《化工過程分析與合成》線上線下混合教學(xué)模式的探索與研究

陳可可，郎五可，高國(guó)紅，原平方

(1.新鄉(xiāng)學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 450003；2.河南科技學(xué)院 信息工程學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 450003)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，線上教學(xué)模式在高等教育、應(yīng)試教育等領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛。線上教學(xué)具有靈活多變、學(xué)習(xí)時(shí)間可自由安排等優(yōu)點(diǎn)，但是單純的線上教學(xué)對(duì)學(xué)生的自覺性依賴較大，缺乏有效的學(xué)習(xí)效果監(jiān)控手段。線下課堂教學(xué)則面臨著大量的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源、先進(jìn)的多媒體技術(shù)不能有效施用的尷尬。由此，針對(duì)實(shí)踐性強(qiáng)、與計(jì)算機(jī)技術(shù)聯(lián)系緊密類課程的特點(diǎn)，開展線上線下混合式教學(xué)模式的探索與研究十分必要。

《化工過程分析與合成》是化工類專業(yè)一門非常重要的專業(yè)核心課程，該課程一般開始在第6或第7學(xué)期，是要求學(xué)生已經(jīng)完成了高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、化工原理、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程等多門基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，儲(chǔ)備了一定的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)。該課程要求學(xué)生能夠綜合運(yùn)用化工類專業(yè)知識(shí)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)軟件等多學(xué)科技能進(jìn)行化工過程的模擬、分析和優(yōu)化操作，從而實(shí)現(xiàn)化工過程在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)化，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。本文以《化工過程分析與合成》課程為例，探索線上線下混合教學(xué)新模式，以期為課程教學(xué)改革提供參考依據(jù)。

1 教學(xué)內(nèi)容的重整

《化工過程分析與合成》課程的主要內(nèi)容包括：化工過程的分析、合成，化工過程系統(tǒng)整體優(yōu)化的原理、方法和策略[1-2]，涉及到系統(tǒng)工程學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、最優(yōu)化理論、自動(dòng)控制學(xué)、化學(xué)工藝和技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)等多門學(xué)科。作者結(jié)合學(xué)校辦學(xué)定位、學(xué)生就業(yè)方向及實(shí)際學(xué)習(xí)情況將課程整編為32學(xué)時(shí)，內(nèi)容包括：系統(tǒng)工程學(xué)介紹(2學(xué)時(shí))、化工過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬與分析(6學(xué)時(shí))、化工過程系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬與分析(6學(xué)時(shí))、過程系統(tǒng)的優(yōu)化(8學(xué)時(shí))、換熱網(wǎng)絡(luò)的合成與優(yōu)化(8學(xué)時(shí))、分離序列的合成(2學(xué)時(shí))等6部分內(nèi)容。

2 教學(xué)方法的改進(jìn)

本課程采用理論教學(xué)+實(shí)踐案例分析的線上線下混合式教學(xué)[3]。

理論教學(xué)分為線上、線下兩部分。線上部分為授課教師利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)在線課程，上傳優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，課前向?qū)W生發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)和思考題，學(xué)生通過超星學(xué)習(xí)通學(xué)生端可隨時(shí)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，教師在管理端則可直觀分析學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；線下部分則是在課堂上根據(jù)學(xué)習(xí)通分析學(xué)生學(xué)習(xí)情況的相關(guān)數(shù)據(jù)，著重講解學(xué)生難以理解或掌握的知識(shí)點(diǎn)，達(dá)到有的放矢，提高課堂效率。

實(shí)踐案例分析環(huán)節(jié)則要求學(xué)生接收到學(xué)習(xí)任務(wù)之后，自發(fā)去查找相關(guān)資料、展開小組討論，以解決實(shí)際問題。為培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、提高其專業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)，實(shí)踐案例分析多選擇科研中涉及到的工廠能量集成項(xiàng)目、或科學(xué)研究熱點(diǎn)內(nèi)容(如水集成系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、熱集成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)等)以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，并強(qiáng)課程體系的前沿性和實(shí)效性。

