新工科背景下工业通风课程线上线下混合式教学模式探讨

彭斌 皮子坤 易灿南 张一夫 李锐

摘  要：新工科背景下，课程教学改革是培养具有持续性创新综合能力，培养符合工程教育认证毕业要求人才的关键环节。以安全工程专业工业通风课程为例，分析教学中存在的问题，并且从课程教学内容组织、教学模式构建、教学过程师生互动设计、能力训练设计以及课程考核等方面探讨改革思路。研究结果有助于教师更好地开展专业课程的混合式教学，提升教学效果。

关键词：新工科;安全工程;工业通风;混合式教学模式;线上线下

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）01-0119-05

Abstract： Under the background of emerging engineering education， curriculum teaching reform is the key link to cultivate comprehensive ability of continuous innovation and talents who meet the requirements of engineering education certification graduation. Industrial Ventilation courseis chosen as a case study of course teaching. Main problems are analyzed in teaching process. Course reform thoughts was discussed from five aspects， such as the organization of teaching content， the construction of teaching mode， the interactive design between teachers and students in the teaching process， the design of ability training and the course assessment. The research results will help teachers better carry out the blending learning and improve teaching effect.

Keywords： new engineering; safety engineering; Industrial Ventilation; blending teaching model; online and offline

科技革命與产业变革不断更新发展，不仅对工程教育提出了新的需求和挑战，还对高校工科学生的综合素质培养提出了全新的要求。2018年以来，教育部等部门先后发布了《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》和《高等学校课程思政建设指导纲要》[1-3]，这些文件着重强调，坚持以学生发展为中心，合理增加学生投入学习的时间，积极发展“互联网+教育”，推动“线上自主学习+线下项目培养”教学模式创新改革，育德和育才齐头并进，提高工程人才培养质量[4-5]。因此，以慕课（MOOC）平台为代表的混合式教学模式成为教育界的热门话题[6-9]。

安全工程是一个涉及面极广的综合性交叉学科，涵盖工程应用领域和技术领域。由于研究对象具有多样性和广泛性，安全工程专业教学在发展过程中逐渐形成了实践性、应用性及综合性等特点。由于国民经济的快速发展和新工科理念的推行，各行业领域对安全工程人才需求不断加大，对安全工程人才培养质量的要求越来越高，培养满足国家现代化产业安全发展需求的安全工程人才乃是大势所趋[10]。因此，通过采取行之有效的措施，不断提高安全工程专业的教学质量，培养持续性创新综合人才显得尤为重要。

工业通风课程是安全工程专业的核心课程，具有很强的理论性与实践性[11-14]，着重培养学生的工程问题剖析能力、持续学习能力和团队协作与沟通能力，在专业课程体系中具有代表性。结合工业通风课程教学中存在的问题，探索以工业通风课程为代表的线上线下混合式教学模式，建成能够满足湖南工学院安全工程专业人才培养目标的线上课程资源，为新工科背景下安全工程专业持续改进教与学的方法提供反思性经验。

一  课程教学中存在的问题

工业通风是安全工程专业重要的专业核心课程之一，是学生从事安全方面工作与研究必备的课程之一。该课程内容涉及工业污染物来源与危害、控制工业污染物的通风方法、局部排风罩、通风排气中颗粒物及有害气体的净化、通风管道的设计计算和自然通风与局部送风等内容，知识点多，并且对学生的实践能力要求高。在本门课的教学过程中通常存在以下问题。

（一）  课程思政教育力度不够

教师拥有深厚的专业功底，侧重于向学生传授专业知识。教师虽然认识到课程思政的重要性，并凝练了一部分课程思政点，但是在思想政治教育方面的知识储备、教学经验、教学技巧等方面存在一定的不足，导致思政元素发掘力度不够、思政建设思路不够清晰、思政教学方法单一等问题，未能构架与学生专业能力培养相匹配的思政教育目标体系，难以真正实现价值引领、立德树人。

（二）  部分教学内容落后于生产需求

教材中理论性知识仍有指导性作用，但是缺少现场典型设计案例支撑，导致学生形成抽象认知，难以把理论知识和现场设计有效串接起来。学生通过学习课程内容后，对比了解到的现实工作和现实情况，两者有较大的落差，兴趣大大降低。

（三）  课堂师生互动不足

师生互动是活跃课堂气氛主要手段，但在实际互动过程中存在着一系列的问题[15]。受课堂时间限制，问答互动、上讲台做题等传统方式只能覆盖到极少部分学生。教师鼓励学生自愿答题或做题时，学生因为自信心不足，往往害怕答错题或做错题，而不愿意参与师生互动。课程内容专业性强，教师难以通过旁征博引的方式吸引学生注意力。

