地方应用型本科院校化工原理课程混合式教学模式的研究与实践

武芸，王丽朋，王波，张兵，李小菊

(1.陇东学院 化学化工学院，甘肃 庆阳 745000；2.西峰区什社乡李岭小学，甘肃 庆阳 745000)

0 引言

从网络教育发展看，中国大学MOOC、学习通、智慧树、学银在线等各种网络课程平台正在迅速发展，高等教育资源正在向网络化、共享化方向发展。为推动教育信息化2.0行动计划，以促进教育教学与信息技术深度融合，推动高等学校信息化建设与应用水平，2021年3月教育部出台了《高等学校数字校园建设规范(试行)》，教育系统正逐渐显示出网络化、数字化的特点。从未来人才需求看，基于工程教育认证的新工科人才，不仅仅具备过硬的专业素质，同时也需要较强的沟通能力、团队协作能力、表达能力及解决复杂问题的实践创新能力。因此，兼有“线下面授教学”与“线上网络教学”优势的混合式教学将成为未来极具发展潜力的一种教学模式。本研究以我校省级一流本科课程化工原理为例，从混合式教学模式的构建与实践、实施成效两个方面进行探讨，并对混合式教学发展提出提升策略。

1 我校化工原理课程与化工专业人才培养

1.1 化工原理课程基础

化工原理课程在化工类专业中具有专业基础课与技术基础课双重地位，也是化学类、材料类、环境类、药学类等相关专业的重要课程之一。经过课程团队多年的建设，构建了“理论教学、实验教学、课程设计、仿真实训”多层次、多环节的课程教学体系，2017年，我校化工原理课程获批甘肃省精品资源共享课。随着教育理念的更新，课程组对接工程教育认证，融入专业前沿知识点和企业工程案例、精心设计教学内容，以“人文情怀+科学素养+工匠精神”作为人才培养的价值追求，突出专业特色和产业导向，不断优化课程体系和教学过程，改革课程内容和教学方法，强化实践能力和创新精神，2022年，获批省级线下一流课程。

1.2 化工原理传统教学中存在的问题

化工原理课程作为化工类专业核心课程，以化工生产中的单元操作为研究对象，注重工程意识、设计理念、工程实践能力的培养，具有知识点多、公式繁杂、计算量大、工程性强、学习难度大的特点[1]。尽管学校大力倡导产教融合和教学改革研究，但在传统线下教学中，仍然存在以下问题：一是课程内容多、学时少，课堂中不能延伸拓展及应用以开阔学生视野、激发学习兴趣；二是工程学科知识难度偏大、内容较为枯燥、学生学习能动性不足、积极性不高；三是师生课堂互动有限、知识传授以“教”为主，培养学生分析解决复杂问题的能力和创新思维效果欠佳；四是学生课前预习不充分，课堂参与度不高，知识掌握不扎实；五是教学评价形式单一，不能科学地反映学生的学习行为、课堂参与度及学习效果。

1.3 化工原理课程建设与化工专业人才培养

紧紧围绕我校化工专业“培养面向化工领域从事生产运行、技术管理、工程设计、技术开发、科学研究和分析检测等工作的应用型高素质技术人才”的培养目标，化工原理课程从团队建设、目标设计、思政育人方面开展了以下工作。

(1)师资水平不断提升，工程理念逐渐彰显。经过几年建设，团队现有教授3人、副教授4人、讲师1人，双师型教师3人，团队学历、年龄、职称结构合理、师德师风和合作精神良好、实力雄厚、具有工程教育理念和发展潜力，2022年获批“化学工程与工艺”省级教学团队。

(2)教学目标持续优化，内涵建设不断加强。不断优化知识、能力、素质三维目标，建立学生化工原理知识体系，使学生能正确理解各单元操作的基本原理和“三传”过程；了解化工单元过程及设备的操作方法、计算方法；能正确查阅和使用常用工程计算图表、手册和资料；具备运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。同时，培养学生具有良好的工程素养、安全生产理念和环保意识、团队协作精神和创新意识。

(3)课程思政与时俱进，育人效果明显发挥。将思政元素融入到化工原理教学中，以学生为中心，将价值引领与知识传授、能力培养有机结合。

2 混合式教学模式创新与实践

我校化工原理混合式教学以“超星学习通”为教学平台，根据人才培养计划和课程教学大纲，选取了陕西科技大学化工原理课程示范教学包的教学视频。同时，课程组成员从教学资源创新建设、混合式教学模式创新设计与实施、教学评价体系创新建设等方面进行了研究与实践。

