整合式理論下化工虛擬教研室建設的挑戰及實現路徑

史春薇，王嬋，伍永福，毛迪銳，王衛強，楊占旭

1 遼寧石油化工大學石油化工學院，遼寧 撫順 113001

2 內蒙古科技大學能源與環境學院，內蒙古 包頭 014017

3 北華大學林學院，吉林 吉林 132013

黨的二十大首次將“推進教育數字化”寫進黨代會報告，標志著教育數字化已經成為普遍共識、共同任務。虛擬教研室建設是教育部深入貫徹全國教育大會精神和《中國教育現代化2035》的有力舉措，為廣大一線教師打破時空限制開展高質量教研活動提供平臺，為破解高?；鶎咏虒W組織發展的瓶頸、激發基層教學組織活力帶來積極影響。

2023年，懷進鵬部長在第23屆中國國際教育年會講話中提及：全面深化數字教育合作，推動教育現代化。虛擬教研室正是利用現代化、信息化手段有效擴大優質教育資源覆蓋面，合作提升師生數字素養和能力，能夠更好地實現教育高質量發展。謝勁等[1]從智慧平臺建設、教師素養提升、資源共建共享、制定保障機制等角度提出虛擬教研室的建設路徑。戰德臣等[2]以計算思維導論虛擬教研室(CTV)為例，介紹了基于協同教研的虛擬教研室建設案例，認為虛擬教研室建設必將對高校教師教學和研究水平以及高校教學管理與專業建設水平的提升產生重要的影響。

積極探索虛擬教研室的發展規律、發展機理及如何發揮虛擬教研室的最大功效，成為現階段虛擬教研室發展和研究的重要任務。

1 整合式理論

1.1 理論的提出與發展

整合式理論屬于心理學范疇，由美國著名心理學家加涅提出，將其應用到教學中是根據教學目標將教學內容拆解成不同主題，把原本獨立的課程資源整合在一起[3]。本文依據化學工程、材料化學、化工材料等專業重實踐的特點[4,5]，側重學科之間的跨區域、跨行業、教學資源、教學方法等的“整合”。

1.2 理論的內涵

整合式教學可以打破學科、專業和課程之間的壁壘，以虛擬教研室為載體將化工類教學研究進行教研模式、指導方式、平臺資源的整合式創新，構建虛擬教研室的有序結構，發揮智慧教研在化工類應用型人才培養中的作用。

2 化工類整合式虛擬教研的挑戰

2.1 模式創新整合不足

傳統的教研模式是以“會議式”的匯報交流為主，直接將自己的教學實踐、教學經驗和教學成果拿出來分享，而對于不同類型的學校、不同教學目標的課程、不同基礎的學生應該如何開展分層式教學，沒有進行整合分析與總結。這就導致傳統教研活動后，參與學習的教師采用“全選-復制-粘貼”的方式將其他學校的教育教學經驗直接照搬照抄地應用到自己的課程中，效果很難盡如人意。

以培養適合“新工科”需要的應用型化工人才為出發點，充分利用交叉學科的教研模式發展化工學科。這種整合依靠傳統教研的一人、一系之力，難以完成。因此，虛擬教研需要整合多學科教研模式，創新智慧化教研模式，提高參與教研活動的教師共同體的整體教學能力，形成良性的教研團體生態圈，達成共贏的局面。

2.2 師資配置整合不足

針對整合的工程任務的不同主題需要匹配多方師資給予指導，構建包括高校思政教師(工程倫理意識培養)、理論課教師(工程理論知識講授)、高校實訓課教師(模型環節操作)、實踐基地工程師(真實工程操作)、研究院所導師(生產流程設計、創新)等在內的多師共同體。同時，由于教師指導環節與工程任務匹配，因此參加相關大學生工程技能競賽可以更直接地檢驗學生工程實踐能力的提升，最終形成基于競賽驅動的教師-學生-教學目標的網狀鏈接。在傳統教研室中，單依靠一個專業、學院很難完成教學目標，因此虛擬教研室需要整合思政教師、理論教師、實訓教師、實踐工程師、科研導師等多維師資，構建新型教學指導方式。