（四）  过程考核关注度不够高

工业通风课程体系考核一般包括理论教学、实验、课程设计三个培养环节。原有的理论教学考核方式中，平时成绩主要包括课堂考勤、课堂表现、课后作业等，这部分占据总成绩的30%，期末考试成绩占70%。这种考核方式存在过程关注度不够高，对于平时未能及时吸收的知识点，学生往往试图通过突击复习来通过期末考试，导致卷面成绩优良率较低、实际动手能力比较差等问题。

二  课程教学内容组织优化

（一）  立德树人，深入挖掘思政元素

以“通风系统设计全过程分析”这条主线，切入到“全身心投入思考和全面分析才是成功的基础，成功的关键在于持之以恒的毅力，培养学生学习主动性”;从“我国先进的通风除尘工艺与设备展示”，切入到“增强民族自豪感，培养学生对专业的热爱;倡导爱岗敬业、精益求精、专注创新的工匠精神”;从“除尘罩和除尘器的选择”切入到“辩证思维和批判性思维能力的培养”;从“通风除尘系统设计原则”切入到“行业规范在通风除尘系统设计过程中的地位和作用，强化职业道德和法制观念，培养学生健康的专业伦理和职业道德”;从“除尘器除尘效率计算、通风机选型”切入到“引导学生思考其社会责任，强调节能、保护环境、可持续发展的理念”;從“第二课堂”各教学环节切入到“实事求是、严谨、创新的科学精神和科学态度，分工协作、团队合作精神”。

（二）  梳理知识点，构建思维导图

根据工业通风课程教学大纲的教学要求，厘清课程的知识结构和每一堂课的知识结构，用类似于脉络图、思维导图等形式来体现各堂课之间的逻辑关系和各知识点之间的逻辑关系，以及知识点与毕业要求指标点的支撑关系。

（三）  基于成果导向，完善教学资源

基于成果导向教育和工程教育模式构建以“通风系统设计”为主线的知识模块的课程授课体系，根据知识模块有针对性地选用已有慕课资源，并自建线上理论知识、工程设计案例、实验操作等引导性授课视频，完善能够支撑学生能力训练的数字化辅助学习资源。

（四）  精准把脉，突破重难点

钻研教材和课程大纲，精准地把握课程重难点内容，充分利用线上课程资源和信息化教学手段促进学生对重难点内容的学习理解和掌握，提高教学效果。

三  教学模式改革

采取混合式教学方式对工业通风课程进行授课。混合式教学方式有3个模块（图1），即：慕课（MOOC）教学、第一课堂教学和第二课堂教学。慕课教学主要解决学生主动学习意识不强、课后师生互动不足、知识难点筛查不到位和理论教学学时不足等问题。第一课堂主要解决课程思政与价值引领强度不够、课程知识难点不能及时消化、学生学习兴趣不高、学生文献检索与综述撰写能力不足和团队协作意识不够高等问题。第二课堂主要解决学生对课程知识的运用水平不够高、工程设计能力训练效果不够理想、团队协作与沟通能力不够强、科研创新训练涉及面不够广等问题。

（一）  在线教学

在线教学包括视频授课、自主学习、在线测试及答疑解惑4个环节。

教师可通过慕课平台对先修课程工程制图、流体力学相关知识点掌握情况进行预评估;学生在课下利用网络资源进行预习、复习、拓展学习;学生完成教师发布的课前测试或课后作业并及时了解自己的学习情况，教师进行学情分析;对于课堂上未提问的和课下自主学习过程中遇到的难点问题等，都可以在MOOC平台上咨询，另外，教师可以将学生所咨询的问题汇总，发布在MOOC平台供学生参考借鉴。

（二）  第一课堂教学

第一课堂教学包括难点教学、案例教学、课堂讨论及分组汇报4个环节。

1  难点教学

根据慕课学情分析结果找出学生在自主学习或课堂教学中存在的共性难点问题进行重点讲解，并随堂发布课堂练习，教师进一步对课堂练习结果进行反馈分析。

2  案例教学

在课堂教学中应用案例教学，可以加强所授知识跟现场实际应用的关联性。例如：面粉加工车间、粮食厂仓、搅拌站粉料仓、熔炼车间、铸造车间、喷漆车间、电镀车间和电解车间等场所的通风净化系统案例。

3  课堂讨论

在课堂讨论环节，教师选择有争议且能培养学生创造思维的话题，加以正确引导，让学生广泛讨论，最后由教师总结分析。例如：“大邑县四川邑丰食品有限公司污水处理池的厂房内臭气熏人导致6人溺亡事故”“江苏省昆山市中荣金属制品有限公司抛光车间粉尘爆炸特别重大事故”，引导学生讨论事故的直接原因和间接原因，使学生熟悉毒害性气体、爆炸性粉尘的最高允许浓度，掌握毒害性气体和粉尘的通风除尘系统的功能。