2.1 教学资源的创新建设

混合式教学“以学生为中心，以教师为主导”[2]，发挥教师课堂引导者、促进者角色[3-5]，课程组成员围绕专业要求及课程目标，突出应用型特点、融入思政元素，先后致力于线上线下教学设计优化、题库、视频动画库建设，相关情况如表1所示。

表1 化工原理教学资源创新建设情况

2.2 混合式教学模式创新设计与实践

在建构主义理论基础上[6]，结合化工原理课程的特点和学生的学习情况，基于“超星学习通”网络教学平台，构建了混合式教学模式，教学过程由线上自主学习、线下内化、线上巩固提高三个模块组成，分三个阶段实施：课前、课中、课后，教学模式如图1所示。

图1 化工原理混合式教学模式

(1) 课前四步导学。教师在超星学习通平台发布通知，布置课前学习任务：①以生活案例导入，提出问题；②学生观看教学微视频、单元操作及设备动画，进行问题探索；③通过线上学习，学生完成学习笔记、加深对知识的理解；④进行线上测试。课前导学，教师可通过平台统计数据判断学生对知识点的掌握程度，进行线下课堂设计和调整。

(2)课中五步深化。线下课堂中：①教师对知识点进行串讲，突出知识点之间的联系，使得学生获得知识体系化；②教师针对重难点点拨讲解，提升学生对知识点理解、应用；③采用学习通平台开展签到、选人、抢答、随堂测验、主题讨论等一系列课堂活动，通过教学平台记录学生课堂表现，调动了学生的积极性、提升了课堂效率；④针对工程案例，开展小组探究，培养学生工程观点和创新实践能力；⑤针对课堂答错率高的题目、小组讨论中出错的环节，教师答疑、讲解，并进行课堂小结。每节线下课程结束时，通过教学平台查阅课堂报告，教师发布课堂表现TOP10，以提升学生课堂专注力、活动参与度和学习积极性，课堂报告、学情统计及成绩统计示例如图2所示。

图2 课堂报告、学情统计和成绩统计示例

(3)课后三步提升：①依托线上教学平台，学生在规定的时间内完成并提交课后作业；②完成教师发布的名人热事、化工焦点、生产示例进行阅读延伸，拓展思维；③可通过教学平台查看课堂回顾，及时复习、巩固。

近3年，分别在18化工2班化工原理I、20化工2班化工原理Ⅱ教学中开展了混合式教学实践，参与学生人数分别是41人和37人。化工原理I教学中，发起签到36次，发布学习任务点71个，章节学习次数11 354次，完成章节检测684人次。化工原理Ⅱ教学中，发起签到21次，发布学习任务点56个，章节学习次数10 286次，完成章节检测628人次。

2.3 多层次、多元化考核评价体系

混合式教学环节精细、教学活动丰富，为增强学生学习主动性、养成学生良好的学习习惯，需将不同层次和形式的教学活动纳入教学评价体系，提升学生学习投入度。课程教学改革中将形成性评价和总结性评价相结合，采用多层次、多元化的考核评价体系，形成了以学习效果为中心的考核评价方式，如表2所示。

表2 化工原理混合式教学考核评价方式

3 混合式教学实践成效

3.1 课程内涵提升方面

3.1.1 教学设计科学化

秉承我校培养具有“人文情怀、科学素养、工匠精神”的应用型人才的培养目标，突出专业特色，设定课程教学目标和重难点，充分运用超星学习通网络教学平台进行教学设计、组织教学活动，学生通过课前自主学习、课中创新实践、课后拓展提高，实现知识的传递、内化与巩固。

3.1.2 教学资源体系化

依托课程知识点、重难点着力打造的线下课堂PPT课件、课程题库、化工原理视频动画及仿真操作库，形成了基于线上线下混合式教学资源体系，可随时根据学生学习需求、教学组织需求进行网络资源调用和发布、促进学生个性化学习。同时，重视相关知识点的学前学后的引导性、衔接性、贯穿性，以教学资源的体系化模式取代了以往点状及单线知识结构。

