混合式教学在“化工原理实验”中的应用与探索

孙文娟 董清丽 许雯婷

摘要：混合式教学于化工原理实验教学而言十分有效，可以助力教学效果的提升。本文立足于化工原理实验教学实践活动，分别从“化工原理实验课程教学中存在的问题”“混合式教学在化工原理实验中改进措施”两个入手，针对混合式教学在“化工原理实验”中的应用与探索进行了初步地分析和探索。

关键词：混合式教学;化工原理实验;应用与探索

依据化工原理实验教学的现状，结合“线上线下”混合式教学的特点，将其应用于化工原理实验教学中。通过创建线上教学资源、学生线下自主学习，对课堂的教学方式和考核方式等进行改革。结果表明，“线上线下”混合式教学可以很好地促进学生参与教学过程，培养学生的自学和独立思考能力。通过师生互动增强了学生的积极性，提高了学生对知识的认知程度，从而取得良好的学习效果。然而，传统的教学方式只是粗略的引导学生了解实验目的、原理、步骤等一-般性问题，而这些一般性问题均为实验讲义内容”"。由于缺乏实物参考，学生对于预习环节提出的操作性问题则难以回答。甚至在课堂上学生不知道如何利用基本原理处理实验中出现的操作异常、以及采用何种方法防止异常的发生，学生很少思考。所以，在传统教学的预习环节中学生思考的太少，预习报告千篇一律，让预习变成了抄写讲义，学生的学习积极性大大降低，甚至部分学生来到实验室对实验原理等基本问题都不清楚，对实验装置、设备更是完全不了解。例如在流体流动阻力测定的实验中，调节流体流量时，很多第一次进实验室的同学会去在涡轮流量计上去调节转速，这完全是预习不到位，对实验流程装置原理不清楚造成的。对老师而言，由于预习效果不明显，没有体现出差异，很难对学生的知识掌握情况进行判断，无法针对学生的学习情况调整实验教学过程中的重点和难点，从而不能达到预期的教学效果。这也是传统教学的弊端所在。

一、化工原理实验课程教学中存在的问题

工科类专业的“化工原理实验”课程教学中存在以下一些共性的问题：

1.实验前预习效果不佳，虽然每个实验均配备了对应的实验报告及预习计划，但多数学生仅据实验教材进行了抄写工作，不仅没有对实验背景理论知识进行深入思考，同时因未能到實验室对照设备进行观察，其对实验设备结构和操作过程一知半解甚至一无所知。

2.实验过程中主动性不够，实验教学目前大多采用传统模式，即强调教师讲授，学生按照老师所教的步骤一步一步进行操作，很少有同学主动思考其过程步骤，对实验过程提出不同的操作可能性和后果分析。且“化工原理实验”自动化程度高，多数学生只需要记录数据等机械地完成实验流程，并不能理解前后各操作的目的和原因，以及对应的知识点。更有甚者，少量学生上实验课时完全不关心过程，仅等待同组同学的数据。这些必将导致学生对实验课程的学习效率和学习热情不高;而教师由于要演示和指导学生使用设备、记录数据，难以调动每一位同学的积极性。

3.实验考核方式不够严格，实验报告流于形式，目前实验考核方式不够细化，虽然有预习，过程和报告分，但不能体现出差距，教师也无法精准掌握每一位同学实验前后的过程情况。同时，学生的实验报告质量较差，一是雷同性过高，3～4位同学一组，其报告相似，甚至部分学生在实验过程中未参与到操作中去，最后撰写实验报告时就只能照搬照抄;二是多数同学对实验数据的处理不够完善，或者处理的方法有误，最后的思考和讨论更是流于表面。

4.实验设备多数较为简单，因为场地，学时等限制，实体实验设备多数对应知识点单一，结构和操作过程较为简单，无法进行化工过程中常见的综合大型实验过程。这不仅不利于拓宽学生的视野，培养学生自主思考的创新精神和团队合作精神，也无法体现学生之间的差异。

