《化工热力学实验》线上教学策略初探

孙 强，郭绪强

(1.中国石油大学(北京)化学工程与环境学院化学工程系，北京 102249；2.中国石油大学(北京)克拉玛依校区 工学院，新疆 克拉玛依 834000)

1 引言

众所周知，本科教学实验是理工科高校的必修环节，对大学生深入理解理论课知识、增加对所学知识的感性认识具有重要意义[1]。例如，在我校化工学院开设的《化工原理实验》、《化工热力学实验》以及《环境工程专业实验》等课程，对不同专业的学生学习和掌握相关理论课程的基础知识具有积极的促进作用。

然而，2020年初的新冠肺炎疫情使得学生无法正常返校，各高校也纷纷被迫采用线上教学方式安排不同年级学生的课程授课任务，这也是大势所趋、势在必行的疫情时期教学方式[2]。对于绝大部分理论课程而言，线上教学仍不失为一种能够有效保证教学效果的授课方式；但对于实验课程而言，线上教学将使学生失去线下动手操作过程形成的实验技能培养和实际认知收获体验。其中，有一部分实验课程配置了模拟仿真操作[3]，学生可以通过虚拟操作过程在一定程度上达到自己动手并获取实验数据的效果。我校《化工热力学实验》课程属于新开设实验课程(2018年正式开课)，目前尚未建立模拟仿真操作，因而在当下疫情期间对指导教师的授课和学生的学习过程均提出了前所未有的挑战。针对这一问题，本文提出了相应的实验课程教学策略，以充分保证教学效果。

2 线上教学策略

结合我校《化工热力学》课程教材，《化工热力学实验》共开设3个实验内容：(1)CO2相行为测定实验(3学时)，掌握CO2的PVT测定方法，获取并认识CO2的P-V相图；(2)制冷系数测定实验(2学时)，了解制冷装置构成，掌握制冷系数实验测定和计算方法；(3)CO2在纯水中的溶解度测定(3学时)，掌握气-液相平衡原理及气体溶解度的测定方法。根据上述实验项目内容及实验目的，按照不同实验环节设计如下的线上教学策略。

2.1 实验预习

在以往的线下实验课中，实验预习环节主要是向学生实地讲解实验目的、实验原理、实验装置使用方法、实验具体操作步骤、数据处理方法以及实验安全注意事项等。在线上教学过程中，首先要求学生自己在实验前预习电子版实验讲义，熟悉实验内容，形成预习报告；然后在上课过程中采用雨/腾讯课堂等线上教学平台向学生讲解预习环节涉及的上述相关内容。特别的，对于实验装置，通过结合实物照片以及关键细节部位展示使学生掌握其结构组成和使用方法。为保证预习效果，提高学生对预习环节的重视程度，线上讲解过程中采用随机提问方式抽查学生预习情况，并以此作为实验预习环节的学生得分依据之一。

2.2 实验观摩

针对实验操作环节，线上和线下两种方式的教学过程最大程度地体现了二者的差异性。学生无法进行实际的实验操作，因而只能结合实验教学视频来观摩并熟悉实验操作，故要求指导教师提前录制实验录像，将实验内容、流程、操作步骤及特别注意事项等全部过程形成视频文件，并通过后期剪辑和插入文字讲解制作成正式教学视频。要求学生通过观看教学视频，掌握相关实验操作技能，获取所需实验结果和数据。

在线上视频教学过程中，指导教师的实验操作较为熟练准确，因而可以在规定的实验学时内适宜改变实验参数，尽可能多地完成不同条件下的实验过程，以使学生获得多组不同的实验结果，通过采集丰富的实验数据，更加深入地了解实验原理及实验数据的获取方法，更加全面地熟悉涉及的理论课基础知识，更加准确地掌握实验数据背后体现的规律和定理。

2.3 实验报告整理

在获取并记录实验原始数据后，学生按照实验讲义中规定的每个实验对应的数据计算方法及要求，完成公式计算和图表制作等数据处理过程，并回答讲义中的思考题，撰写实验报告。最终，将预习报告和实验报告汇总整理，形成完整的最终报告，提交指导教师批改并存档。学生的总成绩由上述几部分以及结课考试成绩按照一定的比例构成。

3 结论

新冠肺炎疫情使得本科生课程采用线上授课方式势在必行，这对注重过程操作和体验但又无法采用模拟仿真形式的实验课程而言，无疑是提出了更高更难的教学要求。本文结合《化工热力学实验》课程开设的实验内容，从实验预习、实验观摩和实验报告整理3方面初步探讨了该实验课程的线上教学策略和实施方法，以保证该课程的正常进行和学生的学习效果。