3.1.3 教学方式信息化

课程团队通过学习通应用现代新型教学方式，形成体验式学习，提升学生学习效果，实现翻转课堂，线上线下多环节实施保障授课、辅导、答疑、测验、监督。同时，这一教学模式也实现了高质量资源课程的互通与共享。

3.1.4 知识获取深入化

线下课堂中教师介绍工程案例、创设情境、组织活动、激发学生兴趣、以培养学生高阶能力。课后拓展练习与思维提升，实现了理论分析及应用的深入化，能够有效引导学生拓宽知识面和培养实践应用能力。

3.1.5 教学实施灵活化

教学实施灵活化表现为：一是线上教学视频学生可以随时回看，避免流量拥堵、也可多次观看、随时查漏补缺；二是课堂教学活动组织灵活且形式多样；三是学习通平台在“课堂报告”栏目中详细记录了“课堂回顾”，方便教师与学生课后反思。

3.1.6 课程考核精细化

教学实施中强化过程性考核、弱化期末考试考核，解决了传统学业评价“ 期末一考定成绩”、学生考前突击的问题，更能真实反映学生的能力和水平，有效促进学生良好学习习惯的养成。

3.2 混合式教学实施前后学生成绩对比

将实施“化工原理”课程传统教学的19化工班与实施混合式教学的18化工2班、20化工2班学生的学习成绩分别进行对比，如图3所示。

图3 化工原理混合式教学与传统教学学生成绩对比

由图3可知，混合式教学与传统教学相比，化工原理I(上册)、化工原理Ⅱ(下册)学生学习成绩分布呈现出相似的对比趋势，混合式教学高分学生多于传统教学、低分学生少于传统教学。说明对化工原理这类知识体系与工程实践联系紧密、学习难度大的课程，学生在知识点的学习、内化及灵活应用方面混合式教学优于传统教学，更有助于激发学生学习的主动性、探究性，能够培养学生树立工程观点，增强学生解决实际问题的能力，而不是停留在低水平的记忆学习阶段。

3.3 混合式教学效果问卷调查

针对混合式教学效果，对18化工2班、20化工2班共78名学生进行了问卷调查：78.4%的学生反映开展混合式教学有利于增强自身的学习主动性、通过学习加深了对知识点的理解；85.3%的学生表示混合式教学使得课堂更加生动、注意力更集中；67.6%的学生认为混合式教学以来，课堂中小组协作解决问题、分组讨论等环节增强了合作精神；81.3%的学生表示能按时完成课前、课中、课后各项任务，实践应用方面得到了提升，也有8.3%的学生觉得混合式教学时间占用量大、课程负担重，5.6%的学生反映不能按时完成课前线上学习和课后拓展任务，上课有搭“顺风车”现象。以上情况表明：一是混合式教学监督鼓励机制还不健全；二是混合式教学对学生自律性要求较高，自律性不高、钻研能力不强的学生难以跟上课程整体教学节奏；三是长期的混合式、探究式学习，需要教师、学生投入大量时间和精力，部分学生难以坚持。

3.4 化工专业人才培养成效

近3年，我校化工专业本科生初次就业率约85%，就业方向主要是化工企业或化工科研单位。本专业毕业生是甘肃、宁夏、青海及陕西等地方企事业单位的主要力量，大部分活跃在生产、基层一线，得到了社会的好评。根据近年来跟踪调查结果，用人单位对本专业毕业生道德素养、敬业精神、知识结构、专业技能、适应能力、沟通能力、团队协作、文化素养都较为满意。化工专业在校生每年组队参加国内化工类级别最高、参赛队伍最多、影响最大的赛事——化工设计竞赛。2019—2022年期间，参赛队先后获国家二等奖4项、三等奖2项、西北赛区一等奖1项、甘肃省一等奖2项、二等奖2项、三等奖4项。从就业率、考研率、学科竞赛和就业去向来看，本专业培养的毕业生较为优秀，与培养目标基本一致，充分展现了我校化学工程与工艺专业的特色与优势。

4 结语

化工原理课程混合式教学的开展，克服了化工原理传统教学中存在的突出问题，给学生提供了丰富的学习资源、打破了时间、空间对学生的学习影响，使得学生学习更加自主灵活。同时，教师教学手段多样化，更好地突出以学生为主体，强化了课堂管理，基本达到高质量的教学效果，也得到了大部分同学的认可，能够提升学生自主学习的能力和积极性，强化学生创新思维，提高学生分析解决复杂工程实际问题的能力。