4  分组汇报

将学生分成若干小组，教师预拟主题或学生自主选题，小组成员围绕主题收集资料，协作完成相关研究，形成研究报告，然后在老师的引导下，由每个小组的代表向大家展示自己小组的研究成果，并回答其他小组同学的提问。

（三）  第二课堂教学

第二课堂包括知识竞赛、项目教学、学科竞赛和科研训练4个环节。

1  知识竞赛

每章知识点学习完成后，可利用雨课堂平台设置随堂抢答;课程全部教学内容完成后，线下开展课程知识点分组竞赛活动。

2  项目教学

以课程设计为载体，将课程设计任务按照课程教学知识点进行拆分，在课后采取生讲生评、以练代讲、案例点评等方式展开项目教学。

3  学科竞赛

选择工业通风类题材，鼓励学生参与安全工程大学生实践与创新作品大赛、大学生创新创业项目、“互联网+”大学生创新创业大赛活动、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛等学科竞赛。

4  科研训练

团队教师吸收学生参与到与工业通风相关的校企合作科研课题中，培养学生的科研思维和创新能力。

（四）  教学过程师生互动设计

设计有效的教学互动环节，是增加第一课堂学生参与度、解决课堂遗留问题和及时进行学情反馈的重要措施。

第一课堂中以PPT课件为载体，利用雨课堂软件辅助教学，并设计互动环节，如图2所示。任课教师根据教学进度随堂提问和点名提问，学生通过弹幕和投稿与教师互动。在PPT课件中用雨课堂插件设置选择题、投票题，增加课堂活跃度。

根据第一课堂答题情况和课堂提问表现情况，在慕课平台中有针对性地向全班学生发布作业。部分希望深入讨论的学生在慕课平台或雨课堂讨论区与教师进行交流。个别学生通过QQ、微信或面对面交流解决课堂遗留问题。如图3所示。

（五）  能力训练设计

运用任务驱动法来开展学生能力训练，以项目和任务贯穿整个混合教学过程。教师引导学生积极主动、互相协助进行探索学习，在完成既定的任务和项目的同时，让学生将学习的过程和行为过程有效结合起来。如图4所示。

工程设计能力、科研创新能力、分析/归纳/总结能力等训练项目的完成过程中，需要学生自主思考、自主寻找伙伴、自主沟通，将能有效提高团队协作意识与沟通能力。

课程理论知识测试、课堂知识竞答、工程设计能力训练、科研创新能力训练和分析/归纳/总结能力训练等环节的完成，将能驱动学生自学课程理论知识点、工程设计原理、搜集文獻资料、专业资料以形成知识储备，有效提升学生主动学习能力。

（六）  课程考核方式改进

积极探索适用于工业通风课程混合式教学考核评价制度，建立以考核能力为核心的教学考核内容体系，改变传统试卷内容和试卷形式，不再仅仅注重“学分”和学生试卷考试成绩，而是更加注重“能力分”。在过程考核中设计出高素质学生所应该获得的“能力分”结构。

过程考核可由课堂分组讨论、专题分组汇报、线上资源学习、课堂互动、课前测试、课后作业和专项绘图等考核形式组成。

期末考试试卷题型改进，将考察识记能力的名词解释、填空题、简答题和论述题融入到考察理解能力的选择题和判断改错题中，增加考察应用能力的计算题和案例分析题，将思政元素融入到综合能力题中，以实现德育和专业教育融通的目的。选择题、判断题两部分分值占比40%左右，计算题和实操题两部分的分值占比60%左右。

四  结束语

已有线上资源知识点筛选与应用、自建课程资源的开发与利用，是实现具有特色的线上线下混合式教学的关键环节。

在课程教学中设置切实有效的预评估环节和互动环节，能够打破学生原有被动式学习思维定式，促进学生主动参与意识。

利用线上授课资源和知识测评资源，能够驱动学生主动学习并养成持续学习的习惯。

开发工程设计能力训练项目，可以强化学生的逻辑思维、问题分析能力、工程设计能力，同时提升独立性、敢为性、坚韧性和适应性等心理品质，在训练过程中体会艰辛与欢乐，总结成功的经验和失败的教训，磨练意志毅力，培养开拓精神。

通过文献综述撰写、分组专题汇报、分组知识竞赛和学科竞赛等载体，能够有效提升学生的总结归纳能力和团队协作意识和创新能力。

参考文献：

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基金项目：湖南省普通高等学校教学改革研究重点项目“新工科背景下安全工程专业线上线下混合式教学模式研究——以《工业通风》为例”（HNJG-2021-0227）;湖南省普通高等学校教学改革研究重点项目“面向应用型课程的多维度融合的‘培养共同体’实证”（HNJG-2021-0224）

第一作者简介：彭斌（1983-），男，汉族，湖南株洲人，博士，副教授。研究方向为工业通风与除尘，地下受限空间通风与安全。