《化工原理》线上线下混合式教学模式的探索及实践*

张 伟，李 芊，张 丽，张雅茹

(辽宁科技大学化学工程学院，辽宁 鞍山 114051)

2019年10 月，教育部发布《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》，对高等学校本科课程的建设内容提出了明确要求。当前各高校本科教学工作的中心已经向建设国家级或省级一流课程倾斜[1]。而建设一流课程就需要改变传统以教师为主的单一授课模式，将其调整为以学生为中心的混合式教学模式。采用线上线下混合式教学模式为打造一流课程提供了全新的教学模式和教学理念[2]。可以说，线上线下混合式课程建设是提高地方高校本科教学质量的重要手段，对于提升高等学校本科人才培养质量具有重要意义。《化工原理》是普通高等学校化工类相关专业核心课程，让学习者充分领悟化工原理的科学思维和科学研究方法，培养学生具备综合利用数学、物理等学科知识，分析并研究单元操作及其设备的计算、设计、操作的能力。本文主要介绍了教学团队立足于学校人才培养目标并结合课程特点，对《化工原理》课程的线上线下混合式教学过程的设计及实施方案，分析其产生的教学效果，以期能为相关教学人员提供借鉴。

1 混合式教学改革解决的主要问题

传统教学模式下，《化工原理》授课存在着以下问题：(1)学生对课程关注度不足，对教学内容兴趣弱：因课程内容学习难度大，传统课堂教学方式单一，加上学生工程背景薄弱等问题，造成学生对教学内容不感兴趣。改革中通过以三传为主线，四个基本关系为组成，使学生掌握教学内容的精髓，做到前后呼应。同时利用多媒体，虚拟仿真软件，录像等配合教学讲解并结合线上学习，方便学生梳理知识点，及时复习巩固，加深对各个单元操作的理解，提高课程关注度；(2)工程背景不足，实践能力提升效果不显著：通过教学翻转，课程上以学生为主，锻炼学生的发散思维，进行教学互动。采用工程问题提出、团队讨论设计等方式培养学生工程实践能力；(3)不同层次学生学习效果差异化严重：通过过程式考核[3]，多维度考核，鼓励学生参与到课堂中，注重发挥学生特点。同时注重对不同层次学生学习效果的考核，实现个性化教学及分级考核，使学生真正掌握工程知识和理论知识，实现因材施教。

2 线上线下混合式教学模式的设计思路

针对传统教学模式下《化工原理》课程存在的问题，结合一流课程建设的指导目标，本课程对线上线下混合式教学模式进行了仔细研究并提出了以下设计路线。(1)线上知识点的了解及掌握：通过发布的知识点教学视频提前学习知识点，对课程内容提前掌握，形成印象；(2)线下练习及讨论互动：通过授课教师发布的课堂练习，以个人或小组形式进行线上练习，强化学习效果；同时利用案例讨论互动，延伸学习内容，提高学生学习的广度与深度；(3)线下知识点强化：通过提出工程问题，学生团队讨论分析；教师对重难知识点的解析强化对知识点的理解与掌握，巩固教学效果；(4)线上工程能力训练：通过利用虚拟仿真实验教育软件对单元操作进行系统学习，并结合线下真实实验操作强化工程能力培养。图1为《化工原理》课程开展混合式教学过程路线图，图2为教师及学生按照教学设计的实施情况。

图1 《化工原理》混合式教学过程路线

图2 教师及学生混合式教学实施情况

3 线上线下混合式教学方法的革新

在提出《化工原理》混合式教学模式的设计路线后，本课程为达到以上设计目标，有针对的进行了教学方法的变革。主要体现在以下三个方面：(1)教师引导式教学[4]：利用线上学习方式，由学生自主确定学习方式，制定学习计划，由教师引导学习过程，评价学习效果，将主动学习与驱动学习相结合；(2)鼓励合作学习：在教学中充分利用小组形式，使学生共同开展学习活动，促进学生间的协作与交流，变孤立学习为合作学习；(3)重视研究性学习：化工原理课程大量知识点与工程问题相结合，课程以工程问题为载体，强调学生主动探究的学习活动；由教师引导探究问题，解决问题进而获得解决工程问题的方法与能力，变接受学习为探究学习。表1列举了《化工原理》课程混合式教学方法革新的措施及相关案例。

