“线上线下”混合式教学在化工原理实验教学中的应用*

王 娟，王国宏，卢莲英，魏先红，范 玲，郑 静

(湖北师范大学化学化工学院，湖北 黄石 435002)

《化工原理实验》课程是培养化工、制药等工科专业人才中一门重要的实践性核心课程，在新工科背景下传统的教学模式已经满足不了社会的需求。因此，对《化工原理实验》课程进行改革特别重要。“线上线下”混合式教学模式，通过“线上”丰富有趣的教学内容，促进学生独立应用书本理论解决实际问题；借助信息化手段对学生的问题进行收集和整理，让教师能够充分掌握学生的学习动态，并根据学生的学习情况调整教学重点、难点。课后，对学生的错误进行分析并在理论课上进一步讲解。“线上线下”混合式教学模式，利用信息化手段使教师和学生都更加有效地融入教学的全过程，增强了学生的专业兴趣，提高了学生的学习效率和积极性，加强了教师对教学过程的控制力，是提高教学效果的有效途径。

1 传统的《化工原理实验》教学中的问题

1.1 预习效果不理想

传统教学中的预习环节由于效率低下，只能让学生粗略地了解实验目的、原理、步骤等一般性问题，而这些一般性问题均为实验讲义内容[1]。由于缺乏实物参考，学生对于预习环节提出的操作性问题则难以回答。甚至在课堂上学生不知道如何利用基本原理处理实验中出现的操作异常、以及采用何种方法防止异常的发生，学生很少思考。所以，在传统教学的预习环节中学生思考的太少，预习报告千篇一律，让预习变成了抄写讲义，学生的学习积极性大大降低，甚至部分学生来到实验室对实验原理等基本问题都不清楚，对实验装置、设备更是完全不了解。例如在流体流动阻力测定的实验中，调节流体流量时，很多第一次进实验室的同学会去在涡轮流量计上去调节转速，这完全是预习不到位，对实验流程装置原理不清楚造成的。对老师而言，由于预习效果不明显，没有体现出差异，很难对学生的知识掌握情况进行判断，无法针对学生的学习情况调整实验教学过程中的重点和难点，从而不能达到预期的教学效果。

1.2 课堂效果有待改善

由于实验预习没有达到预期目的，教师无法掌握学生对知识的理解和应用能力，化工原理实验课程也只能采用填鸭式教学方式进行授课。按照先讲解、再演示、然后实验、答疑的固有模式开展教学，形成了“重理论、轻实验；重知识，轻能力”的教学格局[2-5]。在此模式下，由于学生对实验设备较为陌生，没有提前思考如何开展创新性实验，再加上课堂时间有限，学生几乎只有按照老师讲解的实验步骤去完成实验的时间；在实验过程中如遇到问题，要么立即求助于老师，要么无从下手。在传统的教学模式下，难以让学生体会到化工原理实验的乐趣，难以让学生掌握到化工装置操作的技巧，难以培养学生的创新能力。随着我校“应用型创新性人才培养”等教育观念的革新，实验教学方法如没有及时变革，将很难培养出具有创新能力和能够解决综合性工程问题的学生。

1.3 实验报告质量有待提高

化工原理实验报告通常是课后完成，由于实验数据繁多，计算过程枯燥乏味，工作量大，学生兴趣不高。比如流体流动阻力的测定实验，数据繁多，所涉及的物理量也特别多，计算过程繁琐，会使学生对课程感到厌倦。甚至有些实验需采用软件计算和画图等，就会发现一组同学都是用其中某一位同学的数据和图，完全是以完成实验报告为目的，达不到预期的教学效果。

2 “线上线下”混合式教学的特点及优势

“线上线下”混合式教学能够充分发挥学生的积极性，同时加强学生与老师之间的互动，能让教师及时把握学生学习动态；学生也极大地参与了教学全过程，提高了学习效率，加深了对知识的理解，培养学生自主学习、独立思考的能力，从而取得更好的教学效果[6]。

3 “线上线下”混合式教学应用于化工原理实验教学

在化工原理实验教学中引入“线上线下”混合式教学的方式，可以发挥“线上”教学内容直观、可重现、教学信息收集、整理便捷，“线下”教学互动性强、针对性强的优势，可以有效改善当前化工原理实验教学的现状，显著提高教学效果。

3.1 建设线上教学资源

化工原理实验具有特定的实验装置及操作步骤，虽然实验的基本原理相同，但由于其设备的差异化，现有的网络教学资源难以满足各个学校的特定教学需求。因此建设符合本校实际的线上教学资源是实现“线上线下”混合式教学模式的关键。线上教学资源应与线下教学互为补充，而不是线下教学过程的简单重复；同时应配套相应的预习和复习题目便于学生思考和提高；还应注重知识体系的完整性，便于学生再次学习。例如，对于气-汽对流传热综合实验可分成原理、设备及实验操作三个部分。其中，实验原理部分应结合实验装置进行讲解，便于学生能更深入地领会化工原理的内在本质，将有助于学生实验课前的预习和理论课学习成果的巩固。同时可借助于信息化手段，实验装置最好是配以动画，可以使学生更加深入的理解流程装置，预习起来不枯燥乏味，也可以提高同学的学习乐趣和增强对专业的热爱。

