劉 丹，李以名

(嘉興學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，浙江 嘉興 314001)

化工原理是化工類及其相近專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)理論，分析解決工業(yè)生產(chǎn)中單元操作的問題，包括單元操作的基本理論，典型設(shè)備的設(shè)計方法及過程的操作和調(diào)節(jié)等[1-2]?；ぴ砑染哂泻軓姷睦碚撔?、系統(tǒng)性，又有很強的工程性、實踐性?；ぴ韺嶒炇腔ぴ碚n程重要的組成部分，是深化理論知識、培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、工程意識和創(chuàng)新能力的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)具有工程實踐能力和創(chuàng)新精神的化工類及其相近專業(yè)的應(yīng)用型人才具有重要意義[3-6]。針對目前化工原理實驗教學(xué)中涉及的實驗設(shè)備復(fù)雜、工程性問題難于理解、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低、教學(xué)效果差的問題，利用微視頻主題鮮明、短小精煉、互動性強的特點[7-8]，本文設(shè)計了基于微視頻的化工原理實驗教學(xué)模式，使微視頻貫穿于整個實驗教學(xué)過程中，以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，促進知識的消化吸收，培養(yǎng)和提升學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識。

1 化工原理實驗教學(xué)中存在的問題分析

1.1 課前預(yù)習(xí)形式單一，預(yù)習(xí)效果差

課前預(yù)習(xí)是化工原理實驗教學(xué)中非常重要的環(huán)節(jié)。然而，目前在化工原理實驗教學(xué)中，課前學(xué)生主要采取根據(jù)實驗教材撰寫預(yù)習(xí)報告的形式進行預(yù)習(xí)，而化工原理實驗具有裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、實驗操作要點多等特點，學(xué)生僅通過閱讀實驗教材文字內(nèi)容很難完全理解實驗內(nèi)容和實驗操作過程。同時，學(xué)生對課前預(yù)習(xí)重視程度不夠，而教師也沒有采取相應(yīng)的引導(dǎo)和督促措施，導(dǎo)致很多學(xué)生只是照抄實驗教材內(nèi)容撰寫預(yù)習(xí)報告，沒有進行獨立思考和分析，沒有達到實驗預(yù)習(xí)的目的。然而，在實驗課堂教學(xué)中，教師僅能在有限的教學(xué)時間里針對實驗相關(guān)的重點、難點理論內(nèi)容進行講解，并對實驗的關(guān)鍵操作步驟進行示范，無法做到系統(tǒng)講述實驗所有相關(guān)知識和操作細節(jié)，因而，學(xué)生預(yù)習(xí)效果差極大地影響了實驗課堂教學(xué)效果。

1.2 課上教學(xué)手段單一，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性差

傳統(tǒng)的黑板板書和口頭講述的教學(xué)方法費時、枯燥，缺乏可視性與生動性，學(xué)生被動接受信息，學(xué)習(xí)興趣低，且因化工原理實驗儀器設(shè)備裝置流程復(fù)雜，這種“灌輸式”的教學(xué)方式不利于學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解和掌握。同時，教師在講解、示范實驗操作時，因?qū)嶒瀳龅赜邢蓿瑢嶒炘O(shè)備套數(shù)少，學(xué)生人數(shù)相對較多，很難保證所有學(xué)生都能準確接收到教師所傳遞的信息，影響學(xué)生的實驗操作。因此，學(xué)生僅能在課堂上完成基本的實驗操作，沒有進行深入思考，課堂教學(xué)效果不佳。

1.3 課后缺乏鞏固和拓展學(xué)習(xí)

課后，學(xué)生主要根據(jù)實驗數(shù)據(jù)記錄的結(jié)果，通過相關(guān)的方程、計算公式，并結(jié)合作圖等方式，得出實驗結(jié)論，完成實驗報告的撰寫。目前的實驗教學(xué)中缺乏課后復(fù)習(xí)、鞏固環(huán)節(jié)，不利于學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解、吸收。同時，化工原理實驗具有顯著的工程性和應(yīng)用性，故化工原理實踐教學(xué)除了用來驗證理論知識，并進行綜合運用外，還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，鍛煉學(xué)生的工程思維，目前尚缺少該方面的拓展學(xué)習(xí)。