5.实验报告质量有待提高，化工原理实验报告通常是课后完成，由于实验数据繁多，计算过程枯燥乏味，工作量大，学生兴趣不高。比如流体流动阻力的测定实验，数据繁多，所涉及的物理量也特别多，计算过程繁琐，会使学生对课程感到厌倦。甚至有些实验需采用软件计算和画图等，就会发现一组同学都是用其中某- -位同学的数据和图，完全是以完成实验报告为目的，达不到预期的教学效果。

因此，为了满足学科专业发展的需要、社会的需要和学生的需要，对“化工原理实验”进行教学内容和教学手段的改革非常迫切和有必要。同时，教师还要清除混合式教学的优点，从而在教学期间灵活运用，以此来提升教学效果，达到预期的教学目的。“线上线下”混合式教学的特点及优势：“线上线下”混合式教学能够充分发挥学生的积极性，同时加强学生与老师之间的互动，能让教师及时把握学生学习动态;学生也极大地参与了教学全过程，提高了学习效率，加深了对知识的理解，培养学生自主学习、独立思考的能力，从而取得更好的教学效果。

二、混合式教学在“化工原理实验”中改进措施

2.1教学内容更新，提高学生预习的有效性

本学院购买的虚拟仿真过程不仅包括常见的流体输送、热交换操作﹑精馏﹑萃取等化工原理实验项目，还包含丙烯腈3D虚拟现实仿真、乙醛氧化制醋酸工艺仿真、双塔精馏单元3D仿真、多效蒸发工艺3D仿真等综合大型工艺过程或典型高温高压化工传递过程。其实用性和复杂性可以更好地对应课程知识点，激发学生的学习积极性，鼓励学生提出一些工艺流程实验方案的改进，培养其良好的创新能力和科研素养。除了这些新增的综合实验仿真中具备的完善的背景知识、预习及操作内容，教师也可以利用线上资源，通过录制视频等手段，指导学生全面了解实体实验设备的使用，实验主要操作技术等，与虚拟仿真过程进行对照分析，使学生可以不受时间和场地的限制。同时，根据虚拟仿真能更细化预习指标，在线上提交各种不同的预习结果并与老师进行交流互动，提高预习的有效性。

2.2与传统教学相结合

混合式教学模式下，线上教育平台优势能够充分发挥出来，借助自身丰富的网络资源、便利的沟通工具，能够为师生提供一个更好的交互平台。但是线上平台教学不能完全取代传统教学，想要更好的发挥混合式教学模式的优势，必须要注重与传统教学模式的结合，在课堂教学当中对每一位学生的学习态度与个性差异进行分析，真正做到以学生为中心，为学生营造良好的学习环境。因此，在课程当中，需要将传统学习与网络化学习的优势相结合，更好的提升学生的知识水平。

2.3强化教学考核

在混合式教学模式下，学生的学习方式发生了一定变化，不再局限于线下的课堂学习，线上平台在学生学习当中扮演着更为重要的角色。因此，在进行教学考核的过程中，需要针对这一变化开展更为全面的考核，将学生线上学习与测试的结果列入到最终的课程考核当中，从而按照全过程考核的方案，对学生的学习成果进行评定。特别是在进行教学考核的过程中，必须加大对平时成绩的考核力度，避免学生期末突击应考。除外，教师还应该完善考核手段，培养学生创新、协作意识传统的实验课堂考核手段主要是基于学生实验前的预习报告和实验课后的实验报告，中间操作过程只有含糊的实验过程总分，不仅无法具体实时了解学生的学习掌握情况和差异性，还使得学生更注重结果和报告撰写而忽略了具体实验过程，导致学生为了刻意追求正确的实验结果而失去了对科学性和非稳态工况的探讨，甚至通过抄袭获得高分。采用线上线下相结合的混合式教学，可以改变以往的考核方式，不仅利用线上资源进行预习，根据视频学习和答题情况实时获得预习分。以精馏综合实验为例，其课前预习包括知识点讲解、题库训练和拓展考试、设备仿真练习等部分，在实验过程中，操作步骤可按工段、按步骤操作给分结合线下实验，可提供实际的结果记录及处理过程，加强了学生之间的协作与差异;最终的实验报告更侧重于对实验的分析、思考和总结。这样的考核方式可以加强学生实验过程中的参与度和整体实验后的创新协作能力。