3.2 提升预习效果

采用“线上线下”混合式教学模式开展化工原理实验教学的主要目的是以丰富、形象的线上教学内容满足学生预习、复习的学习需求；通过信息化手段满足教师对学生学习情况的动态掌握，从而实现学生学习效果的提升。为消除预习报告的同质化，可以在线上教学资源中设置题库，在各个实验教学结束后给每位同学随机分配思考题目，尽可能避免题目的重复性，从而真实地掌握学生的学习情况。通过对线上预习报告的整理和分析，教师可以针对学生知识掌握的薄弱环节进行重点讲解。由于消除了预习报告的同质性，不再是简单地抄写实验讲义，学生必须主动思考，因此采用“线上线下”混合式教学模式将大大提升学生学习的独立性和积极性。此外，传统的预习方式学生只是在看讲义，看一个单一的流程装置示意图，而“线上线下”混合式教学可以利用线上教学资源，同学们可以看到真正的实验装置，教师也可以加上3D动画，学生能更加深刻地了解实验装置和整个实验过程，从而大大的提升了预习效果。

3.3 改变课堂教学模式

相对于传统的课堂教学方式，在“线上线下”混合式教学的课堂教学中教师可以根据学生的预习情况，合理调整教学节奏。课堂教学不应是单一的系统性讲解，也不应是简单的翻转课堂，而是快速的系统讲解+有针对性的重点讲解 + 疑难及创新性问题讨论多个环节的有效组合。如何调整上述环节的轻重比例，在有限的课堂时间内达到最佳的教学效果，是新形势下高校教师应具备的教学技能。例如在流体流动阻力测定的实验中，学生对基本理论的掌握相对容易，对流程装置的了解相对较少，可以适当压缩老师系统讲解实验原理的时间，多些时间来讲解流程装置和操作要点，课堂上多增加讨论环节和学生动手操作的时间；对于气-汽对流传热综合实验，学生通过线上学习，在线下实验课堂上教师可以先组织同学分组，一组讲解空气流程，一组讲解蒸汽流程。强调同学们在看流程时除了讲解两种流体在换热器中的流向外，引导学生了解两个流程中的设备和仪表，同时教师补充讲解为什么用这些设备和仪表。整个教学过程中，线上预习和线下实验课堂上通过教师和同学协作的讲解，学生印象会更加深刻，教学效果会更好。而对于精馏实验，由于设备较为复杂、基本理论也比较抽象，应适当增加重点讲解的时间。对于特别优异的学生，还可以开展开放性实验教学，让学生自己设计实验流程，验证实验条件和实验结果的内在关系，达到培养学生独立学习、灵活应用的能力。在此过程中教师则扮演提问、解惑的角色，教师可以针对学生的设计提出“为什么”，同时帮助学生顺利完成实验并对实验中遇到的问题进行解答。要实现以上的教学目标，学生必须具备较强的理论基础和对实验设备的初步了解，因此合理的线上教学资源以及完善的预习评价机制是线上、线下教学有机结合的必要保障。

3.4 考核方式

“线上线下”混合式教学强调学生自主学习，改革考核方式，调动学生自我学习的积极性，对提高教学效果是很重要的。传统化工原理实验教学中，实验成绩大多是平时成绩+期末考试成绩。而平时成绩又由预习报告、实验操作和实验报告三部分按照一定比例构成。在实验成绩中，平时成绩一般占50%左右，而预习报告存在简单抄写讲义的情况，分数差距不大，而实验报告由于多人一组，也存在抄袭现象。因此，实验平时成绩差别不大，85%的同学一般集中于80～90分之间，很难体现出学生实际的学习效果。期末考试成绩一般为闭卷考试，对于一门实验课程，闭卷考试并不能完全体现学生的学习效果。因为好多同学对于实验流程和操作要点都是在“死记硬背”，有的同学流程背的很熟练，真正的在流程装置里可能连阀门在哪里都不知道。因此，引入“线上线下”混合式教学后，考核方式除保留传统实验操作和实验报告之外，还增加了网上预习报告质量、课堂讨论及师生交流情况等作为综合评定的依据[5]。而对学生线上学习效果的主要评价措施是预习报告、课堂讨论及师生互动。期末考试也不再采用闭卷笔试，而是采用在实验室进行流程操作和现场口头答题的形式，这样就避免了学生“死记硬背”的现象。一般而言，考试成绩较高的都是线下自主学习强、勤于讨论和积极动手的同学。

4 结 语

经过化工原理实验“线上线下”混合式的教学实践，能充分调动同学们的积极性；增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。经过课堂讨论后，加深了学生对实验过程的印象，每位同学都能独立完成实验。与传统课堂教学相比，“线上线下”混合式教学借助于信息化技术来实现教师知识传授和学生知识内化在时间和空间上的调控，学生自主选择学习内容和安排学习进度，突破了时域性和地域性限制，加强了学生的动手、动脑能力，提高了学生的创新意识、创新思维和创新能力，在一定程度上实现了分层次教学和因材施教。化工原理实验“线上线下”混合式教学改革还存在一定的欠缺，如预习资源不丰富，预习主动性的不足及课中学生讨论的实效性和评价系统的完善性，实验竞赛的组织和实施等还有待于进一步探索和改善，以寻找出一种符合自己高校特色，适合化工原理实验工科教学目标的“线上线下”混合式教学模式。