代立波 鄭志功 龔凌諸

(福建工程學院 生態(tài)環(huán)境與城市建設(shè)學院，福建 福州 350118)

2020 年1月，席卷全球的新冠肺炎疫情對正常教學提出了嚴峻挑戰(zhàn)。按照教育部的要求，在疫情防控期間，高校要利用網(wǎng)絡(luò)教學等手段實現(xiàn)“停課不停教，停課不停學”，確保在線學習和在線課堂教學質(zhì)量[1]。各教育機構(gòu)積極響應，初步取得了良好的教學效果。隨著防疫工作進入相對穩(wěn)定的階段，我國也率先進入后疫情時代[2]。在教育行業(yè)，后疫情時代可以從各級各類學校正式復課、學生大規(guī)模返校、開展線下教學之時算起。當我們重新回到學校，相信我們不會簡單恢復以往的教育，而是會積極進行新時代教育下的深刻變革。因此，在后疫情時代，如何結(jié)合課程實際進行教學改革具有深遠的理論和現(xiàn)實意義。

化工原理實驗是化工專業(yè)的基礎(chǔ)實踐課程，也是化工原理課程體系的重要組成部分。本課程旨在培養(yǎng)學生典型化工單元操作的實驗技能，加深學生對化工原理理論知識的理解，學會選擇合理的操作過程和數(shù)據(jù)處理，提高運用所學理論解決實際問題的能力?；ぴ韺嶒烅椖恐饕黧w流動、離心泵、過濾、傳熱、吸收、精餾和干燥等內(nèi)容[3]，課程與化工行業(yè)的實際情況密切相關(guān)，具有較強的工程性。在傳統(tǒng)的化工原理實驗教學中，主要貫穿“以老師為中心”的教學思想，教師講解實驗原理，安排實驗內(nèi)容，介紹實驗操作步驟。學生只是被動地接受知識，按照老師的要求完成實驗操作和數(shù)據(jù)處理，缺乏對實驗內(nèi)容和知識的深度挖掘。此外，實驗教學往往受時間和場地的限制，學生人數(shù)多，過程管理困難，教學效果不理想。在今年疫情防控期間，實驗教學面臨著更嚴峻的挑戰(zhàn)。與理論教學不同，實驗教學主要培養(yǎng)學生的實驗操作能力。筆者也通過采用在線課程教學、虛擬仿真實踐教學等方式初步探索實驗教學新思路，學生反饋良好。但由于時間倉促，教學探索仍存在較多不足的地方。因此，本文結(jié)合先期教學實踐初步經(jīng)驗，在后疫情時代針對化工原理實驗教學從課程內(nèi)容建設(shè)、教學模式和課程考核評價等多方面進行組織和設(shè)計，以優(yōu)化教學過程，提升教學效果。

1 課程內(nèi)容建設(shè)

1.1 在線課程建設(shè)

近年來，隨著教育信息化的深入，特別是在當前疫情防控的特殊時期，開展在線教學勢在必行。過去在線教學主要集中于化工原理[4]、化工分離工程[5]等理論課程，針對實驗課程的在線教學較少。主要原因是實驗教學需要結(jié)合具體的實驗裝置和操作過程，受空間限制較多。在后疫情時代，可以通過線上線下混合式教學以及虛擬仿真項目練習等方式克服之前遇到的難題。化工原理實驗在線課程的建設(shè)主要依托超星網(wǎng)絡(luò)教學平臺，從教學目標、實驗要求、教學視頻和教學討論等方面豐富課程內(nèi)容。教學目標主要介紹本課程的性質(zhì)和地位，學生通過學習可以掌握典型化工單元設(shè)備構(gòu)造和原理，實驗操作的方法和數(shù)據(jù)處理。實驗要求是整個實驗課程中非常重要的一環(huán)，主要從實驗安全、實驗報告撰寫以及實驗注意事項等方面介紹。每一個實驗項目分別制作理論教學和現(xiàn)場教學視頻，理論教學主要涉及實驗方法、實驗數(shù)據(jù)處理等理論方面的內(nèi)容?，F(xiàn)場教學視頻主要介紹該實驗現(xiàn)場裝置的構(gòu)造、實驗的具體操作以及注意事項等。學生通過理論和現(xiàn)場教學視頻預習，可以初步掌握該實驗的內(nèi)容?；ぴ韺嶒灩こ绦暂^強，涉及大量的數(shù)據(jù)處理，通過制作excel、origin、Auto CAD等典型化工設(shè)計與計算輔助軟件教學視頻，可以幫助學生優(yōu)化數(shù)據(jù)處理方法，提升對化工原理實驗內(nèi)容的認識。針對傳統(tǒng)實驗教學互動較少等問題，在網(wǎng)絡(luò)課程中設(shè)置在線討論環(huán)節(jié)，學生可以將實驗預習、實驗過程以及實驗報告撰寫過程中遇到的問題發(fā)起討論，老師和其他學生可以參與討論，提高實驗的積極性。

1.2 虛擬仿真實驗項目建設(shè)

在線課程教學中主要讓學生掌握實驗理論知識和操作方法，并未涉及具體的實驗操作過程。此外，線下教學中，受實驗室場地和臺套數(shù)的限制，每個實驗一般以4～6人為小組單位，雖然可以培養(yǎng)分工協(xié)作的精神，但是每個學生單獨動手操作的機會不多，達不到全面培養(yǎng)學生實際動手能力的目標。為彌補實驗教學的短板，通過建立化工原理實驗虛擬仿真項目，讓學生在學習實驗理論知識后進行在線虛擬實驗操作，學生可以直觀地感受到實驗設(shè)備、操作過程以及實驗結(jié)果輸出等內(nèi)容，提高對實驗整個過程的認識，為線下實驗操作奠定良好的基礎(chǔ)。虛擬仿真課程內(nèi)容建設(shè)主要從以下2個方面展開：(1) 制作典型化工單元實驗操作動畫模型，與課堂教學有機結(jié)合，強化教學效果。(2) 與歐倍爾等化工軟件公司合作，開發(fā)流體流動、離心泵、過濾等典型實驗仿真系統(tǒng)，讓每個同學真正上手練，學有所得、學有所獲。通過練習，學生可以獨立完成整個仿真實驗的實際操作，有效地提高了實驗設(shè)計、實驗操作等實踐能力。

