“互联网+”背景下化工仪表及自动化教学实践与研究

李艳鹏 侯林艳 张然

摘 要：针对职业院校学生的特点，将互联网技术和翻转课堂模式应用在化工仪表及自动化课程的教学过程中，可以将抽象的知识具体化，将多而分散的知识进行高效系统的组合，极大地提高了课堂教学的效率和学生的学习效率，还培养了学生主动探索、积极思考、团队合作的良好学习习惯。互联网技术和翻转课堂模式是提高化工仪表及自动化课程教学水平的有效途径，也是现代教育发展的必然趋势。

关键词：互联网+教育 翻转课堂 微课 化工仪表及自动化

随着科学技术的不断进步，我国的化工生产过程正向着连续化、大型化和复杂化的方向发展。化工生产工艺从业者只有掌握了必要的化工检测技术和自动控制技术，才能对大型化工生产装置进行优质的控制，并对突发状况进行准确判断和及时调整，保证装置的安全、稳定运行和能耗降低。化工仪表及自动化课程是培养学生掌握化工自动化技术的重要课程，一直以来都是化工类专业的必修课，只有学好化工仪表及自动化，才能为今后走向工作岗位奠定坚实的知识和技能基础。

化工仪表及自动化课程的主要内容包括多种结构复杂的仪表、控制设备和执行设备，内容抽象，不易理解。传统的黑板加粉笔的讲授式教学方式，很难激发学生的学习兴趣，加之化工工艺专业的学生对机械原理、电工学和控制理论等课程较为陌生，缺乏学习热情，又给教学过程增加了不小的难度。

当今云计算和移动互联网等技术飞速发展，教育观念和教学方式在转变，学生获取知识的方式和学习习惯也在改变，因此，将传统课堂带向互联网时代是大势所趋。借助现代摄影摄像技术和移动互联网信息技术，可以将具体的知识点、实践教学内容等录制成教学短片，并发布在教学资源平台上，为学生群体提供针对性、及时性以及便捷性的教学资源，这就是微课视频。微课视频的教学目标明确，问题说明简洁、清晰，内容灵活生动。以微课视频为基础的翻转课堂教学，已经成为当前教育信息化的热点。笔者学院化工工艺教学团队，尝试将互联网技术和翻转课堂的教学模式引入到化工仪表及自动化的教学实践中，取得了较好的效果。

一、课程的基本特点

1.交叉学科，知识门类广泛

化工仪表及自动化课程所涵盖的内容十分广泛，涉及化工原理、化学反应工程、检测学、电动学原理及自动控制理论等多门学科。这就要求学生对各相关学科知识都有一定程度的掌握，否则可能会影响课程的学习效果。

2.内容抽象，实践性强

课程内容涉及大量的检测和控制仪器设备的基本结构、工作原理等知识，这些内容较为抽象，在对设备缺少基本认识的前提下，学生很难建立起直观的印象，更难以理解工作原理等内容。教学过程必须将课本理论知识与真实设备结合，增加实践教学所占的比例。

二、课程教学的现状

1.学生学习兴趣不高，课堂气氛沉闷

由于课程涉及的知识面太宽，大多数学生很难将众多的学科知识结合起来，造成课程的学习难度大，打击了学生的学习热情;部分学生产生畏难情绪，甚至出现厌学等问题，课堂参与度不高，课堂气氛沉闷。

2.课程内容多而散，教师重复劳动，课堂效率低

由于课程涉及的学科众多，教师在教学过程中，需要不断讲解相关学科的知识。但学生的认知和理解水平有较大差别，教师往往要针对不同的学生群体进行反复、多次的讲解，教师陷于重复劳动之中，但学生的学习效率却不高。

3.课时有限，实践环节时间短，可重复性差

化工仪表及自动化课程理论知识多，学时又有限，留给学生进行实训练习的时间就更少了。这会使实训练习变得很匆忙，学生来不及深入思考就结束了，印象不深刻;加之缺少重复的过程，很难真正将知识理解透彻。

三、互联网技术和翻转课堂模式的应用

1.翻转课堂模式的应用

职业院校学生思维活跃，习惯于应用手机和互联网获取各种信息，善于接受和尝试新事物，活泼好动，动手能力强，渴望表现自己。

通过对化工仪表及自动化课程特点、教学现状和学生的特点的充分分析，笔者认为，引入互联网技术和翻转课堂模式能够准确把握学生特点，降低学生学习的难度，活跃课堂气氛，提高学习效率。

翻转课堂是利用现有信息技术手段，构建信息化教学环境，重新规划课前、课中、课后，通过知识传递、知识内化、知识巩固的颠倒安排，实现传统教学中的师生角色的翻转，达到对传统课堂教学模式创新的教学设计方法。翻转课堂教学方案的实施主要分为课前、课中和课后三个阶段。

