化工设备机械基础课程线上线下混合式教学改革与实践

侯国安

银川能源学院（宁夏银川 750015）

化工设备机械基础是银川能源学院化学工程与工艺专业开设的一门专业核心课程，理论占40 学时，实验8 学时。教材选用喻健良主编的《化工设备机械基础》（大连理工大学出版社出版，第二版），该教材属于国家精品课程教材。课程主要分为理论力学、化工设备材料、压力容器设计、典型化工设备设计四大部分。化工设备机械基础课程具有很强的工程实践性，传统教学课堂枯燥乏味，学生缺乏学习兴趣，只是被动地记忆公式和内容。如何通过教学改革，提高教学质量成为亟需解决的问题。随着“互联网+”技术的发展，涌现了诸多网络教学平台，如“学习通”、“慕课堂”、“雨课堂”等，教学手段得到了空前的丰富，使线上线下混合式教学成为可能[1]。由此，对化工设备机械基础进行了线上线下混合式教学模式改革。

1 线上线下混合式教学模式的必要性

传统的化工设备机械基础课程教学方法主要包括学生预习、教师课堂讲授、学生课后做作业等。如今信息化已深入教学过程的方方面面，传统教学模式已不能满足教学要求，其不足突出表现在以下几个方面。

1.1 学生预习效果不理想

教师任务布置下去，学生被动学习。对于应用型本科学生来说，学习自主性比较低，有些学生在课前会看看书，有些学生根本不预习，教师也无法监督，全靠课堂学习，可想而知学习效果会怎样。

1.2 课堂气氛沉闷，教学效果有待提升

预习效果不理想的直接后果是学生对课程内容理解不深，依靠教师课堂上的讲解才能掌握教学内容。在教学过程中，学生始终处于被动接受知识的状态，缺乏与教师的互动，导致课堂气氛沉闷。

1.3 课后复习效果不理想

有些学生课后不认真复习，甚至书也不翻，仅靠课堂学习来理解知识点，写作业时就很吃力，不理解题目的含义，既不愿意动脑筋，也不和同学交流探讨，靠抄其他同学的作业来蒙混过关。长此以往，越来越学不懂，逐渐放弃对该课程的学习。传统教学模式下，教师也没有良好的方法和学生及时沟通，了解学生真实的学习情况，不能很好地做好教学工作。

2 线上线下混合式教学模式的优势

混合教学模式将传统教学和线上教学相结合，达到优势互补的效果，挖掘了教师的教学潜力，调动了学生学习的主动性和积极性。

2.1 优化课程资源

传统教学模式下，教师的教学资源主要是教材和各种参考书等，大多是纸面上的东西，不能形成丰富的实物图像和绘声绘色的影像资料。采用线上线下混合式教学模式后，网络上大量的同类课程视频、课件、习题集、试题库等都成为了教师的可选项，经过挑选、整合及优化，极大地丰富了学生的学习内容，使教学质量得到了质的飞跃[2]。

2.2 及时获得教学反馈

传统教学模式下，对于学生的学习效果，教师不能及时进行定量评价，并且工作量很大，需要花费大量的精力和时间；采用线上线下混合式教学模式后，教学平台大数据会及时反映出学生的学习效果，便于教师全面掌握学生的学习情况。

2.3 实现多种互动模式

传统教学模式主要是课堂教学，形式单一；采用线上线下混合式教学模式，学生可以在课前预习，观看微课视频，提前掌握大部分课堂教学内容，课上主要采用讨论、提问等方式教学，课堂气氛热烈，学生的求知欲强盛，实现了师生之间多种互动模式。

3 我校目前存在的问题

在学习化工设备机械基础课程之前，学生对工厂里各种化工设备并不了解，只是通过电视、图片等有所感性认识，大一的认识实习是到企业参观，但也只是走马观花，听听流程讲解，现场感受一下气氛，对各种化工设备的结构和工作原理并不清楚。同一学期，还开设有化工原理课程，虽然也有换热器、精馏塔等化工设备原理的讲解，但仅限于课堂讲授，缺乏实践，所以本课程的授课有一定的难度，常常要通过大量的实物图片及语言描述等让学生有所理解。这门课实践性很强，仅仅对理论知识和公式进行讲解，很难培养学生的工程意识和责任心。另一方面，本课程涉及大量的工程力学知识和机械设计相关理论，出现了许多复杂的理论和公式，需要学生认真学习；在化工设备的设计、试验、监测和使用方面都制订了严格的国家或行业规范，学生学习起来枯燥乏味；化学工程与工艺专业的本科生，没有学习过工程力学课程，面对大量记忆性较强的理论、公式、规范等内容，难以应对，同时，短时间内也无法适应课程的学习及考试难度[3]。

4 线上线下混合式教学改革与实践

4.1 线上课程来源及概况

线上课程采用四川轻化工大学曾涛教授等讲授的化工设备机械基础课程MOOC 教学资源；采用学习通网络平台，教师可以将与课程相关的教案、大纲、日历、测试题、复习题及相关教学视频等课程资料上传到该平台。对于化工设备机械基础这门课，教师已录制了二十多个与课程相关的微视频，学生可以在平台上自学。例如，针对化工设备材料这一章的授课，教师上传了相关教学视频，使学生对前沿新型材料的一些特点及实用性有所了解；上传了重点教学内容的微课视频，便于学生提前预习。