利用部分理論教學(xué)和學(xué)生線上自學(xué)相結(jié)合，線下進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐和重難點(diǎn)答疑的教學(xué)設(shè)計(jì)[4]，使學(xué)生加深了知識(shí)點(diǎn)的理解鞏固，并能在一定程度上利用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問題。

3 教學(xué)模式的調(diào)整

3.1 以知識(shí)點(diǎn)為中心，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

以知識(shí)點(diǎn)為中心的教學(xué)模式[5]是指在教學(xué)過程中不再給學(xué)生指定教材，而是提供若干的參考書籍[1-2，6-7]、體現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)研究進(jìn)度的期刊雜志[8-10]、品質(zhì)較高的網(wǎng)絡(luò)資源[11-13]，讓學(xué)生以知識(shí)點(diǎn)為中心，根據(jù)自己學(xué)習(xí)掌握的情況自己去尋求解決問題的辦法，從而促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。

3.2 以學(xué)生為中心，翻轉(zhuǎn)課堂

在課前布置學(xué)生的自主學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，線上發(fā)布與知識(shí)點(diǎn)密切相關(guān)的大作業(yè)。將全班學(xué)生分成多個(gè)5人小組，以小組為單位完成過程系統(tǒng)模擬的大作業(yè)，且對(duì)大作業(yè)進(jìn)程實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)匯報(bào)式的進(jìn)度檢查模式，每周抽出30分鐘課堂時(shí)間，要求每小組派出代表在講臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)講解本組大作業(yè)工作進(jìn)度和存在的問題，其他小組成員和老師負(fù)責(zé)提問和解答，從而展開課堂大討論。該舉措既可以鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，也能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。通過討論和現(xiàn)場(chǎng)提問可以很容易發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的難點(diǎn)，教師有針對(duì)性的進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和解答，大大提高課堂效率。

3.3 以提升綜合素質(zhì)為中心，培養(yǎng)高質(zhì)量工科人才

《化工過程分析與合成》是一門涉及到多門學(xué)科知識(shí)的交叉學(xué)科，在課程學(xué)習(xí)過程中，需要學(xué)生具備良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和一定的計(jì)算機(jī)技術(shù)。課程學(xué)習(xí)過程中牽涉到大量的復(fù)雜問題的建模和計(jì)算，需要學(xué)生能夠熟練地?cái)?shù)學(xué)知識(shí)將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，再利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行編程或計(jì)算，以解決實(shí)際問題。這些技能目前已經(jīng)成為工科畢業(yè)生的必備條件，所以，在校期間盡量培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平，以期提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，為其以后在工作崗位上能夠熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際工程問題打下良好的基礎(chǔ)[14]。

4 考核方式的改革

《化工過程分析與合成》作為一門專業(yè)性、綜合性較強(qiáng)的專業(yè)課程，傳統(tǒng)的試卷考試難易對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行充分的檢驗(yàn)。經(jīng)過多年實(shí)踐總結(jié)，作者所在課程組調(diào)整了平時(shí)成績(jī)和期末試卷成績(jī)的比例，平時(shí)成績(jī)?cè)诳傇u(píng)成績(jī)中占比60%，平時(shí)成績(jī)構(gòu)成包括：線上測(cè)試、線下大作業(yè)、課堂討論和期中、期終綜合測(cè)試；期末試卷考核成績(jī)?cè)诳傇u(píng)成績(jī)中占比40%。

5 結(jié)論與展望

線上線下混合式教學(xué)模式并不是一種全新的教學(xué)模式，但這種教學(xué)模式在實(shí)踐性較強(qiáng)的工科專業(yè)課程上的應(yīng)用則是一種新的嘗試。尤其是需要熟練運(yùn)用大量數(shù)學(xué)知識(shí)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的《化工過程分析與合成》課程。我校的《化工過程分析與合成》課程實(shí)施線上線下混合教學(xué)模式以來取得了一定的教學(xué)效果。通過學(xué)生課前線上自主學(xué)習(xí)，學(xué)生和老師在課堂上都能快速抓住問題的關(guān)鍵，大大提高了課堂效率；線下實(shí)踐案例分析則極大地提高了學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)。