化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程線上線下混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

侯國安

銀川能源學(xué)院（寧夏銀川 750015）

化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)是銀川能源學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)核心課程，理論占40 學(xué)時，實(shí)驗(yàn)8 學(xué)時。教材選用喻健良主編的《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》（大連理工大學(xué)出版社出版，第二版），該教材屬于國家精品課程教材。課程主要分為理論力學(xué)、化工設(shè)備材料、壓力容器設(shè)計、典型化工設(shè)備設(shè)計四大部分。化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性，傳統(tǒng)教學(xué)課堂枯燥乏味，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，只是被動地記憶公式和內(nèi)容。如何通過教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量成為亟需解決的問題。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)了諸多網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，如“學(xué)習(xí)通”、“慕課堂”、“雨課堂”等，教學(xué)手段得到了空前的豐富，使線上線下混合式教學(xué)成為可能[1]。由此，對化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)進(jìn)行了線上線下混合式教學(xué)模式改革。

1 線上線下混合式教學(xué)模式的必要性

傳統(tǒng)的化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)方法主要包括學(xué)生預(yù)習(xí)、教師課堂講授、學(xué)生課后做作業(yè)等。如今信息化已深入教學(xué)過程的方方面面，傳統(tǒng)教學(xué)模式已不能滿足教學(xué)要求，其不足突出表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 學(xué)生預(yù)習(xí)效果不理想

教師任務(wù)布置下去，學(xué)生被動學(xué)習(xí)。對于應(yīng)用型本科學(xué)生來說，學(xué)習(xí)自主性比較低，有些學(xué)生在課前會看看書，有些學(xué)生根本不預(yù)習(xí)，教師也無法監(jiān)督，全靠課堂學(xué)習(xí)，可想而知學(xué)習(xí)效果會怎樣。

1.2 課堂氣氛沉悶，教學(xué)效果有待提升

預(yù)習(xí)效果不理想的直接后果是學(xué)生對課程內(nèi)容理解不深，依靠教師課堂上的講解才能掌握教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)過程中，學(xué)生始終處于被動接受知識的狀態(tài)，缺乏與教師的互動，導(dǎo)致課堂氣氛沉悶。

1.3 課后復(fù)習(xí)效果不理想

有些學(xué)生課后不認(rèn)真復(fù)習(xí)，甚至?xí)膊环?，僅靠課堂學(xué)習(xí)來理解知識點(diǎn)，寫作業(yè)時就很吃力，不理解題目的含義，既不愿意動腦筋，也不和同學(xué)交流探討，靠抄其他同學(xué)的作業(yè)來蒙混過關(guān)。長此以往，越來越學(xué)不懂，逐漸放棄對該課程的學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師也沒有良好的方法和學(xué)生及時溝通，了解學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)情況，不能很好地做好教學(xué)工作。

2 線上線下混合式教學(xué)模式的優(yōu)勢

混合教學(xué)模式將傳統(tǒng)教學(xué)和線上教學(xué)相結(jié)合，達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)的效果，挖掘了教師的教學(xué)潛力，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

2.1 優(yōu)化課程資源

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師的教學(xué)資源主要是教材和各種參考書等，大多是紙面上的東西，不能形成豐富的實(shí)物圖像和繪聲繪色的影像資料。采用線上線下混合式教學(xué)模式后，網(wǎng)絡(luò)上大量的同類課程視頻、課件、習(xí)題集、試題庫等都成為了教師的可選項，經(jīng)過挑選、整合及優(yōu)化，極大地豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，使教學(xué)質(zhì)量得到了質(zhì)的飛躍[2]。

2.2 及時獲得教學(xué)反饋

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，對于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，教師不能及時進(jìn)行定量評價，并且工作量很大，需要花費(fèi)大量的精力和時間；采用線上線下混合式教學(xué)模式后，教學(xué)平臺大數(shù)據(jù)會及時反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，便于教師全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

2.3 實(shí)現(xiàn)多種互動模式

傳統(tǒng)教學(xué)模式主要是課堂教學(xué)，形式單一；采用線上線下混合式教學(xué)模式，學(xué)生可以在課前預(yù)習(xí)，觀看微課視頻，提前掌握大部分課堂教學(xué)內(nèi)容，課上主要采用討論、提問等方式教學(xué)，課堂氣氛熱烈，學(xué)生的求知欲強(qiáng)盛，實(shí)現(xiàn)了師生之間多種互動模式。

