混合式课程建设与教学在化学反应工程中的实施

程辉，曹星慧，贾爽，苗鹏杰*

  （新疆理工学院能源化工学院，新疆   阿克苏  843000)

摘  要：化学反应工程是化工类专业必修课，主要研究工业反应过程，涉及反应动力学、传递过程理论等。要求学生通过学习具备反应过程优化、反应技术开发和反应器设计的能力。本课程有着知识量大、面广、实践性强的特点，学生学习难度大，学习积极性不高，课内教学与课外活动脱节，教学效果不理想。基于教学实践中的痛点问题，开展了化学反应工程线上线下混合式教学的探索和实践，以学生为主体，引入过程性考核，学生课堂参与度提高，教学质量得到改善，为促进化学反应工程教学改革创新提供了借鉴和参考。

关键词：混合式教学；化学反应工程；教学设计；过程考核

中图分类号：G642

 作者简介：程辉（1988- ）男，汉族，湖北应城人，讲师，硕士研究生，新疆理工学院教师，研究方向纳米材料。

*通讯作者：苗鹏杰（1981- ）男，汉族，山东青岛人，副教授，硕士研究生，新疆理工学院教师，研究方向清洁能源催化转化。

基金项目：2023年度校级教育教学研究和改革项目“‘一流课程’目标下《化学反应工程》课程思政教学改革与实践”（PT-2023016），2021年自治区自然科学青年基金“Cu@SiO2纳米纤维气凝胶的可控负载及用于CO2催化转化研究” （2021 D01B42）

0 引言

2019年10月31日，教育部正式发布《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》[1]，对一流本科课程的建设内容和要求做了明确的阐述。同时发布了《"双万计划"国家级一流本科课程推荐认定办法》[2]，教学技术是新的教学生产力，教师信息素养的提升是积极贯彻“信息技术与教育教学深度融合”这一指导方针的重要基础，混合式教学已经成为推动高校课堂教学目标重构、教学方式变革、教学评价多元、教学管理数字化的必要路径。本文以化学反应工程课程为例，探索线上线下混合式课程改革过程中的教学设计和方法，发挥“混合式”教学模式在人才培养目标中的积极作用，实现以学生为中心的教育目标。

1 线上多环节教学模式

化学反应工程是化工类专业学生的一门重要必修课，课程设置为48学时，3学分，本课程综合性较强，需要具备物理化学、传递过程、数学等课程基本知识，同时实践性较强，侧重于培养学生利用理论解决实际工程问题的能力。针对疫情原因不能正常返校的学生，开展线上多环节教学模式，在网络资源建设、教学组织形式、教学方法等方面根据教学大纲进行了新的设计，如图1所示。

图1  线上多环节教学流程图

针对直播讲授环节，授课教师利用文字、图片、动画等进行知识点讲解，随堂发布练习，学生通过练习和互动交流来加深对每个知识点的理解，性格内向的学生也会通过线上平台积极发言提问，包括对教学的建议，这些都有利于增进老师对学生的了解，做到因材施教。通过观看视频，开展在线自测，线上数据反馈可以了解自己对基本概念、基本理论、计算题、工程分析和应用等问题的掌握情况。使学生主动将知识点内容串联起来，突出学生在教学过程中的主体地位[3]，教师在此过程中引导学生自主学习，培养学生的创新性思维。基于数据反馈的交互式教学，能有效提高教学效率和教学质量、促进教学模式创新。

2  线上、线下“混合式”教学流程设计

在线上多环节教学的摸索和实践基础上，开展化学反应工程线上线下“混合式”教学，重构教学内容，促进课堂教学的改革与创新。传统教学以教师为主体，教师是学生知识的单一来源，而以成果导向的OBE教学理念，要求以学生为中心，注重师生交流互动，将学习的主动权由教师转移给学生[4]。以智慧树平台为例，课前利用智慧树平台的金课资源，引导学生自主进行基础概念知识学习，授课老师通过学生的学情分析，确定讲授重点。课中，老师选取适宜的教学主题和内容，通过直播讲授、学生讨论、提问总结加深重点内容的理解，利用丰富的课堂互动工具，组织、调动学生的课堂参与度。课后，教师发布开放式作业，将线上学习成绩作为考核的一部分，学生通过自主查阅相关资料、小组合作等方式完成，实现对所学知识的灵活运用，同时进一步提升学生的学习积极性和主动性。基于线上资源自主学习让课堂成为思维、观点充分展现的场所[5]，形成“师生共荣”的和谐课堂，如图2所示。

图2  线上、线下“混合式”教学流程图

采用线上、线下“混合式”教学模式，转变学生学习思维。教师教学方式更灵活多变，例如：各种反应器型式、操作方式、单一反应相关计算等内容可作为自学内容。课堂教学从枯燥的讲授，转变为教师引导、学生反馈学习体验的互动式教学模式。教师合理设计开放性问题，调动学生参与教学活动，学生利用网络资源收集相关材料进行调查研究，从被动学习转变为主动思考。

“混合式”教学模式下，教师面临更多的机遇和挑战。传统教学中老师把课程内容以多年积累保持不变的方法讲授，进而让学生掌握相应的知识和理论。然而随着优质教育资源普及化，学生获得知识的渠道更加多样化，信息来源更加丰富。教师必须不断提升自身素质，以科研反哺教学，将能力培养融入知识传授；不断更新教学方法和教学手段；充分发挥智慧教学工具优势，将优质教学资源融入教学设计，依据线上数据检验教学效果，实时动态调整教学进度和内容，在课程中发现瓶颈，分析感悟，解决困惑；让学生对来到课堂充满期待。

