工科實驗實踐課程教學(xué)改革研究

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摘要：針對特殊情況下如何提升實驗實踐課程線上教學(xué)質(zhì)量的問題，從教學(xué)大綱修訂、教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)過程設(shè)計及課程考核方案等課程全過程研究了實驗實踐課程線上教學(xué)改革方案。并將其應(yīng)用于“企業(yè)實訓(xùn)”課程在線教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。初步形成了基于PBL-TBL融合的“導(dǎo)學(xué)-自學(xué)-評學(xué)-質(zhì)疑-總結(jié)-提升”的線上教學(xué)模式，并構(gòu)建了全過程、多方位的課程考核方案。為實驗實踐課程線上教學(xué)提供了參考案例，對推動實驗實踐課程線上線下混合教學(xué)改革具有參考意義。

關(guān)鍵詞：線上教學(xué)；實驗實踐課程；企業(yè)實訓(xùn)；輕化工程

前言

新冠病毒肺炎疫情的爆發(fā)新冠病毒肺炎疫情的暴發(fā)，給人們的社會生活帶來了巨大的影響，對各級學(xué)校正常教學(xué)活動的開展更是帶來了巨大的挑戰(zhàn)。為了響應(yīng)教育部關(guān)于“停課不停學(xué)、停課不停教”的號召，在最大程度上確保教學(xué)計劃的順利完成，大部分高校均積極探索新形勢下新的教學(xué)模式與方法，大量課程不得不從線下教學(xué)轉(zhuǎn)向線上教學(xué)[1]。實驗實踐教學(xué)是高校教學(xué)的重要組成部分，是承載著將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)環(huán)節(jié)，是加速學(xué)生掌握和運用專業(yè)知識的過程，是培養(yǎng)大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的重要方面；對提高學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、獲取新的知識等能力及增加團隊協(xié)作能力、溝通能力、社會責(zé)任感等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，有著不可替代的作用[2]。“新工科”建設(shè)啟動以來，加快實驗實踐體系教學(xué)改革，是各高校加強大學(xué)生創(chuàng)新思維能力與實驗實踐能力的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的實驗實踐能力和創(chuàng)新能力，確保人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要舉措[3-4]。但是，實驗實踐課程具有專業(yè)性強、內(nèi)容范圍廣、探索性強、實踐性強等特點，且需要使用實驗設(shè)備，具有時間、空間局限性、現(xiàn)有慕課資源少，如何在保證教學(xué)效果和育人質(zhì)量的基礎(chǔ)上，在線上開展實驗實踐課程教學(xué)，是對每一位任課教師的挑戰(zhàn)[5]。鑒于此，本文針對線上教學(xué)及實驗實踐課程的特點，對工科實驗實踐課程線上教學(xué)模式進行了探索，旨在對特殊情況下開展線上實驗課提供案例參考。未來線上與線下混合教學(xué)或?qū)⒊蔀橐环N教學(xué)新常態(tài)[6]，相關(guān)探索對開展“后疫情時代”線上線下結(jié)合的實驗實踐課程改革具有一定借鑒意義。

1優(yōu)化課程教學(xué)大綱，重構(gòu)課程內(nèi)容

與傳統(tǒng)的線下實驗實踐課程的教學(xué)不同，線上實驗實踐教學(xué)過程中，學(xué)生無法使用必要的實驗設(shè)備，學(xué)生學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)氛圍、自制力要求及教師教學(xué)方法等均會發(fā)生較大差異[7]。線上教學(xué)時學(xué)生不能在實驗室面對具體實驗儀器、材料上課，主要通過老師的課件和講解來了解具體的試驗方法；教師如果簡單復(fù)制傳統(tǒng)實驗實踐教學(xué)過程中的課程大綱和教學(xué)內(nèi)容，則容易導(dǎo)致對線上教學(xué)不適應(yīng)、線上配套資源不足、線上實驗教學(xué)項目的系統(tǒng)性不足、線上仿真實習(xí)系統(tǒng)的缺失等問題，難以達到良好的教學(xué)效果及課程目標(biāo)，確保人才培養(yǎng)的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)[8-9]。所以，任課教師應(yīng)該深入分析線上教學(xué)的特點和難點，圍繞課程目標(biāo)重新修訂教學(xué)大綱，在確保基本教學(xué)要求的基礎(chǔ)上對課程進行重構(gòu)。比如，科學(xué)地選取、整合教學(xué)內(nèi)容，將理論課傳授的工藝流程、技術(shù)要求，進一步延伸到企業(yè)運營、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品流通、環(huán)境保護等實際生產(chǎn)場景，并通過優(yōu)化實驗項目的設(shè)置和呈現(xiàn)模式，盡可能全面地呈現(xiàn)實踐場景。讓學(xué)生可以在線上教學(xué)中集中有限精力，攻破、領(lǐng)會實驗內(nèi)容的重難點，力求精準(zhǔn)簡潔，使用簡單省力的方式，將復(fù)雜的知識、實踐的經(jīng)驗、科學(xué)的素養(yǎng)傳授給學(xué)生，在不影響教學(xué)目標(biāo)達成和培養(yǎng)質(zhì)量的基礎(chǔ)上實現(xiàn)真正的高效教學(xué)。