课前，教师将所要讲解的仪器、仪表的结构和工作原理等内容制作成微课视频，并上传至互联网教学平台，分享给学生。学生观看微课视频，查阅相关资料，完成教师布置的习题，提出自己的困惑。

课中，集中解决学生的困惑，检验学生课前学习效果，寻找合适的切入点，将知识引向深入。以理实一体教学为手段，结合唐山劳动技师学院现代化工实训中心的先进设备，让学生亲身接触所要学习的仪器仪表，在保证安全的前提下，进行仪器仪表的调试或拆装，并铺以相对应的演示视频作为操作指导。学生也可以根据个人需求，在教学资源库中自主选择微课，目标明確，针对性强，学习效率高。

课后，布置简而精的作业，帮助学生巩固所学知识，并将该节内容的复习提纲传至互联网平台，方便学生随时进行复习。

2.以气动薄膜调节阀两学时的教学过程为例，说明具体的教学过程

气动薄膜调节阀是化工生产中应用最为广泛的执行机构，该章节要求学生掌握气动薄膜调节阀的基本结构和工作原理，理解执行机构正反作用、控制机构正反装和执行器的作用效果，明确气开、气关特性的选择原则与判断依据。该节学习的重点在于气动执行机构的工作原理;学习的难点是气动薄膜调节阀气开、气关特性的选择与判断。

气动薄膜调节阀的工作原理是教师需要带领学生迈过的第一关，如果工作原理讲不清楚，后面的教学难点就无从谈起。而工作原理的讲解，又依赖于学生对气动薄膜调节阀基本结构的认识。气动薄膜调节阀是较为复杂的机械设备，靠语言、文字和图片的讲解，很难让学生真正了解其结构。笔者将气动薄膜调节阀基本结构的讲解制成微课视频，以3D动画的形式说明其基本结构，供学生在课前进行预习。学生在视频中可以清晰地看到其内、外部的结构和动态的工作过程，再配以有效的习题进行检测，就将原本抽象的知识变得具体了。学生看完视频，不仅弄懂了气动薄膜调节阀的基本结构，进一步思考后，大多数学生还可以自己总结出气动薄膜调节阀的工作原理，这就大大降低了教师在课上讲解工作原理这一重点内容的难度，课堂效率大大提高。

教师在课中解答学生课前所提出的疑问，是整个课程实施过程的关键环节，这对学生养成良好的学习习惯至关重要。学生们思维灵活，想法新奇，很多想法是会突破教师想象范围的。教师既要把正确的知识传授给学生，又要注意保护学生独立思考的热情，鼓励他们发散思维，帮助他们养成勤于思考的好习惯。同时，教师还应当引导学生在遇到疑惑时，学会查阅相关资料，通过自己的努力，不断补充自己的知识结构，积累解决问题的经验，增强克服困难的决心和信心。

教师在解答完学生自学过程中的疑问后，检验学生课前的学习情况，并进行知识的引申。教师更多地应用启发、引导的教学方式，让学生通过自己的思考，归纳总结工作原理，理解执行机构正反作用、控制机构正反装和执行器的作用效果，领悟气开、气关特性的选择原则与判断依据，并重视学生通过自己努力获得知识的过程。

采用多种教学方式，活跃课堂气氛。通过分组讨论，抢答等方式，激发学生的团队意识，竞争意识。难度稍大的问题，分组讨论解决，难度较小的通过抢答解决，最终根据每组的表现，给出整体评价。这样既锻炼了学生的团队合作意识，又营造人人参与、充满活力的课堂氛围，激发了学生的学习热情，对学生的学习大有帮助。

增加动手环节，完善知识体系。理论知识学习完成后，为加深学生对理论知识的掌握，培养动手能力，将学生分组进行气动执行机构的组装工作。将气动执行机构的零件按顺序摆放好，学生需要根据所学的知识，将其组装起来，这既检验了学生对气动执行机构结构的理解程度，又培养了学生的动手能力。当组装工作遇到困难，无法进行时，学生可以求助于教学资源库中的演示视频，反复观看，直到问题的解决。

当用到压缩空气、电气信号、流体性质等其他学科的知识时，学生也可以在教学资源库中找到相关的讲解视频。这既节省了学生学习的时间，又避免了教师的重复劳动，提高了学生学习的主动性。

课后，教师除布置相关作业外，还会利用信息化手段，将课程的复习提纲等发送到互联网平台，方便学生课后复习。

四、小结

在化工仪表及自动化课程的教学中，应用互联网技术和翻转课堂的模式，可以将抽象的知识具体化、将多而分散的知识高效整合，将宝贵的课堂时间利用的更加充分，达到了提高学习效率的目的;同时也培养了学生主动探索，积极思考，团队合作的良好学习习惯。在教育信息化的背景下，网络技术、移动通信技术、多媒体技术在教学中的应用一定会越来越广泛，教育工作者应当顺应时代潮流，不断创新教学模式和教学方法，培养出符合时代要求的新型技能人才。

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（作者单位：唐山劳动技师学院）