3 智慧工具在“混合式”教学中的应用

化学反应工程在线上、线下“混合式”教学实践过程中，采用以智慧树、雨课堂、慕课等智慧教学工具为辅助，实现教学全过程高效、便捷、智能的记录，信息化教学资源和平台的强大优势，使线上、线下"混合式"教学模式更加多样化。课前通过本地上传或引用智慧树平台AI资源库，明确课程的学习内容、学习方式，及其他具体自学要求。根据学生自学的情况，有的放矢地安排教学重点和难点。在“混合式”教学中，教师的角色发生了显著变化，从课堂“主角”转变为教学的组织者、课堂的引导者及学习的协助者[6]，通过课堂互动、收集学习反馈、调整授课节奏、构建知识体系，帮助学生在有限的时间实现学习效果的最大化。

以化学反应工程“混合式”教学为例，该课程包含大量的理论性概念知识、复杂的公式和推导，传统课堂学生很难长时间集中注意力，思维并不能跟随课堂节奏，学习积极性下降，无法达到预期教学目标。通过使用智慧教学平台，挖掘线上、线下教学的优点，使授课节奏松弛有度，实现传统讲授到有“温度”的课堂。根据学生的专注程度，调整与学生的互动方式。例如：每讲解完一个知识点就设置一道概念题或讨论题，通过抢答或者投票形式发布，对回答正确的学生给予多种形式的奖励，激发学生参与的热情。通过激励学生参与课堂互动，保持主动学习状态，使学生真正成为课堂教学的主体。根据智慧教学工具实时记录反馈学生的学习数据，教师能不断优化教学设计，实现数据驱动的教与学。基于上述数据记录使得线上考核、互动、讨论答疑等教学环节更高效快捷。智慧教学工具为课前预习、课堂讨论、课后复习、掌握学生自主学习情况，开展学习管理和监督提供了更多方法和途径。

4 注重过程考核，使考核多元化

考核的目的是考察教学效果，检验学生对知识的掌握程度，在考核过程中实行过程性的多元考核方式，如表1所示，将线上环节、线下考察环节紧密结合，有利于更全面的反映学生学习情况。信息化教学工具在过程考核中也能发挥重要作用，利用试题资源库、设置、分数和完成时间，即可实现阶段性的线上考核。利用课前几分钟进行一些小测验，能有效帮助学生复习与巩固上次课所学的内容；每章进行一次在线测评，帮助学生巩固建立知识间的联系，教师也能及时掌握、分析学生的薄弱环节，及时调整授课方法，更大限度的根据学生状态开展教学。与传统的线下教学相比，“混合式”教学强调的是自主学习及小组合作式的学习，更重视评价的全面性、差异性。 

表1  化学反应工程的考核结构表

一流课程要求学生所学知识具有创新性和挑战度，能力和素质能解决复杂问题，过程考核能引导学生重视平时的积累、思考和创新，避免学生为期末考试而突击学习。智慧教学工具为过程考核提供了有力支持，能即时对学生的互动次数、测试分数和参与讨论的数据进行统计分析，使教师对学生综合素质的评价更客观合理，真正通过考核有针对性地调动学生的积极性和主动性。

5 存在的问题

当前化学反应工程课程线上、线下“混合式”教学模式处于摸索阶段，教学实践中还存在很多问题有待完善。如何合理设计线上、线下教学内容、分配教学时间；如何扬长避短发挥线上线下两种教学方式的优势获得更好的教学效果，还需进一步实践和改进。教师也应注意学生在各环节学习状态的比较，注重个性化差异 ，如何有效调动自律性较差的学生学习的积极性，提高他们自主学习的能力还有待探究。利用线上、线下"混合式"教学，有效地开展过程考核，培养学生的综合素质和能力，还有待深入研究和不断完善。

6 结束语

探索线上线下、课内课外深度融合的混合式教学，以实现“价值塑造、能力培养、知识探究”三位一体的教学目标。满足新时代人才培养要适应发展需求、产教研深度融合，课程的教学应具有创新性，紧跟产业发展。通过校企合作、对接企业需求，锻炼学生的实践创新能力，构建课程教学新体系。打造师生有情怀、课程有深度、学生有目标、教学有依据的优质化学反应工程课程。对促进化学反应工程教学模式的改革创新及课程教学质量的提高，具有重要的理论与实践意义。

参考文献

[1] 张良力,王斌,陈华丽,陈赟.电气专业导论研讨课教学设计与课程实施[J].教育教学论坛,2021(25):124-127.

[2] 贺孝梅,宁芳,曹曼.线上线下混合式一流课程建设探析 —以设计材料与工艺课程为例[J].中国现代教育装备, 2020(15):63-65.

[3] 洪南龙,何运兵.基于OBE理念的成果导向教学模式在《化学反应工程》课程中的教学探索[J].广东化工, 2020, 47(21):156-157.

[4] 黄丽华,王跃方,曲激婷,等.材料力学课程线上线下"混合式"教学模式的改革与实践[J].高教学刊, 2021, 7(19):126-129.

[5] 张倩,马秀鹏.后疫情时期高校混合式教学模式的构建与建议[J].江苏高教, 2021(2):93-97.

[6] 陈人杰,郭兴明,郁亚娟.基于混合式教学法的计算材料学系列课程教改实践[J].中国材料进展, 2021(12) :1015-1022.