王祁寧，許軼，張建庭，屠美玲，賈繼寧

(浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，浙江 杭州 310014)

0 引言

課程作為人才培養(yǎng)的核心要素，是教育的微觀問(wèn)題[1]，更是“立德樹(shù)人成效”這一人才培養(yǎng)根本標(biāo)準(zhǔn)的具體化、操作化和目標(biāo)化，也是當(dāng)前中國(guó)大學(xué)帶有普遍意義的短板、瓶頸和關(guān)鍵所在[2]?！敖鹫n”[3]建設(shè)是高校本科生課程建設(shè)的目標(biāo)，應(yīng)在“新工科”建設(shè)中率先發(fā)力[4]。化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，需要面對(duì)復(fù)雜的工程問(wèn)題(如涉及物料變量多、設(shè)備復(fù)雜和過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)等)，應(yīng)該按照實(shí)踐類(lèi)金課標(biāo)準(zhǔn)狠抓教學(xué)質(zhì)量工程[5]。

自2014年化學(xué)化工國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)工作開(kāi)展以來(lái)，化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)科教團(tuán)隊(duì)已經(jīng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面進(jìn)行了一系列改革，融入實(shí)驗(yàn)教師的教改及科研成果，形成了相對(duì)科學(xué)的課程知識(shí)體系和規(guī)范完整的軟硬資源體系，構(gòu)建了教學(xué)與科研良性互動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。為了進(jìn)一步滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化、信息化的學(xué)習(xí)需求[6]，通過(guò)探索集在線(xiàn)理論教學(xué)、課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)、答疑輔導(dǎo)于一體的混合教學(xué)模式下化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、信息化手段和形成性評(píng)價(jià)等方面的創(chuàng)新，推動(dòng)了化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)在線(xiàn)教學(xué)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革。

1 化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀與問(wèn)題

化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是本專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重心，也是化學(xué)、材料、環(huán)境、醫(yī)藥、生物工程、機(jī)械、控制等各相關(guān)學(xué)科專(zhuān)業(yè)工程基礎(chǔ)教育的重要組成部分[7]。依托化學(xué)化工國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，是學(xué)生從學(xué)子向創(chuàng)新應(yīng)用型人才蛻變的起點(diǎn)[8]，但僅僅依靠“教師調(diào)試實(shí)驗(yàn)設(shè)備、學(xué)生預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)前教師講授、學(xué)生2～4人組隊(duì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)后學(xué)生數(shù)據(jù)處理、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的“課堂式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的實(shí)踐能力培養(yǎng)，仍面臨著許多問(wèn)題。

1.1 對(duì)產(chǎn)出導(dǎo)向的教學(xué)理念缺乏深度思考

盡管實(shí)驗(yàn)中心已經(jīng)建立了獨(dú)立于理論教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，能培養(yǎng)學(xué)生很強(qiáng)的動(dòng)手操作能力和知識(shí)轉(zhuǎn)化能力，但教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果缺乏清晰的構(gòu)想，在分析學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出、繼而反向設(shè)計(jì)課程結(jié)構(gòu)以及相關(guān)評(píng)價(jià)體系方面，缺乏以產(chǎn)業(yè)需求、社會(huì)需求為導(dǎo)向的大局觀，使得學(xué)生在將學(xué)術(shù)知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問(wèn)題的能力上稍顯薄弱，與社會(huì)和高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)需求匹配度不高。

1.2 對(duì)學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)有待提高

當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系對(duì)所有學(xué)生都是按照同一種教育模式培養(yǎng)，在因材施教方面有所欠缺。教師只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)課堂講解相同的教學(xué)內(nèi)容，沒(méi)有以學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和個(gè)性化培養(yǎng)為考量，理論教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率都難以邁進(jìn)新層次。教學(xué)資源建設(shè)相對(duì)薄弱，主要以實(shí)驗(yàn)講義、相關(guān)課件和教案為主，課程內(nèi)容所反映的前沿性和時(shí)代性不夠，同時(shí)，缺乏多維度的形成性評(píng)價(jià)體系，主要采用實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式，束縛了學(xué)生探究科學(xué)魅力的創(chuàng)新意識(shí)。