2 基于微視頻的化工原理實驗教學(xué)設(shè)計

針對目前化工原理實驗教學(xué)中存在的問題，為調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，改善實驗教學(xué)效果，基于微視頻，從課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)、課上教學(xué)環(huán)節(jié)和課后鞏固拓展環(huán)節(jié)三個方面對化工原理實驗教學(xué)過程進行了設(shè)計，具體設(shè)計方案及學(xué)生能力培養(yǎng)情況如圖1所示。

圖1 基于微視頻的化工原理實驗教學(xué)流程與學(xué)生能力培養(yǎng)

2.1 課前基于微視頻的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)設(shè)計

利用微視頻和思考題進行深度預(yù)習(xí)。通過QQ群、超星學(xué)習(xí)通、雨課堂等網(wǎng)絡(luò)平臺下發(fā)實驗微視頻預(yù)習(xí)材料，主要包括理論知識講解微視頻、儀器裝置介紹微視頻和實驗操作微視頻。理論知識講解微視頻為教師錄制的實驗項目相關(guān)的理論知識的復(fù)習(xí)視頻，主要目的為引導(dǎo)學(xué)生做好理論知識與實驗內(nèi)容的銜接，使學(xué)生更好地理解實驗的原理，同時，實驗數(shù)據(jù)處理過程將涉及大量的理論課程所學(xué)的公式、方程等，通過理論知識的回顧，提高學(xué)生對實驗相關(guān)方程、計算公式的理解和靈活運用能力。儀器裝置介紹微視頻主要為實驗項目所采用的儀器、設(shè)備的視頻資料，也包括相關(guān)的設(shè)備、儀表等的圖片資源，實驗操作微視頻則為教師將實驗內(nèi)容和實驗操作有選地錄制的微視頻。儀器裝置介紹及實驗操作微視頻主要目的為將實驗中所涉及的復(fù)雜的儀器設(shè)備以及實驗流程以視頻動畫的形式展現(xiàn)，使學(xué)生能夠?qū)磳㈤_展的實驗中所采用的儀器設(shè)備與實驗過程有直觀的認識，有利于學(xué)生更好地理解實驗內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。預(yù)習(xí)微視頻資料附有配套的預(yù)習(xí)思考題，可考察學(xué)生對每一部分微視頻材料的理解與掌握情況，提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)、獨立思考的能力。通過預(yù)習(xí)微視頻和思考題的設(shè)置使學(xué)生達到深度預(yù)習(xí)的目的，為改善課堂教學(xué)效果奠定基礎(chǔ)。同時，教師可利用超星學(xué)習(xí)通或雨課堂等平臺跟蹤學(xué)生預(yù)習(xí)情況，根據(jù)預(yù)習(xí)思考題的完成情況，以及與學(xué)生的互動，全面掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，為教師課上教學(xué)提供依據(jù)。

2.2 課上基于微視頻的教學(xué)過程設(shè)計

利用微視頻和課件進行答疑式講解。微視頻和課件內(nèi)容主要為教師針對學(xué)生預(yù)習(xí)中出現(xiàn)的共性問題和相關(guān)理論難點，以及實驗項目操作的關(guān)鍵點進行制作。利用微視頻和課件，輔以主要設(shè)備部件拆解視頻，以及網(wǎng)絡(luò)搜索的相關(guān)動畫素材，通過直觀、形象的教學(xué)方式將實驗中難于理解的設(shè)備工作原理和實驗操作要點傳授給學(xué)生，進一步幫助學(xué)生梳理實驗內(nèi)容，解決疑難問題，使學(xué)生充分理解實驗操作過程，并強化實驗操作的規(guī)范性?；趯W(xué)生課前充分預(yù)習(xí)，及微視頻、動畫素材和多媒體相結(jié)合的課上教學(xué)方式，可大大縮短課上教師講授環(huán)節(jié)，提高課堂教學(xué)效率，同時能夠為學(xué)生的實驗操作預(yù)留更多的時間，有助于鍛煉學(xué)生的實踐動手能力，充分理解和吸收實驗內(nèi)容，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生課上操作過程中可利用線上平臺隨時反復(fù)觀看實驗相關(guān)理論微視頻及操作視頻，對實驗過程中出現(xiàn)的問題進行分析，并及時糾正，有利于提高學(xué)生分析、解決實際問題的能力。

