（常州工學(xué)院 化工與材料學(xué)院，江蘇 常州 213032）

“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃2.0”和“新工科”是國家對教育的戰(zhàn)略性調(diào)整，工程專業(yè)認(rèn)證使工程教育成為我國高等教育的重要組成部分[1].化工設(shè)計(jì)概論是一門讓學(xué)生將所學(xué)理論知識轉(zhuǎn)化為工程應(yīng)用的實(shí)踐性課程.然而，化工設(shè)計(jì)概論傳統(tǒng)的教學(xué)模式——教師課堂講授，學(xué)生被動聽講[2]存在一定問題：（1）以知識單向傳遞的教師講授為主，教師與學(xué)生互動少；（2）學(xué)生自主學(xué)習(xí)動力不足；（3）理論教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)等問題[3].因此，化工設(shè)計(jì)概論教學(xué)模式亟需進(jìn)行改革創(chuàng)新.

常州工學(xué)院化工設(shè)計(jì)概論課程應(yīng)用“SPOC+慕課堂+QQ 群”進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂線上教學(xué)，創(chuàng)新了教學(xué)模式，運(yùn)用了多種教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體，師生雙向互動充分.學(xué)生主動學(xué)習(xí)理論教學(xué)，且與實(shí)踐相結(jié)合，取得了良好的效果.教學(xué)模式流程見圖1.

圖1 教學(xué)模式流程圖

翻轉(zhuǎn)課堂[4]是對傳統(tǒng)教學(xué)的翻轉(zhuǎn)，學(xué)生課前在課外自主學(xué)習(xí)相關(guān)知識，課堂時間通過問題解決、討論、辯論等形式進(jìn)行知識的內(nèi)化.化工設(shè)計(jì)概論課程教研組采用了翻轉(zhuǎn)課堂使學(xué)生成為主角，學(xué)生在課前通過觀看SPOC 微課視頻學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，準(zhǔn)備預(yù)設(shè)問題答案，掌握課程要點(diǎn)，通過項(xiàng)目化作業(yè)形成工程思維，實(shí)現(xiàn)了“課前吸收，課堂內(nèi)化，課后深化”[5]的目標(biāo).

1 課前吸收

1.1 預(yù)設(shè)問題

教師建立課程學(xué)習(xí)QQ 群，每節(jié)課制定詳細(xì)的課堂內(nèi)容規(guī)劃，并發(fā)布在QQ 群（見圖2a）.同時，把本節(jié)課內(nèi)容要點(diǎn)整理成問題發(fā)給學(xué)生（見圖2b），讓學(xué)生有目標(biāo)地學(xué)習(xí).

圖2 課前發(fā)布教學(xué)計(jì)劃及預(yù)設(shè)問題

詳細(xì)的課堂內(nèi)容規(guī)劃使學(xué)生感受到平等與被尊重，也便于學(xué)生主動參與教學(xué)活動.預(yù)設(shè)問題除了有對記憶性知識點(diǎn)的考查，也有開放性問題，需要學(xué)生查閱文獻(xiàn)或調(diào)研、總結(jié)歸納才可完成，可以促進(jìn)學(xué)生思考，進(jìn)而得出獨(dú)到的見解.

1.2 微課視頻

教師在中國MOOC 網(wǎng)站建立了獨(dú)立SPOC，利用各種教學(xué)資源制作了PPT 及微課視頻，按教學(xué)進(jìn)度通過SPOC 平臺向?qū)W生逐個推送.上課前，學(xué)生通過SPOC 微課視頻進(jìn)行課程內(nèi)容的學(xué)習(xí).微課視頻時長5～10 min，為學(xué)生創(chuàng)造了精熟（Master Learning）學(xué)習(xí)的機(jī)會[6].微課視頻受到學(xué)生的歡迎，視頻觀看完成度100%（見圖3a）.學(xué)生多次回看SPOC 微課視頻（見圖3b）.因?yàn)閷W(xué)生需要查找預(yù)設(shè)問題答案，所以學(xué)生反復(fù)觀看視頻，翻閱教材，以查找、思考、總結(jié)、提煉問題的答案，進(jìn)而做到了主動學(xué)習(xí).

圖3 學(xué)生視頻觀看完成度及多次觀看SPOC 視頻情況

1.3 項(xiàng)目化作業(yè)

化工設(shè)計(jì)概論課程工程特色重、實(shí)踐性強(qiáng)，因此宜采用項(xiàng)目教學(xué)法[7].項(xiàng)目教學(xué)法以完成工程設(shè)計(jì)成品為中心，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組，可以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合.課程項(xiàng)目化作業(yè)所選的設(shè)計(jì)題目為“設(shè)計(jì)一個車間，實(shí)現(xiàn)以98%硫酸為原料，稀釋生產(chǎn)20 kt/a 30%的硫酸”，要求學(xué)生完成初步設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)成品.化工廠初步設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)成品包括：初步設(shè)計(jì)說明書、總平面布置圖、工藝物料流程圖、管道儀表流程圖、車間設(shè)備布置圖、主要設(shè)備裝配圖等.