1.3 對(duì)學(xué)生的自主發(fā)展相對(duì)受限

預(yù)先設(shè)計(jì)較為完整的實(shí)驗(yàn)，難以讓學(xué)生獲得自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思考和訓(xùn)練；預(yù)先排除設(shè)備故障的實(shí)驗(yàn)裝置，使學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)際中面臨意外狀況時(shí)稍顯束手無(wú)策；被動(dòng)接收或者依賴(lài)教師的實(shí)驗(yàn)前講解，無(wú)法形成自主排疑解惑的學(xué)習(xí)習(xí)慣；簡(jiǎn)單進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，缺少對(duì)復(fù)雜化學(xué)工程問(wèn)題的反思。所以，以教師為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式，對(duì)學(xué)生的自主發(fā)展及工程能力的提高只起到制約作用。

2 混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際意義

化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)是通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法訓(xùn)練著重培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)科學(xué)素養(yǎng)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，采用混合式教學(xué)模式能使學(xué)生實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)理論學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，較好地解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中面臨的教學(xué)效果不突出的問(wèn)題。

2.1 整合優(yōu)化教學(xué)資源，構(gòu)建體現(xiàn)信息技術(shù)與教學(xué)深度融合的課程結(jié)構(gòu)，提升理論教學(xué)質(zhì)量

混合式教學(xué)的線(xiàn)上教學(xué)環(huán)節(jié)，需要教師以自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，有效整合相關(guān)的教學(xué)素材，制作實(shí)驗(yàn)微課，供學(xué)生在課前預(yù)習(xí)；還可利用虛擬與實(shí)體實(shí)驗(yàn)互補(bǔ)的思路，通過(guò)整合慕課、本中心的國(guó)家級(jí)示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目等泛在化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，拓寬學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)。在教學(xué)過(guò)程中，不斷優(yōu)化資源配置，從多角度透徹地展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)多途徑信息輸入，增強(qiáng)教學(xué)的表現(xiàn)力和感染力；盡可能地將知識(shí)面分解成知識(shí)點(diǎn)，減少信息的加工轉(zhuǎn)換過(guò)程，降低學(xué)習(xí)的復(fù)雜度。

2.2 圍繞工程教育理念，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)組織模式，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率

通過(guò)實(shí)驗(yàn)微課、虛擬仿真項(xiàng)目展現(xiàn)的線(xiàn)上教學(xué)環(huán)節(jié)，改變了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模式，讓學(xué)生從傳統(tǒng)的抄寫(xiě)實(shí)驗(yàn)講義中解放出來(lái)，投入可視化的視頻資源，有利于提高學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的積極性?？煞磸?fù)觀看的視頻資源，一方面能讓教師將實(shí)驗(yàn)理論部分與實(shí)踐部分的教學(xué)學(xué)時(shí)分開(kāi)，合理利用課堂實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，將以教師為中心、灌輸實(shí)驗(yàn)操作知識(shí)的“課堂式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式向以問(wèn)題為導(dǎo)向、引導(dǎo)學(xué)生反思的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，在教學(xué)形式上呈現(xiàn)先進(jìn)性和互動(dòng)性；另一方面，能讓學(xué)生脫離時(shí)間和空間的限制，在掌握實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，提前了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，注重應(yīng)用聯(lián)系，面向化工生產(chǎn)實(shí)際，理解化工過(guò)程的基本規(guī)律，使其學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個(gè)性化。

2.3 轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)學(xué)習(xí)觀念，發(fā)揮線(xiàn)上與線(xiàn)下教學(xué)的互補(bǔ)性?xún)?yōu)勢(shì)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)意識(shí)