2.4提高教师素质，实践教学改革

以学生为主体，采用线上虚拟仿真和线下实体实验相结合的综合性、创新性实验对教师自身素养具有不断审视的作用，将会促进教师改变教学观点，不断加强教学基本功，积极参加本学科的教学研究。同时，通过学生在实验过程中对知识的掌握程度，发现在理论课堂教学中可以进行加强或改进的地方，促进教师以学生发展为主，改变知识的单向传播方式，注重个性差异，最终在传授学生知识技能的同时培养学生自我学习的能力。

2.5 改变课堂教学模式

相对于传统的课堂教学方式，在“线上线下”混合式教学的课堂教学中教师可以根据学生的预习情况，合理调整教学节奏。课堂教学不应是单一的系统性讲解，也不应是简单的翻转课堂，而是快速的系统讲解+有针对性的重点讲解+疑难及创新性问题讨论多个环节的有效组合。如何调整上述环节的轻重比例，在有限的课堂时间内达到最佳的教学效果，是新形势下高校教师应具备的教学技能。例如在流体流动阻力测定的实验中，学生对基本理论的掌握相对容易，对流程装置的了解相对较少，可以适当压缩老师系统讲解实验原理的时间，多些时间来讲解流程装置和操作要点，课堂上多增加讨论环节和学生动手操作的时间;对于气——汽对流传热综合实验，学生通过线上学习，在线下实验课堂上教师可以先组织同学分组，-组讲解空气流程，一组讲解蒸汽流程。强调同学们在看流程时除了讲解两种流体在换热器中的流向外，引导学生了解两个流程中的设备和仪表，同时教师补充讲解为什么用这些设备和仪表。整个教学过程中，线上预习和线下实验课堂上通过教师和同学协作的讲解，学生印象会更加深刻，教学效果会更好。而对于精馏实验，由于设备较为复杂、基本理论也比较抽象，应适当增加重点讲解的时间。对于特别优异的学生，还可以开展开放性实验教学，让学生自己设计实验流程，验证实验条件和实验结果的内在关系，达到培养学生独立学习、灵活应用的能力。在此过程中教师则扮演提问、解惑的角色，教师可以针对学生的设计提出“为什么”，同时帮助学生顺利完成实验并对实验中遇到的问题进行解答。要实现以上的教学目标，学生必须具备较强的理论基础和对实验设备的初步了解，因此合理的线上教学资源以及完善的预习评价机制是线上、线下教学有机结合的必要保障。

总而言之，虽然混合式教学在“化工原理实验”中取得了一定的成就，但是在化工原理实验教学之中还存在着一定的问题，任课教师还是不能掉以轻心，还需要在日后的教学之中继续努力和付出，寻找更为有效的教学道路，一来可以提升教学质量，二来可以推进教学体系的改革，从而为教学注入新的活力和血液。只有这样，化工原理实验教学才能取得更佳的教学成就，学生才能更好地掌握相关知识。与此同时，经过化工原理实验“线上线下”混合式的教學实践，能充分调动同学们的积极性;增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。经过课堂讨论后，加深了学生对实验过程的印象，每位同学都能独立完成实验。与传统课堂教学相比，“线上线下”混合式教学借助于信息化技术来实现教师知识传授和学生知识内化在时间和空间上的调控，学生自主选择学习内容和安排学习进度，突破了时域性和地域性限制，加强了学生的动手、动脑能力，提高了学生的创新意识、创新思维和创新能力的发展，在一定程度上促进学生综合素质的发展，且在一定程度上实现了分层次教学和因材施教。化工原理实.验“线上线下”混合式教学改革还存在一定的欠缺，如预习资源不丰富，预习主动性的不足及课中学生讨论的实效性和评价系统的完善性，实验竞赛的组织和实施等还有待于进一步探索和改善，以寻找出一种符合自己高校特色，适合化工原理实验工科教学目标的“线上线下”混合式教学模式。

参考文献：

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