仿真教學在化工實訓中的教學策略與實踐

周綠山，張巧玲，王芬，喬昌兵

(四川文理學院化學化工學院，四川 達州 635000)

0 引言

2015年，教育部聯合國家發展改革委、財政部出臺了《關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見》，地方高校進行應用型轉型發展自此拉開序幕[1]。經過多年發展，部分高校已脫穎而出，成為標桿。地方高校向應用型轉變，除了政策方針的頂層設計外，學生的培養是轉型的關鍵之一。應用型高素質人才應具有扎實的理論知識，更應具有較強的動手能力。

化工實訓是化學工程與工藝、能源化學工程、應用化學(工科)、冶金工程等本科專業的核心課程，是培養高素質應用型化工相關專業人才的重要實踐課程，也是理論聯系實踐的紐帶和步入生產實習前的重要演練陣地[2]。化工實訓的教學質量影響著學生實習和就業質量，也是學生后續發展的重要保障。因此，加強化工實訓課程教學就是在為學生強化理論做復習、為生產鍛煉做準備、為綜合素養做提升。

1 疫情下化工實訓存在的問題

2019年，突如其來的新冠肺炎疫情在全球蔓延，給生產生活帶來重大影響之外，也對教育教學造成了嚴重影響，尤其是對實踐課程的開設形成了極大阻礙。在疫情下，化工實訓課程教學呈現出較多問題，對教學質量造成影響。

1.1 重理論、輕實踐，動手操作靠想象

化工實訓的理論基礎著重于化工原理、化工機械與設備、化工儀表及自動化、化工分離工程、化工安全與環保等。對于不同高校，這些課程基本都是分散于整個學習階段，學生掌握情況參差不齊，往往在開始化工實訓課程前都需進行相關理論知識回顧。但由于疫情原因，部分教學則直接成了所學知識的鞏固復習，將不能到現場操作的實踐內容轉為圖片或動畫進行觀摩，讓學生通過文字或圖片進行聯想操作，導致學生學了也不會，進入生產實際仍然不知所措[3]。

1.2 時間緊、任務重，教學過程少互動

化工實訓教學學時通常設置為1周，其內容包括了化工閥門拆卸與安裝、化工管路拆卸與安裝、化工設備拆卸與安裝、化工生產工藝認識與操作，涉及面廣、知識多。因此在教學內容分配上，大部分學校選擇將閥門、管路、典型設備的拆卸與安裝作為主要內容，而把生產工藝內容納入見習或生產實習中。即便是如此安排，化工實訓的內容也是比較繁重，加之需學生動手操作，尤其在教學設備少的情況下，這無疑對教學造成沖擊。在教學過程中，教師往往一味追進度，弱化甚至忽視了教學過程中的互動，尤其是在動手操作過程，對不影響主體安全與運行的操作進行選擇性忽視，給學生造成錯誤認識。

1.3 保教學、弱考查，綜合能力提升不顯著

在教學學時較少、學生人數多的情況下，部分教學選擇了集中理論學習、分組實踐鍛煉的方式進行。這種方式能快速解決學生人數多，理論需要重復講的矛盾，但學生學習質量明顯下降，尤其是在疫情下的線上教學，自律性弱的學生完全就是走馬觀花，對所學內容不知所云，一到動手就頭腦發懵，錯誤頻發。在考查方面，疫情下基本由實踐操作考核變成了試卷考核，動手能力考核成了問答題或案例分析題，不能客觀評價學生的實際操作能力，同時過程考核也較為缺失，以一卷定成績的現象再次出現。

1.4 人數多、條件差，上機練習無法保證

學生人數較多，家庭經濟情況復雜，部分學生地處偏遠地區，生活條件艱苦，網絡不暢通，學習環境難以保障。疫情下由線下授課轉至在線授課，需要學生自備手機、電腦等電子設備遠程聽課。對化工虛擬仿真、實訓此類動手操作的課程，需要在PC端安裝“易思在線”或“歐倍爾”等虛擬仿真平臺，更加依賴電子設備和網絡環境；對教師端的電腦和網絡也是巨大的考驗，教師端不僅要支撐虛擬仿真平臺的運行，同時要共享屏幕和音頻，極易導致設備癱瘓。

1.5 難監督、配置低，軟件平臺不完善

為迎合疫情下的教學模式，線上虛擬仿真平臺加速開發，教學平臺不穩定，軟件開發不完善，尚存在諸多問題；學生電腦設備配置差，無法保證虛擬仿真平臺的運行。而該課程依賴學生上機練習和教師的監督指導，仿真軟件開放本身的問題再加上教師無法現場指導，導致學生存在的問題不能及時溝通解決而喪失學習的積極性。

2 疫情下的化工實訓教學措施

針對疫情下化工實訓課程所呈現出的顯著問題，開展理論知識先學、典型案例精講、虛實結合強化、實踐環節保質是保障教學質量的重要舉措。

2.1 重預習，加強課程理論知識的前端學習

理論知識是實踐操作的保障，但不能占用本來就有限的課程教學時間進行大量的理論知識再學習。因此，利用好學生課余時間，抓好課程預習是課程教學質量提高的重要環節之一。針對實踐內容，先行發放理論知識學習概要，以課前小組互學互評、預習筆記檢查、預習知識問題等多方式、多維度進行考核掌握情況，根據實際進行理論知識講解的安排，盡量減少學習時長，為實踐預留充足時間。