教師根據(jù)設(shè)計(jì)程序、設(shè)計(jì)成品完成的先后順序?qū)滩膬?nèi)容進(jìn)行重新組合，開展模塊化教學(xué).課程以《化工設(shè)計(jì)概論》（2 版）為教材.該教材共分12 章，其中“第8 章 向非工藝專業(yè)提供設(shè)計(jì)條件”和“第12章 計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)”2 個章節(jié)內(nèi)容貫穿設(shè)計(jì)全過程，且第12 章內(nèi)容已在先導(dǎo)課程——化工軟件應(yīng)用中完成學(xué)習(xí)，故這2 個章節(jié)不單獨(dú)講解，而是在第1～10 章穿插講解或應(yīng)用.其余10 個章節(jié)分成8 個模塊，每個模塊對應(yīng)1～2 個項(xiàng)目化作業(yè)（見表1）.每個項(xiàng)目化作業(yè)對應(yīng)1～2 個設(shè)計(jì)成品.學(xué)完1 個模塊，即需完成相應(yīng)設(shè)計(jì)成品的初稿.學(xué)生學(xué)完全部模塊，對所有設(shè)計(jì)初稿進(jìn)行改進(jìn)，匯總后就完成了整個項(xiàng)目的全部設(shè)計(jì)成品.

以工程應(yīng)用為導(dǎo)向，授課教師在講授模塊內(nèi)容前，先布置對應(yīng)模塊的項(xiàng)目化作業(yè)，即完成與該模塊內(nèi)容相關(guān)的設(shè)計(jì)成品.如模塊一包括第0～2 章，這個模塊是講解化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識以及項(xiàng)目、工程與設(shè)計(jì)的關(guān)系，因此在上課前教師布置了“作業(yè)1：對國內(nèi)外工程公司調(diào)研”，調(diào)研工程公司的資質(zhì)、業(yè)績等，使學(xué)生了解了工程項(xiàng)目建設(shè)全周期，并掌握了化工設(shè)計(jì)在工程中所處的地位，進(jìn)而建立起對化工設(shè)計(jì)的興趣.接下來，在講授模塊二“第3 章 工藝流程設(shè)計(jì)”時，預(yù)先布置“作業(yè)2：對該項(xiàng)目進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)并繪制方框流程圖、工藝流程草圖”，作業(yè)2 是初步設(shè)計(jì)說明書內(nèi)的重要內(nèi)容，也是完成工藝物料流程圖以及管道儀表流程圖這2 個設(shè)計(jì)成品的必要條件.在講授模塊三“第4 章 物流衡算與熱量衡算”前，課前布置“作業(yè)3：對該項(xiàng)目進(jìn)行物料衡算與熱量衡算，制作物料平衡表；作業(yè)4：結(jié)合作業(yè)2 與作業(yè)3，繪制該項(xiàng)目的工藝物料流程圖”，這符合設(shè)計(jì)工作順序.在工藝流程設(shè)計(jì)（模塊二）、工藝計(jì)算及設(shè)備選型（模塊三、模塊四）完成后才能進(jìn)行車間設(shè)備布置圖的繪制.因?yàn)樵O(shè)計(jì)成品“廠區(qū)總平面圖及車間設(shè)備布置圖”具有諸多相似之處，并且工藝專業(yè)在進(jìn)行車間設(shè)備布置時需要與總圖專業(yè)溝通，以確保車間在廠區(qū)總平面圖上有相應(yīng)的位置，因此把“第11 章 工廠選址及總平面布置設(shè)計(jì)”與“第6 章 車間設(shè)備布置”作為一個模塊，即模塊五進(jìn)行講解，并把廠區(qū)總平面圖與車間設(shè)備布置圖的繪制作為1 個作業(yè)，即作業(yè)7.

表1 教學(xué)內(nèi)容重組與項(xiàng)目化作業(yè)

3～5名學(xué)生形成一個設(shè)計(jì)小組，以項(xiàng)目化作業(yè)為驅(qū)動力，在完成作業(yè)的過程中做到既分工又合作，有益于訓(xùn)練學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力.項(xiàng)目化作業(yè)在課前發(fā)給學(xué)生，這使設(shè)計(jì)小組在完成SPOC 微課視頻學(xué)習(xí)的同時思考如何完成設(shè)計(jì)成品.學(xué)生在完成設(shè)計(jì)時難免會有疑惑，經(jīng)小組討論后有些問題得到解決，有些問題需要教師解惑，進(jìn)而向教師發(fā)問.學(xué)生經(jīng)過努力，對所學(xué)內(nèi)容有所明白又有所疑惑時，教師再進(jìn)行啟發(fā)與釋疑才會有更好的效果，這也是啟發(fā)式教學(xué)的源頭.學(xué)生通過SPOC 微課視頻的觀看和教材的查閱，準(zhǔn)備預(yù)設(shè)問題答案，這使學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容有所明白；項(xiàng)目化作業(yè)是所學(xué)理論的工程應(yīng)用，是理論與實(shí)踐的結(jié)合，完成項(xiàng)目化作業(yè)的過程使學(xué)生又有所疑惑，這時進(jìn)行啟發(fā)教學(xué)最有成效.