2重構(gòu)課程教學(xué)過程，開展課程全過程改革

2.1打造多視角的在線教學(xué)資源，提升課程“可視化”教學(xué)效果

線上開展實驗實踐教學(xué)，最核心的瓶頸問題是如何將學(xué)生“看得見、摸不著、聞不到”的實驗操作、實驗現(xiàn)象、反應(yīng)過程等更加客觀、感性地傳遞給學(xué)生，能在最大程度上幫助學(xué)生理解、體會、領(lǐng)悟相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。任課教師在開展線上教學(xué)設(shè)計過程中，應(yīng)該主動挖掘與課程相關(guān)的虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)情況，將跨學(xué)科、多領(lǐng)域的虛擬仿真實驗教學(xué)與課程內(nèi)容相融合，加強課程教學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計，提升學(xué)生在教學(xué)過程中的互動效果的同時，通過借助現(xiàn)有的虛擬仿真實驗項目，幫助學(xué)生加強對課程內(nèi)容的理解，幫助學(xué)生加強知識面的拓展，在最大程度上提升學(xué)生學(xué)習(xí)深度和廣度。任課教師也應(yīng)該打破傳統(tǒng)的觀念，充分利用各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和直播平臺，積極化身“主播人員”，與職業(yè)網(wǎng)絡(luò)直播工作者加強溝通和交流，細化實驗操作流程，精心設(shè)計網(wǎng)絡(luò)直播腳本；特別是對于持續(xù)時間長的實驗內(nèi)容、難度較大的關(guān)鍵步驟操作過程，要進行科學(xué)的解構(gòu)、重組，通過多組分階段的實驗聯(lián)合演示，確保直播教學(xué)的連續(xù)性。在直播演示的過程中，要注意加強與學(xué)生的線上課堂互動，精心打磨直播臺詞，要基于實驗演示情況，形象描繪實驗現(xiàn)象，結(jié)合引導(dǎo)式、啟發(fā)式的解說，幫助學(xué)生在腦海里形成實際操作的感官印象，提升教學(xué)互動的現(xiàn)場感、即時感。此外，針對專業(yè)性強、操作難度大、對課程目標(biāo)支撐力度大的精品實驗，應(yīng)該錄制專門的指導(dǎo)視頻，在點播期間強調(diào)各實驗項目之間的關(guān)聯(lián)性，引導(dǎo)學(xué)生在視頻學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)過程中加強邏輯思維梳理，提升實驗課程的整體實驗效果。對于理解難度大、難以安排實體實驗演示又無虛擬仿真實驗項目支撐的實驗內(nèi)容，可將實驗操作過程、操作注意事項、實驗原理、控制要點等內(nèi)容通過動漫進行演示，不但可提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，幫助學(xué)生克服專注力不足的問題，還有利于學(xué)生加深對實驗原理的理解。