2 教學模式設(shè)計

2.1 線上線下混合式教學

線上線下混合式教學是后疫情時代課程教學改革的趨勢[6]。傳統(tǒng)單純線下教學模式中，教師占主導地位，學生的自主性欠缺，但便于教學管理。線上教學可以發(fā)揮學生的主觀能動性，但對于實驗課程來講，單純的線上教學無法完成整個實驗過程的教學，需要線下配合。因此，通過線上線下教學有機融合，可以使學生通過在線學習明確學習任務，掌握理論知識；通過線下教學了解實驗設(shè)備構(gòu)造，進行實驗原理操作，練真本領(lǐng)。此外，線上線下混合式教學還需要結(jié)合教學特點，有針對性的設(shè)計教學思路和方案，以達到1+1>2的教學效果，真正發(fā)揮線上線下混合式教學的優(yōu)勢。

在具體的教學過程中，化工原理實驗混合式教學設(shè)計包括課前、課中和課后三個環(huán)節(jié)，總體教學思路如圖1所示。以流體流動實驗為例介紹混合式教學的具體過程，該實驗主要涉及流體在光滑管和粗糙管中流動時摩擦系數(shù)的測定。課前，老師通過在線教學平臺上傳實驗指導書，發(fā)布流體阻力實驗任務和教學視頻。學生們按照要求完成實驗的預習和視頻內(nèi)容的學習，并根據(jù)學習過程中存在的疑問積極參與話題討論，教師及時反饋并回答學生的問題。學生完成實驗后，進入虛擬實驗平臺，記錄相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，老師根據(jù)學生在線任務點完成情況和仿真操作質(zhì)量對學生做出課前評價。在實驗課程中，教師通過在線平臺介紹流體流動實驗內(nèi)容的重點和難點知識，特別是操作注意事項，以保障實驗的順利進行。進入實驗室后，老師根據(jù)現(xiàn)場實驗設(shè)備提問，學生按照實驗要求分組完成實驗操作、記錄等環(huán)節(jié)。實驗結(jié)束后，學生對實驗數(shù)據(jù)進行處理，撰寫實驗報告。老師根據(jù)學生實驗報告完成質(zhì)量進行評價。通過線上線下的混合教學過程，學生可以在有限的時間內(nèi)增強對實驗過程的熟悉程度，增進師生之間的互動與交流。老師通過在線教學的后臺數(shù)據(jù)可以及時了解學生學習情況，也便于實驗過程管理和課程總結(jié)。

圖1 化工原理實驗混合式教學示意圖

2.2 思政教育融入實驗課堂

一般來講，實驗教學主要側(cè)重于實驗理論知識和操作技能的講解，對學生安全環(huán)保意識、社會責任感、思想政治素質(zhì)等方面的引導較少[7]。將思政理念穿插到實驗教學中，可以有效地加強學生的思想政治教育，提高實驗課的教學地位。在化工原理實驗過程中，經(jīng)常會用到一些加熱設(shè)備和有毒有害的化學試劑，在使用和操作過程中要求學生具有很強的安全意識。可以將國內(nèi)外化工實驗室發(fā)生的一些典型安全事故制作成教學案例，上傳到網(wǎng)上教學資源中，對學生進行思想教育，增強學生規(guī)范操作的意識。此外，實驗過程中一些學生容易嬉戲打鬧，對實驗操作沒有足夠的責任意識。化工原理中涉及較多人名理論，例如雷諾實驗、伯努利方程等。通過列舉這些著名學者為科學事業(yè)無私奉獻的事跡，引導學生刻苦學習、努力提高自身能力和素質(zhì)。

3 課程考核改革

化工原理實驗以往采用線下教學，課程的成績評定主要根據(jù)實驗報告成績或期末考試成績，缺乏對學生過程的考核。如圖2所示，在線上線下混合式教學中，成績評價包括過程考核和期末考核兩個部分綜合評價。過程考核主要根據(jù)學生在線學習和虛擬仿真完成情況、在線討論和線下實驗操作情況多方面進行成績認定。各項權(quán)重如下：在線學習完成情況30%，虛擬仿真實驗完成情況30%，課程主題討論20%，線下實驗操作情況20%。期終考核主要包括實驗報告和期末考試兩個部分，實驗報告是學生對整個實驗設(shè)計、操作和計算的總結(jié)性材料，該部分占期末考核的70%。期末考試要求學生以閉卷的形式完成，主要考察學生對化工原理實驗基本理論、實驗操作注意事項以及安全意識等方面的掌握情況，該部分占比30%。最終的總成績中，過程考核成績占比60%，期終考核成績占比40%。通過課程考核方式改革，加強了實驗過程性的評價，提升了教學評價的科學性。

圖2 化工原理實驗考核方式

4 結(jié)語

隨著疫情防控進入穩(wěn)定階段，各高校逐漸恢復師生返校。在后疫情時代針對化工原理實驗教學從課程內(nèi)容建設(shè)、教學模式和課程考核評價等多方面進行組織和設(shè)計，以優(yōu)化教學過程，提升教學效果。充分發(fā)揮線上和線下教學的優(yōu)勢，貫徹落實以學生為中心的主體地位，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，達成課程的教育目標。