4.2 线上教学的设计

线上教学主要有3 个环节，即课前预习、课中教学和课后复习，具体见图1。

图1 化工设备机械基础线上线下混合式课堂教学流程

课前预习环节：主要采用线上教学平台，如慕 课、学习通等。采用曾涛教授等讲授的化工设备机械基础MOOC 教学资源，其和所用教材内容相符，讲解深入浅出，娓娓道来，能较好地满足教学要求。主要采用学习通平台对学生的学习情况进行管理。教师在学习通上发布经过挑选的课程相关MOOC、微视频、测试题等，学生观看每个视频的时长、测试题的成绩、课堂参与度等都会如实地记录下来，并可以对学生的学习情况进行长期跟踪，教师可以及时了解学生的学习情况，督促学生学习。和传统预习方式相比较，通过学习平台对学生进行学习管理更容易让学生接受，学生不能偷懒，预习率大大提高。

课中教学环节：教师在备课过程中将一些不能下载的网络资料嵌入到课件中，或者将一些内容以预习的方式让学生自学。

课后复习环节：主要是学生在复习过程中的“内化吸收”。对于在课堂中未学会的知识内容、一些难点，可以通过QQ、微信等工具和老师及时沟通，教师会一一作出解答；对一些共性问题，教师可以在下次课中抽时间予以集中讲解。有些针对学生问题的课程网络资料可能很难搜集，这时老师可以录制微视频（如轴向拉伸与压缩、剪切与圆轴扭转等难点）嵌入到雨课堂或者通过翻转课堂的方式推送给学生，方便学生反复多次观看，提高学生自主学习的积极性。在线平台上发布的作业练习，学生可以自主完成，还可以发布一些与生产实际相关的作业，让学生尽可能用所学知识解决相关的工程实际问题，培养学生解决实际问题的能力[4]。

4.3 线上应用及评价

期末考试试卷中有50%内容来自线上课程，试卷体现了知识、能力、素质的融合，主要考核学生解决复杂问题的能力；部分题目与实际生产相关，主要考核学生解决实际问题的能力；部分题目有一定的难度，是对学生学习能力的一个拔高和挑战。虽然试卷难度增加，但是学生的成绩比以前有所提高，普遍能达到良好。学生普遍认为，每一堂化工设备机械基础课都是一次对自己能力的挑战，虽然非常紧张，但收获很大。

4.4 线下教学

线下教学主要采用翻转课堂、小组讨论等方式，对课程中的难点进行讲解和讨论，对课程内容中的研究前沿和发展趋势进行探讨式学习。同时在教学中加入课程思政和“化工工程”理念，让学生了解化工工程领域著名的科学家，他们的人生经历及为国家作出的贡献，以激发学生的民族自豪感，使学生产生爱国情怀，终身刻苦学习，为祖国的伟大事业奉献终身[5]。

4.5 设计课堂教学内容的依据和方法

因为学生已经在课前预习过，基本掌握了课程内容，所以教师没必要在课堂上重复讲解，这就要求教师在课堂教学过程中遵循一些原则，只对难点、重点、学生容易忽视的问题进行讲解。课前教师要对上课内容进行精心准备，主要涉及学科知识、未知知识、经验知识。课堂上教师主要进行问题式教学，激发学生的学习兴趣，比如通过提出问题，让学生分组讨论，归纳总结，进行小组汇报；针对课程的重难点问题布置作业，督促学生线上学习，线下完成作业；提出探讨性问题，让学生去图书馆或者利用各种网络工具查阅资料，完成挑战性作业。

4.6 课堂教学中融入课程思政

化工行业有一定的危险性，学生经常通过网络得知各地企业发生的爆炸等一些伤害事故，心里自然会产生畏惧情绪，对所学专业有所抵触，这时就需要教师对学生分析一些事故的原因，从根本上改变学生对化工企业的认识，让学生喜欢这个专业，爱上这个专业，愿意为这个专业奋斗终身。

4.7 课后拓展环节

教师可以通过在线平台布置一些理论测试、技能测试、资料查阅等任务，开拓学生的思维、提高解决实际问题的能力。通过在线平台可以及时反馈学生的学习效果；学生完成实践类任务后，可以上传视频，与老师、同学进行讨论、分享成果和反思结果。

5 教学评价与效果

传统教学评价方式主要是纸质作业、实验、期末考试成绩，注重的是试卷考试的结果。线上线下混合式教学注重过程性与技能性的考核，在化工设备机械基础这门课中，线上的课前预习、在线测试、答疑等占成绩的10%，线上及线下讨论占成绩的5%，实验、实训占成绩的20%，课后的复习、拓展占成绩的5%，课堂笔记占成绩的10%，期末考试占成绩的50%。2021年下学期开始对化学工程与工艺专业2019 级进行教学改革，所有学生的学习成绩达到了75 分以上；2022年下学期化学工程与工艺专业2000 级所有学生的学习成绩达到了78 分以上。通过两届学生的对比情况看，学生的学习主动性和积极性提高了，教学质量达到了改革目标。教学改革取得的成效增强了教师将改革持续下去的信心。

6 结语

线上线下混合式教学顺应了时代发展的要求，践行了“以学生为中心”的教学理念[6]。因为是问题式教学，可促进教师积极更新知识，提高科研创新水平；可增强学生的学习兴趣，挖掘学生学习潜能，培养学生创新能力及终身学习能力；可促进大众化本科高等教育体系的科学化、规范化，推动本科生创新创业能力和综合素质的提高。