2.2整合優(yōu)化教學(xué)組織過程，構(gòu)建多樣化的在線教學(xué)模式

教師要深刻認識到在線實驗實踐教學(xué)與傳統(tǒng)實驗實踐教學(xué)差異性，堅持“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向”的教學(xué)理念，充分整理教學(xué)資源，整合優(yōu)化信息化工具使用，對教學(xué)方法進行創(chuàng)新性設(shè)計，積極探究BOPPP、PBL、TBL等教學(xué)模式在線上實驗實踐教學(xué)的實現(xiàn)途徑，針對各個教學(xué)環(huán)節(jié)采用靈活的教學(xué)方法，從全過程、多方位幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)效果。要突破傳統(tǒng)教學(xué)中一般采用“教師講授基本原理和操作方法—學(xué)生自主線下完成實驗操作（教師隨機指導(dǎo)）—學(xué)生課后完成實驗報告”的教學(xué)方法，系統(tǒng)優(yōu)化“課前導(dǎo)學(xué)—課中教學(xué)—學(xué)生自學(xué)—課后拓展/考核”的線上教學(xué)組織過程[10-11]。加強課前導(dǎo)學(xué)，提前1~2天向?qū)W生推送預(yù)習(xí)資料，引導(dǎo)、監(jiān)督學(xué)生要自學(xué)完成相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)，系統(tǒng)了解課堂教學(xué)過程；同時教師要完成基本學(xué)情分析，以支撐課堂實施方案的設(shè)計。提升在線教學(xué)的多樣化設(shè)計，結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，通過單向廣播、視頻會議、網(wǎng)絡(luò)視頻和翻轉(zhuǎn)課堂等模式[12]，開展PPT講解、視頻點播、直播演示、隨機提問、隨堂測驗、投票統(tǒng)計、課件分享、聽取學(xué)生報告等教學(xué)活動；針對具體教學(xué)內(nèi)容的特點，結(jié)合擬采用具體教學(xué)模式，科學(xué)選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)平臺，優(yōu)化不同平臺的使用方式和時機，努力提升學(xué)生在線參與度、專注度。加強學(xué)生自學(xué)及拓展提升的監(jiān)督，要科學(xué)布置學(xué)生完成演示視頻的復(fù)習(xí)、資料搜集與拓展、完成實驗報告的整理等任務(wù)，重點需要解決對學(xué)生的學(xué)習(xí)進度監(jiān)督、在線解答學(xué)生提問、實驗報告搜集、及時做好學(xué)習(xí)效果評價等問題。

2.3優(yōu)化考核方案，提升全過程考核能效

課程考核是課程建設(shè)和教學(xué)工作的核心環(huán)節(jié)，是檢驗大學(xué)生課程學(xué)習(xí)質(zhì)量最主要的方式，對督促和引導(dǎo)學(xué)生專心學(xué)習(xí)、幫助教師改進教學(xué)、推動課程建設(shè)、提高教學(xué)質(zhì)量等均有重要意義[13]，在線上教學(xué)過程中，科學(xué)構(gòu)建多樣化、多方位、多角度、全過程的考核方式，提高考核結(jié)果的客觀性，對進一步引導(dǎo)學(xué)生加強自主學(xué)習(xí)，提升學(xué)習(xí)效果具有重要促進作用。

3“企業(yè)實訓(xùn)”線上教學(xué)實踐

（1）課前準(zhǔn)備。

“企業(yè)實訓(xùn)”輕化工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，由于疫情原因，部分同學(xué)未能到工廠開展學(xué)習(xí)，只能進行線上教學(xué)。為了順利開展各項教學(xué)工作，以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，深入梳理往年實習(xí)內(nèi)容，全面修訂了教學(xué)大綱、課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求及教學(xué)方案（表1）。根據(jù)教學(xué)大綱，系統(tǒng)研究各個章節(jié)知識的特點，開展線上教學(xué)資源建設(shè)，優(yōu)化了授課PPT、錄制了企業(yè)生產(chǎn)視頻、收集了各種制革工藝動漫視頻和專家演示及講座視頻，設(shè)計了“制革脫毛生產(chǎn)實訓(xùn)及脫毛效果可視化監(jiān)測虛擬仿真實驗”“珍貴裘皮高值化染色工藝虛擬仿真實驗”在實習(xí)過程中的使用方案，為開展線上可視化教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