3 我校目前存在的問題

在學(xué)習(xí)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程之前，學(xué)生對工廠里各種化工設(shè)備并不了解，只是通過電視、圖片等有所感性認(rèn)識，大一的認(rèn)識實(shí)習(xí)是到企業(yè)參觀，但也只是走馬觀花，聽聽流程講解，現(xiàn)場感受一下氣氛，對各種化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理并不清楚。同一學(xué)期，還開設(shè)有化工原理課程，雖然也有換熱器、精餾塔等化工設(shè)備原理的講解，但僅限于課堂講授，缺乏實(shí)踐，所以本課程的授課有一定的難度，常常要通過大量的實(shí)物圖片及語言描述等讓學(xué)生有所理解。這門課實(shí)踐性很強(qiáng)，僅僅對理論知識和公式進(jìn)行講解，很難培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和責(zé)任心。另一方面，本課程涉及大量的工程力學(xué)知識和機(jī)械設(shè)計相關(guān)理論，出現(xiàn)了許多復(fù)雜的理論和公式，需要學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)；在化工設(shè)備的設(shè)計、試驗(yàn)、監(jiān)測和使用方面都制訂了嚴(yán)格的國家或行業(yè)規(guī)范，學(xué)生學(xué)習(xí)起來枯燥乏味；化學(xué)工程與工藝專業(yè)的本科生，沒有學(xué)習(xí)過工程力學(xué)課程，面對大量記憶性較強(qiáng)的理論、公式、規(guī)范等內(nèi)容，難以應(yīng)對，同時，短時間內(nèi)也無法適應(yīng)課程的學(xué)習(xí)及考試難度[3]。

4 線上線下混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

4.1 線上課程來源及概況

線上課程采用四川輕化工大學(xué)曾濤教授等講授的化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程MOOC 教學(xué)資源；采用學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺，教師可以將與課程相關(guān)的教案、大綱、日歷、測試題、復(fù)習(xí)題及相關(guān)教學(xué)視頻等課程資料上傳到該平臺。對于化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)這門課，教師已錄制了二十多個與課程相關(guān)的微視頻，學(xué)生可以在平臺上自學(xué)。例如，針對化工設(shè)備材料這一章的授課，教師上傳了相關(guān)教學(xué)視頻，使學(xué)生對前沿新型材料的一些特點(diǎn)及實(shí)用性有所了解；上傳了重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容的微課視頻，便于學(xué)生提前預(yù)習(xí)。

4.2 線上教學(xué)的設(shè)計

線上教學(xué)主要有3 個環(huán)節(jié)，即課前預(yù)習(xí)、課中教學(xué)和課后復(fù)習(xí)，具體見圖1。

圖1 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)線上線下混合式課堂教學(xué)流程

課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)：主要采用線上教學(xué)平臺，如慕 課、學(xué)習(xí)通等。采用曾濤教授等講授的化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)MOOC 教學(xué)資源，其和所用教材內(nèi)容相符，講解深入淺出，娓娓道來，能較好地滿足教學(xué)要求。主要采用學(xué)習(xí)通平臺對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行管理。教師在學(xué)習(xí)通上發(fā)布經(jīng)過挑選的課程相關(guān)MOOC、微視頻、測試題等，學(xué)生觀看每個視頻的時長、測試題的成績、課堂參與度等都會如實(shí)地記錄下來，并可以對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行長期跟蹤，教師可以及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，督促學(xué)生學(xué)習(xí)。和傳統(tǒng)預(yù)習(xí)方式相比較，通過學(xué)習(xí)平臺對學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)管理更容易讓學(xué)生接受，學(xué)生不能偷懶，預(yù)習(xí)率大大提高。

課中教學(xué)環(huán)節(jié)：教師在備課過程中將一些不能下載的網(wǎng)絡(luò)資料嵌入到課件中，或者將一些內(nèi)容以預(yù)習(xí)的方式讓學(xué)生自學(xué)。

課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)：主要是學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中的“內(nèi)化吸收”。對于在課堂中未學(xué)會的知識內(nèi)容、一些難點(diǎn)，可以通過QQ、微信等工具和老師及時溝通，教師會一一作出解答；對一些共性問題，教師可以在下次課中抽時間予以集中講解。有些針對學(xué)生問題的課程網(wǎng)絡(luò)資料可能很難搜集，這時老師可以錄制微視頻（如軸向拉伸與壓縮、剪切與圓軸扭轉(zhuǎn)等難點(diǎn)）嵌入到雨課堂或者通過翻轉(zhuǎn)課堂的方式推送給學(xué)生，方便學(xué)生反復(fù)多次觀看，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。在線平臺上發(fā)布的作業(yè)練習(xí)，學(xué)生可以自主完成，還可以發(fā)布一些與生產(chǎn)實(shí)際相關(guān)的作業(yè)，讓學(xué)生盡可能用所學(xué)知識解決相關(guān)的工程實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力[4]。