2.3 資源智能整合不足

化工涉及化學、物理、數學、機械、安全、計算機等學科，涵蓋內容非常廣泛，典型特性就是多學科交叉融合。應對新工科發展需求，化工領域正在發生翻天覆地的變化，與物聯網、大數據、云計算、人工智能等新技術加速融合。

化工是工程性、操作性極強的應用學科，傳統教研資源欠缺這些新技術的智能整合，各方面的智能資源由于不同單位平臺使用權限的限制，沒有真正發揮作用，教學研討只是展示圖片、演示視頻等，沒有整合到虛擬教研室平臺上，無法真正實現資源共享共建，難以推動化工設計生產向智能預警、智能生產、智能安全的方向發展。因此，虛擬教研室平臺需要整合虛擬仿真、虛擬現實、新形態教材等智能化教學資源。

3 整合式虛擬教研室的實現路徑

3.1 創建虛擬教研跨界模式——設計中心、有機融合

第一，開展多維教研活動，發揮“傳幫帶”作用。

虛擬教研室要強化線上教學研究，利用更多智能化方式、打破時空限制開展多維度的教研活動。例如塔里木大學牽頭建立的化工虛擬仿真教研室[6]，通過“院企合作”、共建聯合實驗室等形式，采用直播、“線上+線下”等不同方式組織教學活動。南京曉莊學院的高校無機化學虛擬教研室[4]，依托信息化技術構建網上交流論壇和教師個人空間，教師可將自己設計的教案、制作的課件、教學心得、教學隨筆等上傳發表并與團隊成員討論，營造活躍討論與和諧交流的氛圍。

第二，整合全產業鏈資源，構建“課程群”圖譜。

遼寧石油化工大學，依托石油化工行業特色，整合現有石油開采、油氣儲運、石油煉制、化工產品加工、高分子材料和復合材料制備等課程，構建石化“全產業鏈”課程群[5]，繪制化工工程教育全過程的課程地圖，構建課程群知識圖譜，充分挖掘石油化工領域大國工程、校友榜樣等思政元素融入知識圖譜，為化工行業一流本科人才培養提供強有力的保障。

3.2 構建虛擬教研進階指導——貫穿全程、層次遞進

虛擬教研室成員來自于不同單位、不同專業、不同行業、不同行政區域，具有不同的年齡和特長，因此整合教學內容的側重點也必然存在差異，這就需要虛擬教研活動貫穿課程教學的始終。

第一，協同多元教師團隊，構建課程思政案例。

課前集體教研，由專業教師、思政教師和企業專家協同，將與教學內容緊密聯系的工程項目融入思政元素。例如，遼寧石油化工大學“材料復合原理”虛擬教研室，教學團隊由專業教師、思政教師、工程導師、實驗教師和創業導師組成。教學團隊協同跨界挖掘西氣東輸工程管道材料由依賴進口到國產化過程中材料人銳意創新的事跡，構建課程思政案例。在課堂上，結合西氣東輸工程材料應用要求，學生分組利用國家級虛擬實驗平臺完成由金屬材料到復合材料的設計，親身體會設計師的艱苦，基于“一塊磚”精益求精的雷鋒精神培養學生的工匠精神。同時，科研導師通過到教室、真人出鏡、虛擬現實等形式講解管道材料設計的國際前沿內容，讓學生了解材料國產化的道路任重道遠，培養學生的專業使命感[6]。課后將虛擬仿真實驗、課后作業、工程訓練、企業實踐等環節整合，教研團隊通過虛實結合的練習鞏固提高學生課堂所學知識。

