新工科背景下基于信息化的化工实践教学体系构建研究

赵扬，何璐红，张秀涛

[摘 要]本文在“新工科”的背景下，针对化工行业的特殊性，提出构建“线上线下”“虚实结合”的化工实践教学体系，能够突出以学生为中心、以能力为重点和关注学习过程三大理念。基于信息化的化工实践教学体系，实现了化工实践过程线上线下相互结合、互相贯通、互相促进，从而把化工行业对人才的各种能力需求，融入实践教学的各个环节，引入实践教学全过程，最终培养具有较强化工行业背景知识、工程实践能力、引领行业发展需求的“新工科”人才。

[关键词]信息化;化工实践;教学体系;线上线下;虚实结合

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.04.098

[中图分类号]G642.4[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2019）04-0-02

0     引 言

在国家实施“创新驱动发展”、“中国制造2025”等重大战略的背景下，我国推出高等工程教育改革探索的全新视角和“中国方案”——“新工科”。“新工科”要求把产业行业对人才的各种能力需求，融入实践教学的各个环节，引入实践教学全过程，最终培养具有较强行业背景知识、工程实践能力、引领行业发展需求的“新工科”人才。

1     信息技术对化工实践教学体系的冲击

目前，信息技术已渗透经济发展和社会生活的各个方面，个性化学习和终身学习已成为信息时代教育发展的重要特征。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确指出：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须给予高度重视”。《教育信息化“十三五”规划》中也明确提出应用信息技术改造传统教学，促进形成泛在、移动、个性化的学习方式。如何利用信息化技术推进化工实验与实践教育，尤其是将信息化技术与化工专业实践环节系统进行融合是值得研究的课题。

2     新工科背景下基于信息技术的化工实践教学体系的核心概念

对于化工专业而言，基于其行业特殊性，在教学中存在投入和运行成本高、校企融合度差、教学目标与岗位要求有偏差、教学工位数普遍不足、危险事故无法演练，企业标准化流程不够深入等诸多问题。运用信息化技术，构建“线上线下”“虚实结合”的化工实践教学体系是替代传统虚拟仿真实训系统的新型教学模式，实现化工实践过程线上线下相互结合、互相贯通、互相促进，将线上虚拟学习与线下实际操作进行有效融合，共同完成实践教学环节，形成了“线上线下”“虚实结合”的新型教学组织模式。

3     基于信息技术化工实践教学体系的基本构思及技术方案

2015年，河南应用技术职业学院与莱帕克（北京）科技有限公司、河南莱帕克化工设备制造有限公司联合成立“莱帕克”化工设备研发中心，通过互联网和物联网等新兴技术植入教学的各个环节，创新“互联网+化工实践”模式，构建化工实践教学平台，实现“虚实结合”，突出以学生为主体的自学能力;发挥“化工实践平台”，实现“线上线下”协同，关注行业岗位需求，构建了基于“线上线下”“虚实结合”的化工智能实验与实践教学体系。基于信息技术的化工实践教学体系，必须将产业对人才的各种能力需求，融入实践教学的各个环节，引入实践教学全过程，最终培养具有较强行业背景知识、工程实践能力、引领行业发展需求的“新工科”人才。

信息化课程建设的理念是以学生为中心、以能力为重点和关注学习过程。信息化课程建设的重点是实现三个转化：将教材转化为支持学习的数字化资源，将学习内容转化为学习过程和学习活动，将结果性评价转化为发展性评价。信息化课程设计的关注点是平台、内容和活动。该成果在开发过程中根据化工生产以及现代教育的特点，依托互联网和物联网等新兴技术，通过构建化工实践教学平台，实现了知识讲授、操作训练和实践考试三个环节的线上虚拟学习与线下实际操作有效融合。具体技术方案如图1所示。

4     构建基于信息技术化工实践教学体系的意义和成效

基于信息技术化工实践教学体系，围绕实现化工实践教学学习目地、学习内容、学习方式、学习情境、学习内涵5个改变，探索实现“线上线下”“虚实结合”化工实验与实践教学模式，能有效促进学生提升工程技能和养成职业素养的养成。变化工实践的“装置操作”为“情境再现”，能够实现行业企业工作场景虚实结合，进而实现“沉浸式”学习;变“单一操作”为“团队协作”，在实践过程中，通过角色分工完成实践教学任务，能够给树立工程理念、积累工程素养。

基于信息技术的化工实践教学体系进一步创新了“互联网+化工实践”模式，实现“虚实结合”，突出“以学生为中心”的理念。通过线上“互联网+化工实践”的化工实践平台，实现了教学资源线上学习、实践装置的认知与操作、学生学习成效评价等教学功能;通过线下实验室能够进行综合学习和训练，有效提高了实验效率，有效减少了废物排放，实现了“环境友好型”化工教学。

基于信息技术的化工实践教学体系，能够实现“线上线下”协同，通过建设规范化的化工实验室、系统化的化工实验实践装置等，形成了项目广度和难度梯度，从而形成全方位的实验实践平台。师生利用全模拟技术能够及时发现不当操作现象，增强了“绿色化工”意识，提高了岗位技能水平。基于信息技术的化工实践教学体系，能拓展实践教学内涵，突出学生职业素质积累。该教学体系通过“以学生为中心”的自主学习与训练，将“新工科”对应的教学、教育理念承载在化工实践中，能够将岗位责任、岗位意识、质量观念灌输其中，同时增加了环保指标评价、技术指标评价、经济指标评价等内容，从而有利于培养团队合作意识、提升有效沟通能力、培养工程职业道德。

5     结 语

进一步在智能学习平台设计上体现“趣味化”，激发“闯关式学习”的欲望[10]。为了激发学生的学习兴趣，培养学生解决实际问题的能力，该实践教学体系将化工实践的各个环节设置成“闯关”模式，进一步使学习界面生动化、形象化，提高答题闯关的趣味性，做到“玩中做”“做中学”“学中玩”，实现“沉浸式”学习。基于信息技术的化工实践教学体系应进一步拓宽使用面，实现“随时”“随地”的泛在学习方式，下一步将进一步丰富网络学习资源库，为高校、企业提高学习培训新模式，为化工行业各层次学历教育与非学历培训提供时间灵活、多元化的进修学习方式，为建设学习型企业和员工职业生涯发展提供教育服务。

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