yù)習(xí)考試、小組任務(wù)和仿真實(shí)訓(xùn)等多項(xiàng)線上學(xué)習(xí)活動(dòng)的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，給出每位學(xué)生各線上學(xué)習(xí)活動(dòng)的分?jǐn)?shù)，幫助教師了解和監(jiān)督學(xué)生的過程性學(xué)習(xí)表現(xiàn)。通過設(shè)置線上學(xué)習(xí)活動(dòng)評(píng)價(jià)項(xiàng)的權(quán)重比例，線上平臺(tái)系統(tǒng)可統(tǒng)計(jì)出每位學(xué)生的綜合得分，對(duì)學(xué)生進(jìn)行多元化過程性評(píng)價(jià)，提高學(xué)生考核評(píng)價(jià)的科學(xué)性和合理性[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化教學(xué)逐漸進(jìn)入課堂?；ぴ韺?shí)驗(yàn)課程通過“線上+線下”混合式教學(xué)實(shí)踐，在超星學(xué)習(xí)通線上教學(xué)平臺(tái)建設(shè)豐富的線上教學(xué)資源，依托虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式組織學(xué)生開展線上自主學(xué)習(xí)，完善線上線下考核評(píng)價(jià)體系，進(jìn)一步提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。