2.3 課后基于微視頻的鞏固與拓展教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

利用理論難點微視頻和實驗操作微視頻進行課后復(fù)習(xí)鞏固，利用企業(yè)實際操作視頻進行課后拓展。課后學(xué)生需根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)，通過公式計算、作圖等方式得出實驗結(jié)論。學(xué)生在進行實驗數(shù)據(jù)處理、實驗結(jié)果分析和回答課后思考題過程中，需對整個實驗項目有深入的理解。學(xué)生可通過觀看線上平臺的理論難點微視頻和實驗操作微視頻，基于實驗操作經(jīng)歷，進一步鞏固、消化、吸收實驗相關(guān)知識，并更好地與理論知識融合。通過網(wǎng)絡(luò)搜集工業(yè)設(shè)備制造、企業(yè)實際操作等視頻及動畫素材，使學(xué)生對工業(yè)實際采用的設(shè)備裝置及實際工業(yè)操作過程有初步的了解和直觀認知，激發(fā)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新思維。

3 基于微視頻的化工原理實驗教學(xué)實踐

我校開設(shè)化工原理實驗課程的專業(yè)包括化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)、生物工程、環(huán)境工程、制藥工程等?；ぴ韺嶒炚n程開設(shè)了包括雷諾演示及機械能轉(zhuǎn)換、流體阻力的測定、離心泵特性曲線的測定、傳熱實驗、板框壓濾機過濾常數(shù)測定、吸收實驗、精餾塔的操作及效率測定和干燥實驗的8個實驗項目。以下以其中的傳熱實驗項目教學(xué)為例[9]，闡述基于微視頻的實驗教學(xué)實施過程。

3.1 基于微視頻的課前預(yù)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)的實施

教學(xué)目的：明確傳熱實驗?zāi)康摹⑷蝿?wù)、要求等，了解傳熱實驗操作過程和數(shù)據(jù)處理方法。

學(xué)生能力培養(yǎng)目標：調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨立思考能力。

教學(xué)實施過程：教師借助超星學(xué)習(xí)通下發(fā)實驗任務(wù)、預(yù)習(xí)微視頻材料及配套思考題。

(1)實驗任務(wù)：傳熱膜系數(shù)測定實驗。

(2)傳熱理論知識講解微視頻及課件。

思考題：冷熱流體通過間壁進行換熱的原理是什么？對流傳熱系數(shù)經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式中各無量綱數(shù)的表達式及其物理意義是什么？總傳熱速率方程的表達式是什么？等。

(3)套管式換熱器儀器裝置微視頻及圖片。

思考題：間壁式換熱器主要有哪幾種形式？各有什么特點？套管式換熱器的工作原理是什么？等。

(4)部分實驗內(nèi)容講解與實驗操作微視頻。

思考題：傳熱實驗的操作步驟是什么？有哪些注意事項？如何根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)計算傳熱膜系數(shù)？等。

3.2 基于微視頻的課上教學(xué)環(huán)節(jié)的實施

教學(xué)目的：掌握傳熱膜系數(shù)測定的方法，完成傳熱實驗操作。

學(xué)生能力培養(yǎng)目標：鍛煉學(xué)生實踐動手能力和獨立思考能力，提高學(xué)生分析解決傳熱實驗過程中實際問題的能力。

教學(xué)實施過程：通過提問、小組討論等方式，了解學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解程度，進行答疑式講解。利用課件講解傳熱實驗涉及的理論內(nèi)容的難點。利用網(wǎng)絡(luò)搜集的套管式換熱器的工作原理的動畫素材，與學(xué)生探討管內(nèi)空氣和環(huán)隙中水蒸氣的換熱原理和過程。利用實驗操作微視頻講解傳熱實驗操作要點和注意事項，針對操作難點進行示范。學(xué)生進行傳熱實驗操作，記錄實驗數(shù)據(jù)。教師進行全程監(jiān)督、答疑指導(dǎo)。