表1 《化工原理》课程混合式教学方法革新措施及部分案例

4 混合式教学资源建设

线上线下混合式教学模式提供了一个有效的解决传统教学模式下工程实践类课程教学问题的途径，它是以网络化学习为基础，以线下练习为依托的一种新型开放教育模式。为实现上述的教学改革目标就必须有充分的在线开放教育资源，以碎片化知识点视频为基础[5]，以线上课程平台为依托，学生课前利用电脑和手机在线学习相关知识点视频，并凝练问题；课堂上进行交流互动，及时解决学习重难点。教学团队在充分吸收相关高校课程资源的基础上，结合地方高校特点在超星泛雅网络教学平台建立《化工原理》线上教学课程，录制了6章183个节段共1380 min的教学知识点视频，设计了测试题600道，其中选择题300道，填空题100道，计算题150道，讨论案例题60道；其中教学内容与科研成果，典型生活案例相互融合，立足于东北工业建设列举合作企业的产品工艺等，强调工程背景特色；虚拟仿真实验进课堂的虚实结合并深入发掘课程中蕴含的思政元素，提升课程内涵建设的丰富程度。利用网络教学在线平台能够方便地给出学生看视频、线上作业、笔记、交流讨论帖、线上测试等项目的考核结果，实现了学习过程考核的定量化与公平性。与传统教学模式相比，利用在线课程并结合网络教学平台的线上线下混合式教学模式具有碎片化学习、视频化学习、互动式教学、移动式教学、定量化考核等特点与优点[6]。

5 混合式教学过程的实施

基于混合式教学目标，《化工原理》的线上线下混合式教学模式在具体实施中的主要步骤有以下方面：(1)线上学习环节：学生利用超星泛雅学习平台以完成任务点闯关的方式对线上资源进行学习，将学生通过个人学习并辅以参考资料能够理解并掌握的简单知识点通过线上过程完成，留给学生思考的空间与时间；(2)课堂教学环节：主要利用线下教学过程解决重难知识点和操作型问题，需强化的知识点通过课堂教学过程强化。为提高不同层次学生学习效果，线下活动采用团队合作方式，利用高起点带动低起点的协作模式，采用“传帮带”的形式实现分层次教学；(3)优化课程成绩评定：采用多维考核方式，除期末考试外(占60%)，还增加了课前互动测试(5%)，团队任务达成度(5%)，课堂讨论互动(10%)，课后作业(5%)及实验能测试(含仿真操作(5%)与现场操作环节(10%))等平时成绩。

6 线上线下混合式教学特色

《化工原理》课程通过将教学内容与科研成果，生活案例及企业动态相互融合并结合课程思政元素，同时适时引入工程背景浓厚，指导性强的课内外练习互动开展混合式教学活动后，课程内容不再枯燥难懂，学生学习兴趣提升，实现了三个转变(被动学习向主动学习转变、独立学习向合作学习转变、接受学习向探究学习转变)，两个培养(工程实践能力培养与创新能力培养)与一个根本任务(立德树人的根本任务)。使得学生工程实践能力加强，创新思维和创新能力提升、实现培养具有创新意识的应用型工程人才，有效提高人才培养质量的教学目的。本课程混合式教学的创新之处在于，(1)“虚实结合”授课模式创新：依据课程的特点，运用理论结合实践的教学模式，结合虚拟仿真教学，设计型问题讨论等方式，混合式教学模式打破了传统课堂模式，实现了开放教学，通过实践性教学内容的展开，重视研究性问题的引入，强化学生对化工领域工程实践能力的培养并实现教书育人双融合，突出课程工程特色。(2)多元融合学习模式创新：利用混合式教学为引导学生自主学习，鼓励共同提高的团队合作学习方式，建立学习共同体，将学习压力转化为学习动力，积极倡导结合具体实践内容的学习模式，实现教学形式的转变。

7 课程评价及改革成效

在系统推进化工原理教学改革过程中，学生上课积极性不足，参与度不够；工程概念培养不深入等传统课堂教学的问题得以解决。同时混合式教学模式不但提升了学生的学习主动性也留给了学生练习和深入理解的空间。经过2轮的混合式教学模式的探索，学生优良率提升了11%，达到45.2%，不及格率下降到8%，本课程得到了学生、同行的一致好评。学生评教及同行评议显示，学生满意度明显高于以前学期。采用线上线下混合式的教学模式不仅可以提高网络教学资源的利用效果，节约宝贵的教学时间，而且还可以不局限于传统课堂教学的空间和时间的限制，同时能在一定程度上减少高校教师的基本知识点的重复讲授，使其能够将更多的时间和精力用于提升教学效果和重难点问题的解析上，因此推进线上线下混合教学模式是当前乃至未来一段时间以来高等学校教学改革的重点，也是解决当前高等学校教学资源不平均，教学效果不理想的有效途径。《化工原理》课程的线上线下混合式教学模式仅为其提供了一种有价值的参考，未来在该课程的混合教学实施方案和执行方式上仍然有持续改进的空间。