化工原理线上线下协同教学改革实践

胥桂萍

(江汉大学 化学与环境工程学院,武汉 430056)

化工原理是化工类专业的一门核心课程,承担着工程科学与工程技术的双重教育任务。但化工原理的学习存在原理多、公式复杂等特点,需要学生花费大量时间进行学习理解。如何做到提高学生的学习兴趣,更加有效的提高学习效果,尤其在今年春季疫情时期,坚持线上线下协同教学显得尤其重要。

化工原理是选用了天津大学的的慕课作为源课程,进行的异步SPOC教学,同时建有慕课堂。以慕课为代表的在线开放课程的兴起标志着教育开始真正走出工业文明,步入数字化时代[1]。慕课内容丰富,不论在哪里,学生随时就可以学到感兴趣的内容。源课程中老师讲解细致,通俗易懂,多个知识点总结,同时里面还附有PPT,随堂习题,单元作业,讨论等等,根据教学大纲要求增减了部分教学内容,使学生对知识点掌握更加牢固。

要做到这些,教师必须提前了解慕课和慕课堂的相关使用,开学前一周就建立了QQ学习群,每个学生都有QQ号,避免了在手机上安装过多的APP,通过QQ直播及时引导学生学习如何使用相关平台的使用注意事项,学生很快就进行的认证,并且能熟练使用相关平台。化工原理全套电子教程提前传给学生。还在QQ中布置了单元自测题,可以直接在线用红笔批改,对每个学生作业在线语音、文字评语,及时反馈学生,统计学生数据。由于部分学生家在山区,网络信号不稳定,在直播时不能保证学习效果,而QQ群课堂直播不便于回放,还要同时进行EV录屏,比较繁琐,又把直播课程改在腾讯课堂,学生如果不能及时收看,可以看回放课程,保障了教学效果。

自主学习就是学生根据教学安排(教师把本周的教学计划通过慕课堂的公告或者QQ学习群提前下发给学生,包括观看哪些教学视频,完成哪些要求内容的学习),就可以在当周任何时候登陆完成相关内容的学习。在线完成单元测验,围绕主题进行讨论,在线完成单元作业内容。单元测验和作业内容都设置了提交时间,自主学习一般都是学生对基础知识的理解和记忆。

集中学习就是学生进入直播课堂,教师利用屏幕分享讲述重难点知识点内容,对知识点的分析、应用、创造和评价。随机点名回答相关的问题,可以对回答问题的学生连麦进行,或者打开聊天室,短时互动交流。学生互动性比较好,直播最后再次布置下周学习任务和学习目标。

慕课和慕课堂的优势非常明显,可以实现线上线下的联合应用,慕课堂可以实现签到、随机点名、随堂练习、问卷、讨论、公告等多种课堂教学功能,并且有统计功能,查阅数据方便,反馈学生学习情况,及时和存在问题学生进行沟通。在直播时,一般包括几个方面综合。首先进行课前在慕课堂签到,完成课前限时练习,了解学生对上次课程的掌握情况。其次充分利用SPOC中的视频,选看视频中的重难点内容,提前要做好规划,精确到分秒来进行,同时可以在慕课堂随机点名让学生在学习群中回答问题,和视频内容相关的问题,连麦回答或者在直播群中文字或者语音都可以,第三才是老师讲解本周重点内容分析和应用,重点习题,在直播快结束时再次在慕课堂中发布当天的限时练习,环环紧扣,成绩数据马上出来,老师可以从学生的参与情况就了解当日课堂的知识掌握情况。这个工作老师必须提前做好规划,直播课程效果才会更好。上完直播课程学生普遍反映内容充实,不敢开小差,累并快乐着。对学生进行了教学效果和教学反思调研环节,让全班同学进行主观评教并打分。93%的同学认为在线上学习有收获,65%的同学希望疫情过后能继续在线上学习,结合实体课堂,效果更佳。在线上教学课程中,在慕课堂中采用课前课中课后的限时练习,限时完成,84%的同学都非常认可,只有16%的同学认为被动应对。

把科学的世界观、人生观、价值观融入课程设计和课堂教学之中,激发学生学习化工的热情,培养学生为化工事业奋斗的责任感和使命感,加强学生人文素养、团队观念等方面培养的目的,时刻注重将化工知识向工程应用和生活应用拓展[2]。如在讲授流体流动章节时,为何常见的管道都是圆形的?有关疫情时期时期下水道的问题,这就是静力学的液封的应用。传热章节中各种不同的材料的导热系数的差异在生活中的应用,如锅具的材料对传热的影响,如煲汤用砂锅,炒菜用铁锅等,在寒冷的冬季,什么样的衣服穿起来最暖和?人体主要依靠羽绒服等面料内填充空气进行保暖?讲授换热器时,企业为何定期要除垢?换热表面结垢能有多大危害?换热管道的保温层厚度的确定等等问题。这些问题归纳起来有200多个,可以利用SPOC中的讨论区域或者慕课堂中的讨论题布置下去,学生可以在这些区域进行自由交流,老师实时参与其中,学生随时可以进行探讨,同学之间可以查看到其他同学的讨论,老师可以进行点评,不拘泥于形式,气氛比较活跃。在教学过程中,要培养学生的工程观点, 通过工程案例剖析,使得讲课内容有层次,有重点,更深入,如换热器的选用要注重节能等原则。结果表明,在不同的教学环节持续提高学生的课堂兴趣,由浅入深的讲解综合型生活案例,以提高学生的综合素养,可以提高课堂教学效果。通过对课堂的精心设计,学生对课堂的教学满意度更高,教学效果得到了提高。

2017年由教育部高等学校化工类专业教学指导委员会和中国化工教育协会联合举办了全国大学生化工实验大赛[3]。大赛内容包括化工原理理论笔试、实操实验和仿真实验比赛。如在传热竞赛中学生自己安装热电偶,为了提高总传热系数,管内加装扰流元件,如螺旋线圈、金属卷片等,也是需要自己加装。自己设计流程,拆装各种管件等,测定单泵性能曲线,泵的串联并联性能曲线等。将相应的化工实验大赛的内容融入到化工原理的实际教学过程中, 真正做到用竞赛促进教学改革、用竞赛促进学生学习。

化工原理作为化工类专业的核心课程,尤其需要做到教学有法,调动学生的学习积极性。结合工程教育专业认证的大背景,对化工原理课程进行线上线下协同式教学进行改革与探索,能有效提高化工原理课程的教学水平与质量。

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