基于“大學慕課”的化學工藝學線上線下混合式教學模式實踐

＊向程 張英 劉建華 劉祥麗 楊濤

（九江學院化學化工學院 江西 332005）

2017年2月教育部首次提出了新工科這一概念，強調要進一步提升學生學以致用，解決實際問題的能力[1-3]。在此背景下作為傳統(tǒng)工科的化工專業(yè)的培養(yǎng)模式與教學方法必然要進行改革以適應未來發(fā)展的需要[4-7]。作為化工專業(yè)核心主干課程的化學工藝學是學生從單純掌握化學理論知識向應用上述知識解決實際問題轉變過程中起承上啟下作用的一門課程，也是培養(yǎng)學生工程思維的重要環(huán)節(jié)，在整個課程體系內有著舉足輕重的地位。然而，在實際教學過程中我們發(fā)現(xiàn)，單一的教學模式難以引導學生利用所學的化學知識對工程問題進行分析，同時由于該課程具有實踐性強，所學內容比較抽象，學生很難將其與所學理論聯(lián)系起來導致學生對課堂上講授的復雜工藝流程望而生畏，學習積極性低下，造成教師講的痛苦，學生聽的難受的困境[8-12]。因此，如何借助更多的教學工具與手段，提高學生的學習積極性，引導他們思考，從而全方位提高他們的工程與創(chuàng)新能力，是化學工藝學課程教學亟待解決的問題[13-15]。

2018年教育部發(fā)布的文件《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》中提出，“積極推廣小班化教學、混合式教學、翻轉課堂，大力推進智慧教室建設，構建線上線下相結合的教學模式”。其中大學慕課等一大批新穎的教學平臺已在高校推廣多年，線上線下混合式教學也得到了教育界的廣泛認可[16]。

本文筆者結合自身教育經(jīng)驗及大學慕課MOOC平臺的使用經(jīng)驗，探索了大學慕課MOOC這一平臺在化學工藝學教學過程中的應用，以期為化學工藝學線上線下教學模式提供借鑒。

1.化學工藝學教學特點和存在問題

(1)學科特點

化學工藝學是學生從理論學習走向實踐應用的重要課程，為了讓學生全方位了解工藝過程的產(chǎn)生，該課程從基礎化工原料出發(fā)，以介紹無機、有機、精細化工、聚合物工程中的經(jīng)典工藝為主軸，講授了多種單元操作的組合、計算、選型。對習慣了識記理論、只會用公式進行簡單計算的學生來說，該課程內容抽象且難度較大，難以提起學習興趣。

(2)教學存在的問題

①教學方法落后

傳統(tǒng)的教學是以教師為中心，教師以板書+多媒體的形式對內容進行講解，對于化學理論學習，板書+多媒體可以很好的展示理論和公式的推導，方便學生抓住重點。對于化學工藝學來說，其主要內容已從繁多的理論和公式轉向為工藝流程及設備，而板書+多媒體只能簡單展示無法深入講解工藝流程和設備的選型，導致學生無法從根本上理解工藝是如何設計的，學習效率低下。

②實踐手段匱乏

化學工藝學注重學以致用，強調利用所學的化學知識解決工程問題，而這恰恰是傳統(tǒng)教學模式的短板。學生缺乏有效的實踐手段，導致學生可以通過死記硬背獲得較高的考試分數(shù)，但其工程實踐能力沒有任何提高。

③評價模式單一

雖然大學課程普遍采用平時成績+期末考試成績來對學生進行綜合評價，但是平時成績僅包括出勤，作業(yè)等，仍沒有跳出傳統(tǒng)評價體系，忽略了學生很多其他方面的表現(xiàn)，不能體現(xiàn)其綜合學習情況。

通過引入大學慕課MOOC這一線上學習平臺，可以有效改善上述問題。

2.基于“大學慕課MOOC”的混合式教學

(1)大學慕課MOOC在具體教學中的應用

信息時代的到來，大學生比以往更依賴智能化、大數(shù)據(jù)信息平臺。課堂上普遍出現(xiàn)了“低頭族”。而我們恰恰可以利用這一點，通過引入“大學慕課”這一線上平臺，引導他們進入平臺學習，激發(fā)自主學習興趣，變被動為主動。圖1是基于“大學慕課MOOC”的化學工藝學混合式教學改革。下面以課本中的侯氏制堿法為例對具體教學過程進行闡述。

圖1 基于大學慕課MOOC平臺的化學工藝學教學改革過程

①案例背景介紹

侯氏制堿法是由我國化工專家侯德榜先生于1942年發(fā)明的，其所用原料有飽和食鹽水、氨氣和二氧化碳。其流程如圖2所示，分為制堿和制氯化銨兩個過程。第一過程為制堿過程，是將過量的氨氣和二氧化碳通入飽和食鹽水中，使其產(chǎn)生過量的碳酸氫鈉沉淀，將碳酸氫鈉沉淀后煅燒得到主產(chǎn)品純堿。第二過程為制氯化銨過程，向析出碳酸氫鈉沉淀后的液體中加入氯化鈉和氨氣，改變溫度利用氯化鈉和氯化銨溶解度對溫度變化的差異，將氯化銨析出，從而制得副產(chǎn)物氯化銨。