運(yùn)用華羅庚先生“先把書(shū)讀厚，再把書(shū)讀薄”的學(xué)習(xí)方法，將線(xiàn)上教學(xué)環(huán)節(jié)和線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系起來(lái)。因?yàn)閷W(xué)習(xí)并不是記住知識(shí)的描述，而是從有限的例子中找出問(wèn)題和答案之間的規(guī)律，再用知識(shí)來(lái)壓縮原本無(wú)限的信息，并用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描述出來(lái)，最后用于解決新問(wèn)題。教師通過(guò)線(xiàn)上教學(xué)環(huán)節(jié)，“先把書(shū)讀厚”，用例子構(gòu)建知識(shí)，不斷豐富學(xué)生的庫(kù)存量，幫助學(xué)生體會(huì)問(wèn)題和答案之間的關(guān)系；學(xué)生通過(guò)線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，驗(yàn)證從現(xiàn)有例子中所提煉的知識(shí)，是否能描述問(wèn)題和答案的真正規(guī)律，當(dāng)學(xué)生真正學(xué)會(huì)的時(shí)候，這些例子就被壓縮成知識(shí)，達(dá)到了“再把書(shū)讀薄”的目的。

3 混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式融合應(yīng)用

針對(duì)上述化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)繼承本實(shí)驗(yàn)中心工程教育改革發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)，將混合式教學(xué)模式應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，探尋教與學(xué)的有機(jī)融合。

3.1 持續(xù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)微課的制作內(nèi)容

教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極參加學(xué)術(shù)交流、課程教學(xué)研討和教學(xué)沙龍培訓(xùn)等活動(dòng)，不斷強(qiáng)化自身的教學(xué)水平，再將逐年建設(shè)積累的信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源進(jìn)行整合，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，將一些新技術(shù)、新設(shè)備和本校教師的最新科研成果引入實(shí)驗(yàn)微課的制作中，并且根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)持續(xù)更新，利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布資源優(yōu)化后的微課，有效拓寬學(xué)生的學(xué)識(shí)水平。而學(xué)生可以通過(guò)觀看已經(jīng)構(gòu)建好的可視化視頻群，暫?；蚧夭ツ承┎糠謥?lái)自主地控制學(xué)習(xí)節(jié)奏，繼而利用有限的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)、帶著問(wèn)題動(dòng)手實(shí)踐，真正意義上做到精講深練。對(duì)于部分自我要求高的學(xué)生，還能同步學(xué)習(xí)自己感興趣卻未選修的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，解決了對(duì)知識(shí)極度渴求的學(xué)生困境，也避免了學(xué)生未經(jīng)預(yù)習(xí)而盲目選課的窘態(tài)。

3.2 增強(qiáng)教學(xué)組織模式的信息化手段

與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)升級(jí)同步，借助信息化手段，完善實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，已經(jīng)打破行政班的概念，以每個(gè)學(xué)生為單位實(shí)現(xiàn)自主選課。管理人員宏觀調(diào)控，合理安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及指導(dǎo)教師，而學(xué)生根據(jù)實(shí)際需求預(yù)約實(shí)驗(yàn)，選擇“在什么時(shí)間”與“哪些學(xué)生”合作“做什么實(shí)驗(yàn)”。為了掙脫局域網(wǎng)設(shè)備服務(wù)器的老化、經(jīng)費(fèi)限制和異地求學(xué)的束縛，教學(xué)團(tuán)隊(duì)采取騰訊在線(xiàn)文檔與中心自主研發(fā)的篩選軟件配套使用的方式，來(lái)保證自主選課的遠(yuǎn)程服務(wù)。學(xué)生不僅能在校外提前選課，還能降低與教師溝通的時(shí)間成本。這種模式真正做到了以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮了信息化帶來(lái)的跨時(shí)空便利。