2 課中內(nèi)化

2.1 慕課堂簽到

上課前15 min，開啟慕課堂簽到，保證學(xué)生出勤率.

2.2 互動問答+SPOC 測試

上課時，教師首先講解重點(diǎn)難點(diǎn)，然后對預(yù)設(shè)問題進(jìn)行提問，完成對課程要點(diǎn)的復(fù)習(xí).然后，在QQ群預(yù)設(shè)問題問答環(huán)節(jié)結(jié)束后，教師將提前準(zhǔn)備好的測試題在SPOC 平臺上發(fā)布.這既可督促學(xué)生緊跟課堂進(jìn)度，也做到了課上及時對所復(fù)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行測試，以鞏固學(xué)習(xí)成果，并查缺補(bǔ)漏.最后，學(xué)生就在完成項(xiàng)目化作業(yè)過程中遇到的問題向教師發(fā)問，教師針對問題進(jìn)行答疑解惑.

通過教師提問預(yù)設(shè)問題，學(xué)生給出問題答案，實(shí)現(xiàn)了“教師問，學(xué)生答”.學(xué)生向教師就項(xiàng)目化作業(yè)中的疑惑進(jìn)行提問，實(shí)現(xiàn)了“學(xué)生問，教師答”.教學(xué)的過程本質(zhì)上就是交往的過程，這個交往就是交流和對話，沒有對話就沒有交流，沒有交流就沒有真正的教育[8-9].預(yù)設(shè)問題問答和項(xiàng)目化作業(yè)答疑實(shí)現(xiàn)了師生的雙向交流和對話，提高了互動率.

2.3 五星評級+搶答+隨機(jī)點(diǎn)名

在預(yù)設(shè)問題問答環(huán)節(jié)，教師采用類似淘寶模式的五星評級制度，根據(jù)學(xué)生的答案質(zhì)量給予五星評級.這種評級式的即時反饋給學(xué)生正激勵，提高了學(xué)生的獲得感，學(xué)生積極參與課堂教學(xué)，課堂氛圍活躍.在課下，學(xué)生通過對SPOC 微課視頻及教材的主動學(xué)習(xí)已掌握大部分問題的答案，所以期望在課上得到展示的機(jī)會.

為保證更多學(xué)生獲得參與課堂的機(jī)會，預(yù)設(shè)問題問答環(huán)節(jié)采用搶答與慕課堂隨機(jī)點(diǎn)名相結(jié)合的方式.搶答可發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；慕課堂隨機(jī)點(diǎn)名讓更多的學(xué)生有機(jī)會參與其中，并鞭策學(xué)生能時刻緊跟課堂進(jìn)度.

3 課后深化

課后，學(xué)生對項(xiàng)目化作業(yè)進(jìn)行小組討論并完善，加深對工程建設(shè)的理解，通過將化工設(shè)計(jì)的理論知識與項(xiàng)目化作業(yè)完美結(jié)合，使設(shè)計(jì)成品更完整、規(guī)范，制作PPT 及視頻展示設(shè)計(jì)成品，進(jìn)而提高化工設(shè)計(jì)能力.教師認(rèn)真批改作業(yè)，對學(xué)生的創(chuàng)造性思維給予肯定，保證學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中將知識進(jìn)行轉(zhuǎn)化，遴選質(zhì)量較好的作業(yè)進(jìn)行分享.既肯定每一個作業(yè)的好，又指出作業(yè)中存在的共性問題，并針對這些共性問題錄制視頻并發(fā)布在SPOC 平臺，對問題進(jìn)行分析、撥正，與學(xué)生共同探討，及時對學(xué)生的疑問進(jìn)行解答.通過項(xiàng)目化的作業(yè)可以幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識.另外，教師將信息技術(shù)中的數(shù)據(jù)運(yùn)算和圖紙分析加入教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生運(yùn)用模擬軟件開展高效率的工程設(shè)計(jì)，同時分享化工設(shè)計(jì)最新進(jìn)展，供學(xué)生選學(xué)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念與時俱進(jìn).

4 結(jié)語

基于“SPOC+慕課堂+QQ 群”的翻轉(zhuǎn)課堂線上教學(xué)，通過“課前吸收、課中內(nèi)化、課后深化”3 步實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為學(xué)習(xí)過程的主體，而教師充當(dāng)引導(dǎo)者、解惑者的角色，開展了模塊化教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果.這種新的教學(xué)模式通過“預(yù)設(shè)問題問答+項(xiàng)目化作業(yè)答疑”強(qiáng)化了師生互動，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動性；通過問答環(huán)節(jié)“五星評級”制度提高了學(xué)生學(xué)習(xí)和參與課堂的積極性；通過“項(xiàng)目化作業(yè)”加強(qiáng)了理論與實(shí)踐的結(jié)合.