圖2 侯氏制堿法的工藝流程

②課前預習+熱身

以侯氏制堿法為例，教師提前要求同學觀看平臺上長度為5分鐘的介紹侯氏制堿法歷史的視頻，同時提出一個小思考題：侯氏制堿法和西方的索爾維制堿法有什么不同。教師則在后臺通過平臺自動記錄的學習數(shù)據(jù)及時掌握學生的學習動態(tài)，對學習積極的同學給予表揚，對于落后的同學則予以督促，做到了個性化、差異化指導。教師給學生預習的資料不限于視頻，還可以是文檔、PPT、動畫等多種形式。

③課堂學習+思考

以侯氏制堿法為例，教師可以以預習布置的思考題為切入點，在對比兩類制堿工藝的基礎上，詳細講述侯氏制堿法的工藝過程、產(chǎn)品、設備選用。邊講授邊可以在慕課堂上發(fā)布幾個小討論，如侯氏制堿法的原料可以從哪里獲取，現(xiàn)有設備是否可以用更高效的設備進行代替，針對學生的回答，再進行點評或答疑。學生也可在慕課堂的答疑區(qū)針對授課內容積極提問，若一個問題有較多同學提出，說明是共性問題教師可進行集中回答，同時也可鼓勵其他同學對提出的問題進行解答。討論結束后教師根據(jù)平臺記錄的學生回答問題情況，對學生情況進行記錄，掌握學習動態(tài)。

④課后復習+自省

以侯氏制堿法小節(jié)為例，教師在平臺上布置包含基礎性、進階型、高階性題目的階梯式作業(yè)以便對學生進行綜合考察，作業(yè)形式可以是文字、音頻、視頻等。課后基礎性題目可布置如侯氏制堿法理論主要產(chǎn)品是什么；進階性題目可布置根據(jù)課堂內容自主畫出整個工藝的流程圖并附上工藝條件；高階性題目則可以是若請你來改進侯氏制堿法工藝，哪些流程或設備是可以被簡化或替代的。對于高質量完成作業(yè)的同學進行表揚，對于應付了事的同學進行批評，要求他們重新完成。

(2)考核過程改革

傳統(tǒng)大學課程評價體系加入了平時成績部分，避免了一卷定分數(shù)的問題，但平時成績僅由出勤，作業(yè)等部分組成，無法對學生綜合素質進行考察，同時期末考試比例仍占70%，沒有完全跳出分數(shù)論的圈子。而基于大學慕課MOOC強大評價體系的混合式教學模式可以很好的解決上述問題，新評價體系下平時成績比重由30%增加到50%，新增了師生互動、生生互動、思考題問答、仿真模擬等環(huán)節(jié)，充分考慮學生的學習過程，對學生的協(xié)同、思考、實踐能力進行全方位評價，根據(jù)學生反饋該模式可以很好的展現(xiàn)他們的課堂表現(xiàn)，有益于課程的監(jiān)管。改革后的課堂評價體系如下表1所示，總體考核體系如表2所示。

表1 《化學工藝學》課程平時反饋評價表

表2 改革后課程考核體系組成

(3)混合式教學效果

筆者從去年開始開展了基于“大學慕課”MOOC的混合式教學。經(jīng)過一輪教學實踐，從學生反饋和教學效果兩方面都感受到了混合式教學有效改善了傳統(tǒng)教學模式的弊病。從MOOC平臺的引入，幫助了教師能夠從課前-課中-課后全過程掌握學生的學習動態(tài)，也讓學生突破了時間和空間的限制，能夠做到無障礙與教師交流，實現(xiàn)了學習的良性發(fā)展。同時借助平臺強大的數(shù)據(jù)收集和評價能力，可以讓教師通過多種方式掌握學生的實際學習情況，做到“因材施教”。

3.結語

在新工科背景下，筆者將大學慕課平臺引入化學工藝學教學過程中，進行了混合式教學改革。實踐發(fā)現(xiàn)通過引入大學慕課這一平臺后，可以實現(xiàn)課前提前預習，課中有效師生互動，課后學生自主復習的高效學習模式。通過觀察學生學習過程和問卷反饋結果發(fā)現(xiàn)，在該模式下大部分學生學習積極性提升明顯，充分激發(fā)了學習的主觀能動性，充分培養(yǎng)了他們的學習、思考、協(xié)同、實踐能力。我們認為該教學模式能夠很好的解決傳統(tǒng)工科類課程教學模式的不足，為其他工科類課程教學提供了一定參考。