2.2 選典型，著重講解化工生產主要零件與設備

化工實訓課程教學內容多而雜，不能面面俱到時，需選典型案例進行講解，把化工生產過程中具有代表性、使用量大的零件或設備選為課程講解的重點，不能單依據所選教材進行按圖索驥，與實訓設備和生產實際脫節。突出講解化工生產過程中所涉及的零件或設備的關鍵所在，從原理上剖析結構，從操作中鞏固理論。

2.3 用仿真，構建理論與實踐的連接橋梁

虛實結合是目前解決化工實習實訓的主要手段之一，其具有操作安全、培訓體量大、接近實際等特點[4]。針對疫情不能聚集開課情況，仿真實訓便是讓學生達到動手鍛煉的較佳途徑。通過真實案例的操作講解，配合逼真的高仿操作，讓學生能更好地了解與掌握實際操作，可有效避免純理論教學帶來知識掌握不錯、動手操作不會的情況[5]。

2.4 分批次，以學生互評提升知識與能力

有條件地開展預約式教學[6]，有效提高實訓教學時間利用率。以預習內容和仿真操作考核成果為條件，達到預設條件后開放實訓時間，控制同一時間操作人數，結束組學生隨機搭配作為操作學生的監評人并按操作規程進行評分。通過此方式多角度、多方式進行知識的鞏固，以學、操、評多級實現綜合能力的提升。

2.5 錄播課，供學生反復觀看和學習

針對上網環境差或者沒有電腦的同學，將授課內容錄制下來，課后上傳到課程平臺，供學生反復觀看和學習，學生上機練習時遇到問題，也可以回顧錄播課內容，檢查問題。同時在授課過程中，教師將學生往年常出現的錯誤或者練習中可能會出現的錯誤進行歸納整理，供學生分析和解決練習時出現的問題。此外，建立課后學習小組，組內或組間相互討論，為對方解決問題。

3 疫情下化工實訓的仿真教學實踐

疫情下，不能大規模集聚是實訓實踐的重要阻礙。為保障教學質量，采用分批教學可有效解決此問題。通過實踐，我院教師探索出了一種課前—課中—課后聯動、虛實結合、師生協作的高效教學方案。

3.1 課前發布學習任務，明確操作要點

在理論教學安排上，根據實訓內容進行課前知識學習任務發布，明確理論知識要點和操作注意事項，結合微信、QQ、微博、易班等平臺進行相關知識點鞏固訓練，正式課堂教學前以智慧樹等平臺進行學前測驗，及時掌握學生理論水平與知識掌握情況，合理安排教學內容與講解重點。

3.2 課中講授與討論相結合，把握課程內容

以講授與討論的方式相結合，通過知識點的講授、操作要領的動畫講解，將知識轉化為文字、圖片、語言、動作相結合的信息傳達給學生，實現知識點的生動化，讓教學豐富多彩。同時加深學生對知識的理解和記憶，使學生熟悉實訓操作流程，將理論知識與實際應用相結合，理解和掌握現場操作過程。監督檢查學生的出勤和聽課情況，設置問題進行抽問，增加課堂的活躍度和學生的參與度。將上課內容通過錄屏軟件錄制下來，課后上傳至授課平臺，供學生課后觀看學習。

3.3 課后練習鞏固，強化學習成果

以在線虛擬仿真為主戰場，學生在個人電腦上在線登錄化工虛擬仿真實訓平臺進行練習，通過單人操作鞏固理論與操作要點，學生可查看訓練時間和仿真操作評分，查找問題，分析不足，多次練習，強化學習。教師可在后臺查看學生的練習和得分情況，根據評分標準分析學生目前存在的問題，并設置答疑課為學生集中解答。

3.4 建立合理的課堂考核機制，提高學習熱情

教師可以在授課平臺設定思考題和問答題對課堂內容進行在線考核，通過在線考核的學生將取得實際操作考核資格，教師在后臺設定考核時間、方式(開卷或閉卷)和考核次數，將實際操作考核成績作為最終成績的一部分，激發學生學習的動力和熱情。在實際操作考核前可反復在各平臺與仿真網站上進行理論知識與操作要領學習，使知識學習不再固定時間、固定場所，同時也給學生根據自身特點實現個性化培養目標創造了機遇。

在實際操作教學過程中，以解決問題為導向，在規定條件下完成相應問題的解決。化工實訓前制定可行的實施方案，接著按既定方案進行動手操作。操作過程中，主講教師作為主評人，完成實操學生為副評人對操作進行學生評分，按比例折合得出學生最后得分。評分結束后進行評分學生對操作學生進行點評，主講教師再進行總結。通過學生當評委的方式，讓學生換角度明白知識與操作的重要性，同時多角度、多層次實現知識的再學習，讓知識真正被理解、被掌握。

通過線上線下、虛擬結合的教學方式，學生理論學習時間根據自身情況可長可短，有效利用好其零碎時間，知識掌握水平得到有效提高，動手操作失誤與錯誤次數減少，綜合能力素養提升較明顯。

4 結語

化工實訓課程的教學主要在教更在學，需要做到教與學互助、師與生互動，疫情特殊情況下應多渠道、多方位、多層次進行有效課堂教學，突出動手能力培養目標。在互聯網發展成熟的年代，采用高新技術輔助教學是課堂教學的發展趨勢，也是不斷提升實踐課程教學質量的重要手段。以仿真融入化工實訓，可解決部分操作語言難講解、安全保障低、理論聯系實際不緊密等不足。利用仿真技術，通過合理的教學方案設計，在提高實訓效率的同時，更能培養學生的綜合能力。