4.3 線上應(yīng)用及評價

期末考試試卷中有50%內(nèi)容來自線上課程，試卷體現(xiàn)了知識、能力、素質(zhì)的融合，主要考核學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力；部分題目與實(shí)際生產(chǎn)相關(guān)，主要考核學(xué)生解決實(shí)際問題的能力；部分題目有一定的難度，是對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的一個拔高和挑戰(zhàn)。雖然試卷難度增加，但是學(xué)生的成績比以前有所提高，普遍能達(dá)到良好。學(xué)生普遍認(rèn)為，每一堂化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課都是一次對自己能力的挑戰(zhàn)，雖然非常緊張，但收獲很大。

4.4 線下教學(xué)

線下教學(xué)主要采用翻轉(zhuǎn)課堂、小組討論等方式，對課程中的難點(diǎn)進(jìn)行講解和討論，對課程內(nèi)容中的研究前沿和發(fā)展趨勢進(jìn)行探討式學(xué)習(xí)。同時在教學(xué)中加入課程思政和“化工工程”理念，讓學(xué)生了解化工工程領(lǐng)域著名的科學(xué)家，他們的人生經(jīng)歷及為國家作出的貢獻(xiàn)，以激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，使學(xué)生產(chǎn)生愛國情懷，終身刻苦學(xué)習(xí)，為祖國的偉大事業(yè)奉獻(xiàn)終身[5]。

4.5 設(shè)計課堂教學(xué)內(nèi)容的依據(jù)和方法

因?yàn)閷W(xué)生已經(jīng)在課前預(yù)習(xí)過，基本掌握了課程內(nèi)容，所以教師沒必要在課堂上重復(fù)講解，這就要求教師在課堂教學(xué)過程中遵循一些原則，只對難點(diǎn)、重點(diǎn)、學(xué)生容易忽視的問題進(jìn)行講解。課前教師要對上課內(nèi)容進(jìn)行精心準(zhǔn)備，主要涉及學(xué)科知識、未知知識、經(jīng)驗(yàn)知識。課堂上教師主要進(jìn)行問題式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，比如通過提出問題，讓學(xué)生分組討論，歸納總結(jié)，進(jìn)行小組匯報；針對課程的重難點(diǎn)問題布置作業(yè)，督促學(xué)生線上學(xué)習(xí)，線下完成作業(yè)；提出探討性問題，讓學(xué)生去圖書館或者利用各種網(wǎng)絡(luò)工具查閱資料，完成挑戰(zhàn)性作業(yè)。

4.6 課堂教學(xué)中融入課程思政

化工行業(yè)有一定的危險性，學(xué)生經(jīng)常通過網(wǎng)絡(luò)得知各地企業(yè)發(fā)生的爆炸等一些傷害事故，心里自然會產(chǎn)生畏懼情緒，對所學(xué)專業(yè)有所抵觸，這時就需要教師對學(xué)生分析一些事故的原因，從根本上改變學(xué)生對化工企業(yè)的認(rèn)識，讓學(xué)生喜歡這個專業(yè)，愛上這個專業(yè)，愿意為這個專業(yè)奮斗終身。

4.7 課后拓展環(huán)節(jié)

教師可以通過在線平臺布置一些理論測試、技能測試、資料查閱等任務(wù)，開拓學(xué)生的思維、提高解決實(shí)際問題的能力。通過在線平臺可以及時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；學(xué)生完成實(shí)踐類任務(wù)后，可以上傳視頻，與老師、同學(xué)進(jìn)行討論、分享成果和反思結(jié)果。

5 教學(xué)評價與效果

傳統(tǒng)教學(xué)評價方式主要是紙質(zhì)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、期末考試成績，注重的是試卷考試的結(jié)果。線上線下混合式教學(xué)注重過程性與技能性的考核，在化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)這門課中，線上的課前預(yù)習(xí)、在線測試、答疑等占成績的10%，線上及線下討論占成績的5%，實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)占成績的20%，課后的復(fù)習(xí)、拓展占成績的5%，課堂筆記占成績的10%，期末考試占成績的50%。2021年下學(xué)期開始對化學(xué)工程與工藝專業(yè)2019 級進(jìn)行教學(xué)改革，所有學(xué)生的學(xué)習(xí)成績達(dá)到了75 分以上；2022年下學(xué)期化學(xué)工程與工藝專業(yè)2000 級所有學(xué)生的學(xué)習(xí)成績達(dá)到了78 分以上。通過兩屆學(xué)生的對比情況看，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性提高了，教學(xué)質(zhì)量達(dá)到了改革目標(biāo)。教學(xué)改革取得的成效增強(qiáng)了教師將改革持續(xù)下去的信心。

6 結(jié)語

線上線下混合式教學(xué)順應(yīng)了時代發(fā)展的要求，踐行了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念[6]。因?yàn)槭菃栴}式教學(xué)，可促進(jìn)教師積極更新知識，提高科研創(chuàng)新水平；可增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及終身學(xué)習(xí)能力；可促進(jìn)大眾化本科高等教育體系的科學(xué)化、規(guī)范化，推動本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和綜合素質(zhì)的提高。