3.3 強(qiáng)化基于自主學(xué)習(xí)觀的工程實(shí)踐能力

混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在一個(gè)共性問(wèn)題，雖然部分學(xué)生自學(xué)了微課等資源，但在教師采用問(wèn)題式教學(xué)法導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，依然有一問(wèn)三不知的現(xiàn)象。學(xué)生以為自己記住了知識(shí)，就表示自己學(xué)會(huì)了，其實(shí)不然。知識(shí)不是信息，學(xué)習(xí)不是記憶，無(wú)法僅憑記住知識(shí)來(lái)學(xué)會(huì)知識(shí)，這是教與學(xué)過(guò)程中最容易發(fā)生的問(wèn)題。教師從應(yīng)用的角度拓展知識(shí)，以可視化形式將知識(shí)的描述傳遞給學(xué)生，但不代表學(xué)生就學(xué)會(huì)了；還需要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)難點(diǎn)的解析，引導(dǎo)學(xué)生利用化學(xué)反應(yīng)、化工過(guò)程與設(shè)備和化工單元操作等實(shí)驗(yàn)過(guò)程著重梳理復(fù)雜工程問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐進(jìn)行理解、積累，重塑大腦鏈接，理清問(wèn)題和答案的關(guān)系，將知識(shí)的描述內(nèi)化成解決復(fù)雜工程問(wèn)題的綜合能力和高級(jí)思維。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的有效落實(shí)是自主學(xué)習(xí)觀成功的關(guān)鍵。

4 混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)效進(jìn)展

混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式突出的特點(diǎn)是以學(xué)生為中心，發(fā)揮線(xiàn)上與線(xiàn)下教學(xué)的互補(bǔ)性?xún)?yōu)勢(shì)，強(qiáng)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)觀，培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才。通過(guò)在浙江工業(yè)大學(xué)化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)踐探索，取得了不錯(cuò)的成效。一是依據(jù)認(rèn)知規(guī)律有效地提升絕大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)深度，強(qiáng)化了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)觀。按照線(xiàn)上線(xiàn)下教學(xué)對(duì)接、虛擬實(shí)體實(shí)驗(yàn)互補(bǔ)的思路調(diào)整完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，通過(guò)整合優(yōu)化后的線(xiàn)上數(shù)字化資源，架設(shè)教師導(dǎo)學(xué)和學(xué)生自學(xué)的橋梁，科學(xué)“增負(fù)”，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)基本原理、背景和應(yīng)用等知識(shí)的基本認(rèn)識(shí)和拓展。二是強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力，提升了學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用思維。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的主要途徑，能夠檢驗(yàn)、鞏固和轉(zhuǎn)化線(xiàn)上學(xué)習(xí)的知識(shí)，通過(guò)自主學(xué)習(xí)產(chǎn)生的疑惑和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中產(chǎn)生的異?，F(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生探究問(wèn)題根源的心理，達(dá)成綜合分析和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的目標(biāo)，最終應(yīng)用于社會(huì)工作中。三是促進(jìn)教師的專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)，提升了教師的教學(xué)水平和教學(xué)效果。教師在不斷篩選、自主開(kāi)發(fā)及持續(xù)改進(jìn)線(xiàn)上教學(xué)資源時(shí)，勢(shì)必需要不斷擴(kuò)充知識(shí)積累，提升自身學(xué)術(shù)水平。繼而在課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，依據(jù)形成性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不斷調(diào)整教學(xué)策略，對(duì)學(xué)習(xí)者給予及時(shí)、準(zhǔn)確的有效互動(dòng)，提升教學(xué)效果。

5 結(jié)語(yǔ)

化學(xué)化工國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心積極發(fā)揮平臺(tái)優(yōu)勢(shì)及示范輻射作用，依托化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)施，深入探索混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將面對(duì)面的課堂教學(xué)與在線(xiàn)教學(xué)有機(jī)整合，并不斷持續(xù)改進(jìn)，為未來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及一流課程建設(shè)打下良好基礎(chǔ)。目前已經(jīng)將該教學(xué)模式向能源化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)推廣，后期可將自主開(kāi)發(fā)的線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源對(duì)外開(kāi)放共享，實(shí)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用，為其他地方高校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革提供借鑒。