（2）教學(xué)實施。

創(chuàng)造性構(gòu)建了PBL-TBL融合導(dǎo)向的“公司-部門式運行”的課程管理模式，結(jié)合“導(dǎo)學(xué)-自學(xué)-評學(xué)-質(zhì)疑-總結(jié)-提升”等教學(xué)環(huán)節(jié)的具體特點，靈活采用各種信息化平臺，提升教學(xué)活動的執(zhí)行效果（表2）。“導(dǎo)學(xué)”，在每個階段上課前2天，通過教學(xué)平臺分享基本學(xué)習(xí)任務(wù)目錄、課程要求及復(fù)習(xí)大綱，提醒同學(xué)們完成相關(guān)知識的復(fù)習(xí)，同時在教學(xué)平臺上傳學(xué)習(xí)視頻包，為課堂教學(xué)做好準(zhǔn)備。“自學(xué)”，教師通過騰訊會議，以PPT演示講授的形式講解課程基本內(nèi)容，布置階段任務(wù)主題、具體要求及時間節(jié)點；并要求同學(xué)們獨立完成虛擬仿真實驗項目、教學(xué)視頻后，用1~2句話總結(jié)描述每個視頻的主要內(nèi)容，以敦促學(xué)生認真、高質(zhì)地完成視頻的學(xué)習(xí)；然后，以小組的形式完成階段任務(wù)，按照公司-部門的形式完成小組成員的崗位設(shè)置、具體分工，小組成員之間相互分工合作、相互監(jiān)督，通過教學(xué)群、教學(xué)平臺等及時提出疑問、開展交流，彌補線上教學(xué)教師難以做到在線監(jiān)督的不足，營造同學(xué)們“企業(yè)實訓(xùn)”氛圍。“評學(xué)”，同學(xué)們在同學(xué)們完成每個學(xué)習(xí)階段的任務(wù)后，在線組織階段成果分享、交流，邀請一線生產(chǎn)的技術(shù)專家，從實際生產(chǎn)的角度對同學(xué)們的匯報進行點評，幫助同學(xué)們理解制革各個工段在實際生產(chǎn)過程中的具體情況。“質(zhì)疑”，同學(xué)們在聽取專家點評后，積極開展小組討論，分析先前工作的優(yōu)點和不足，形成改進方案，并及時搜集資料，激發(fā)工程思維和創(chuàng)新思維，進一步完成小組報告的修改。“總結(jié)”，各小組成員積極開展互評，幫助成員開展自我剖析，在小組整體表現(xiàn)、各個成員的表現(xiàn)等層面總結(jié)得失。“提升”，在小組交流、互評等環(huán)節(jié)中，同學(xué)們積極加強互相學(xué)習(xí)，積極改進，努力提升自我。

（3）課程考核。

如圖1所示，此次線上“企業(yè)實訓(xùn)”構(gòu)建了全過程、全方位的課程考核方案，課程成績由課堂表現(xiàn)、階段成果、課程總結(jié)等三部分組成，分別占課程總成績的25%、45%和30%。課堂表現(xiàn)主要是加強課堂日常運行管理，由日常考勤、課堂互動、學(xué)習(xí)效率等三部分組成，加強課堂教學(xué)的全過程管理，營造更良好的在線課堂氛圍。階段成果，是課程考核的重點部分，每個階段的成績主要有小組階段匯報、小組階段報告、個人階段報告及小組成員階段互評等部分組成。針對每個階段學(xué)習(xí)內(nèi)容的具體特點動態(tài)制定的評分標(biāo)準(zhǔn)進行評分（表3），通過教師評價、小組互評等方法進行評分，得出每個階段的成績。加強小組間、小組內(nèi)部的良性競爭和監(jiān)督學(xué)習(xí)引導(dǎo)，最大程度避免渾水摸魚的現(xiàn)象，激勵同學(xué)們積極參與完成各項階段任務(wù)。在課程結(jié)束后，每個同學(xué)要完成個人學(xué)習(xí)總結(jié)報告，重點考查報告內(nèi)容的完整性、主題明確性、邏輯緊密性、條理清晰性、觀點新穎性、工程意識性等，引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)知識進行梳理、總結(jié)和提升。通過上述措施，同學(xué)們高質(zhì)量地完成了制革廠生產(chǎn)線設(shè)計、制革各個工段生產(chǎn)組織管理方案設(shè)計、制革廠污水處理廠的設(shè)計及制革關(guān)鍵材料研發(fā)方案設(shè)計等階段任務(wù)過程中，鍛煉知識運用能力，較全面地了解了實際生產(chǎn)過程中涉及的工廠建設(shè)、生產(chǎn)管理、成本控制、污染防治等關(guān)鍵問題，提升了學(xué)生的工程思維和能力，鍛煉了創(chuàng)新意識，達到了既定的課程目標(biāo)。

4總結(jié)

從教學(xué)大綱修訂、教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)模式設(shè)計、課程考核等環(huán)節(jié)探討了實驗實踐課程在線教學(xué)的改革思路和實施方案，并將其應(yīng)用于“企業(yè)實訓(xùn)”在線教學(xué)實踐，能較有效地解決線上教學(xué)的弊端，取得了良好的教學(xué)效果；以PBL-TBL為導(dǎo)向，初步形成了“導(dǎo)學(xué)-自學(xué)-評學(xué)-質(zhì)疑-總結(jié)-提升”的線上教學(xué)模式，及全過程、多方位的課程考核方案，對特殊情況下開展線上實驗實踐教學(xué)改革具有重要的參考意義，對“互聯(lián)網(wǎng)+”時代教育變革背景下，開展線上線下結(jié)合的混合教學(xué)改革具有重要借鑒意義。

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作者:張春曉 彭必雨 程海明 單位:四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院 四川大學(xué)制革清潔技術(shù)國家工程實驗室 四川大學(xué)皮革化學(xué)與工程教育部重點實驗室