3.3 基于微視頻的課后鞏固拓展教學(xué)環(huán)節(jié)的實施

教學(xué)目的：鞏固、吸收傳熱實驗知識，完成實驗報告的撰寫；了解工業(yè)傳熱設(shè)備的制造過程，了解化工企業(yè)傳熱設(shè)備的實際操作過程，拓展傳熱相關(guān)知識。

學(xué)生能力培養(yǎng)目標：鍛煉學(xué)生傳熱知識綜合運用能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新思維。

教學(xué)實施過程：學(xué)生利用傳熱理論難點微視頻和傳熱實驗操作微視頻對實驗內(nèi)容進行復(fù)習(xí)、鞏固。根據(jù)傳熱實驗數(shù)據(jù)記錄結(jié)果，利用熱量平衡方程、總傳熱速率方程、總傳熱系數(shù)計算公式等，通過公式計算、作圖的方法，得出傳熱膜系數(shù)的半經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式。通過實驗思考題的分析解答，進一步理解、吸收傳熱實驗相關(guān)知識，對傳熱實驗進行總結(jié)，完成實驗報告的撰寫。教師通過線上平臺，與學(xué)生進行互動，通過學(xué)生反饋，答疑解惑。教師通過網(wǎng)絡(luò)搜集工業(yè)傳熱設(shè)備(如套管式換熱器、列管式換熱器、夾套式換熱器、板翅式換熱器等)的制造、化工企業(yè)傳熱設(shè)備的實際操作等視頻素材，學(xué)生通過觀看視頻，進行拓展學(xué)習(xí)。

4 基于微視頻的化工原理實驗教學(xué)效果分析

在基于微視頻的化工原理實驗教學(xué)模式中，通過微視頻的引入和教學(xué)過程設(shè)計，從課前、課上和課后三個教學(xué)環(huán)節(jié)中逐步引導(dǎo)學(xué)生積極參與，主動學(xué)習(xí)。微視頻的引入對學(xué)生知識的內(nèi)化、實踐能力和工程觀念的培養(yǎng)均起到了很好的效果。利用課前微視頻預(yù)習(xí)資料及思考題，引導(dǎo)學(xué)生課前做好理論知識與實驗內(nèi)容的銜接、熟悉儀器設(shè)備、了解實驗操作過程與方法，并對實驗結(jié)果進行預(yù)判，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動思考和分析問題的能力，有效地提高了學(xué)生課前實驗預(yù)習(xí)效果?；谖⒁曨l、動畫素材形象直觀、互動性好、主題性強的特點，提高了教師課上授課效率，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，促進了學(xué)生對實驗原理、設(shè)備工作原理及實驗操作要點的理解和掌握。微視頻易于反復(fù)播放的特點，為學(xué)生課上高效、高質(zhì)量地完成實驗操作起到了很好的輔助作用，并有助于學(xué)生分析實驗中遇到的問題，對學(xué)生分析和解決實際問題的能力?；谖⒁曨l的課后鞏固、拓展環(huán)節(jié)促進了學(xué)生對理論及實驗知識的進一步理解、消化、吸收，并有助于學(xué)生從理論、實驗到工程思維的過渡，增強了學(xué)生的工程意識。

5 結(jié) 語

化工原理實驗課程具有典型的工程性和實踐性特點，該課程在化工類及相近專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)中發(fā)揮著重要作用?；谖⒁曨l的化工原理實驗教學(xué)模式，能夠克服傳統(tǒng)化工原理實驗教學(xué)中，因涉及大量抽象的理論、過程機理以及復(fù)雜的設(shè)備裝置導(dǎo)致學(xué)習(xí)難度大、學(xué)生興趣不足、教學(xué)效果差的問題。利用微視頻形象生動、短小靈活、互動性好的特點，對實驗教學(xué)過程進行合理設(shè)計，能夠有效提高學(xué)生對知識的理解和吸收，提高知識的綜合運用能力，提高實踐動手能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新思維，對培養(yǎng)具有扎實理論基礎(chǔ)、較強工程實踐能力和創(chuàng)新能力的化工類應(yīng)用型人才具有重要意義?；谖⒁曨l的實驗教學(xué)模式為其他工程性較強的實驗/實訓(xùn)課程的教學(xué)提供了思路與借鑒，對改善該類實踐課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程實踐能力具有重要意義。