第二，貫通課內課外設計，建立遞進競賽指導。

以課程設計為核心，整合化工專業相關課程鏈，以大賽為主線，建立遞進式虛擬教研競賽指導模式(圖1)。貫通一二課堂，虛擬教研團隊教師參與到遞進式競賽指導中，做到各司其職，使每一位教師都真正參與到指導環節中，接觸學生、了解學生、指導學生，最終映射到每組的課程設計作品上。讓學生從“覺得什么都不會”到“材料設計我也行”最后到“國賽我參加，還想做得更好”。將學生作品納入教學資源庫，形成教學閉環，同時由創業導師指導優質項目進行創業實踐。目前已有多名學生創立科技公司，通過石油化工相關項目踐行科技報國理念。

圖1 雙課堂貫通的虛擬教研進階指導方式

3.3 共享虛擬教研線上資源——高度集成、一鍵可達

第一，資源整合，協同使用。

成員單位的所有資源包括虛擬仿真實驗、虛擬現實模擬、新形態教材、慕課等，都整合在簡教云、摩課云等平臺上，共享用戶權限，徹底打破校際、學科、行業間的壁壘。例如遼寧石油化工大學國家級虛擬實驗加氫裂化虛擬仿真實驗，目前已經向虛擬教研團隊成員單位開放了實驗使用權限。三年來，2000余名外校學生使用了本實驗并提高了實踐操作能力。相關授課教師也將虛擬仿真實驗與課程內容協同，獲得第3屆全國高校教師教學元宇宙數字化技術創新大賽全國總決賽一等獎。

第二，軟硬兼顧，輻射全國。

整合式理論下化工虛擬教研共享節奏清晰，混而不雜。對學生來說教學資源一鍵可達；對教學團隊來說后臺可以隨時分析數據、進行教學研究[7]。例如西安交通大學與兄弟院校教師高頻次、創新性開展備課、研討、資源建設等合作交流，建設智慧教室710間，擁有全周期線上線下教學平臺、服務全國的高性能課程直播/點播平臺，支持全校課程在線觀摩、指導、交流和研討，幫助教師改進教學方法，提高教學質量，為在線教研、評估提供軟硬件支持，保障各類虛擬教研室的教學研究活動。

4 整合式虛擬教研室的建設成果

2018年，在遼寧省校際交流教研項目的組織框架下，遼寧石油化工大學石油化工學院聯合中國石化撫順石油二廠、內蒙古科技大學、營口理工學院、黑龍江科技大學等成立了專注于“化工類專業教育教學研究與改革”的教改協作小組，針對教學內容、教材建設、教學成果凝練等工作開展深入研究。為便于交流討論，2019年增設了微信研討群和QQ資源群。為提高運行效率，虛擬教研室于2020年自主開發了基于云端平臺的學程導航系統?；ゎ愄摂M教研室以“多信息平臺”為支撐，圍繞“整合式”這一主體，基于產教融合的特色教研活動打造虛擬教研室運行生態，如圖2所示。

圖2 “整合式”虛擬教研室工作模式

“整合式”虛擬教研室工作模式包含了虛擬教研活動需要涉及的技術支持、平臺集成、教學方式、組織架構、進階模式、智慧教學等多個層面，從技術整合到方式整合，為地方院校虛擬教研室的建設提供了可復制、可推廣的工作模式。

經過三年多的系統運行，虛擬教研室在培養理念、培養模式、培養環境等方面開展了積極探索，有效提升了化工類專業的人才培養質量。虛擬教研室協同教研成果獲得遼寧省本科教學成果一等獎1項、二等獎1項，獲批教育部協同育人項目1項、省級教改項目20余項，發表教改論文8篇，獲得國家級教師教學競賽獎勵6項，1人獲評遼寧省本科教學名師、1人獲評遼寧省優秀教師，指導學生參與各類競賽獲得省級以上獎勵50余項。2023年，材料專業人才培養模式改革虛擬教研室獲批遼寧石油化工大學虛擬教研室建設項目。

5 結語

加強基層教學組織建設，全面提高教師教書育人能力，是推動高等教育高質量發展的必然要求和重要支撐，虛擬教研室是信息化時代新型基層教學組織建設的重要探索，整合式理論為虛擬教研室建設提供了很好的理論視角和實踐指導，必將為推動基層教學組織改革、提升化工類應用型人才培養質量貢獻重要力量。