工科實驗實踐課程教學改革研究

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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質量的問題，從教學大綱修訂、教學資源建設、教學過程設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改革方案。并將其應用于“企業實訓”課程在線教學，取得了良好的教學效果。初步形成了基于PBL-TBL融合的“導學-自學-評學-質疑-總結-提升”的線上教學模式，并構建了全過程、多方位的課程考核方案。為實驗實踐課程線上教學提供了參考案例，對推動實驗實踐課程線上線下混合教學改革具有參考意義。

關鍵詞：線上教學；實驗實踐課程；企業實訓；輕化工程

前言

新冠病毒肺炎疫情的爆發新冠病毒肺炎疫情的暴發，給人們的社會生活帶來了巨大的影響，對各級學校正常教學活動的開展更是帶來了巨大的挑戰。為了響應教育部關于“停課不停學、停課不停教”的號召，在最大程度上確保教學計劃的順利完成，大部分高校均積極探索新形勢下新的教學模式與方法，大量課程不得不從線下教學轉向線上教學[1]。實驗實踐教學是高校教學的重要組成部分，是承載著將理論知識轉化為實踐應用能力的培養環節，是加速學生掌握和運用專業知識的過程，是培養大學生實踐創新能力的重要方面；對提高學生的發現問題、分析問題、解決問題、獲取新的知識等能力及增加團隊協作能力、溝通能力、社會責任感等綜合素質的培養，有著不可替代的作用[2]。“新工科”建設啟動以來，加快實驗實踐體系教學改革，是各高校加強大學生創新思維能力與實驗實踐能力的培養，全面提升學生的實驗實踐能力和創新能力，確保人才培養質量的重要舉措[3-4]。但是，實驗實踐課程具有專業性強、內容范圍廣、探索性強、實踐性強等特點，且需要使用實驗設備，具有時間、空間局限性、現有慕課資源少，如何在保證教學效果和育人質量的基礎上，在線上開展實驗實踐課程教學，是對每一位任課教師的挑戰[5]。鑒于此，本文針對線上教學及實驗實踐課程的特點，對工科實驗實踐課程線上教學模式進行了探索，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或將成為一種教學新常態[6]，相關探索對開展“后疫情時代”線上線下結合的實驗實踐課程改革具有一定借鑒意義。

1優化課程教學大綱，重構課程內容

與傳統的線下實驗實踐課程的教學不同，線上實驗實踐教學過程中，學生無法使用必要的實驗設備，學生學習效率、學習環境和學習氛圍、自制力要求及教師教學方法等均會發生較大差異[7]。線上教學時學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；教師如果簡單復制傳統實驗實踐教學過程中的課程大綱和教學內容，則容易導致對線上教學不適應、線上配套資源不足、線上實驗教學項目的系統性不足、線上仿真實習系統的缺失等問題，難以達到良好的教學效果及課程目標，確保人才培養的質量和標準[8-9]。所以，任課教師應該深入分析線上教學的特點和難點，圍繞課程目標重新修訂教學大綱，在確保基本教學要求的基礎上對課程進行重構。比如，科學地選取、整合教學內容，將理論課傳授的工藝流程、技術要求，進一步延伸到企業運營、生產管理、產品流通、環境保護等實際生產場景，并通過優化實驗項目的設置和呈現模式，盡可能全面地呈現實踐場景。讓學生可以在線上教學中集中有限精力，攻破、領會實驗內容的重難點，力求精準簡潔，使用簡單省力的方式，將復雜的知識、實踐的經驗、科學的素養傳授給學生，在不影響教學目標達成和培養質量的基礎上實現真正的高效教學。

2重構課程教學過程，開展課程全過程改革

2.1打造多視角的在線教學資源，提升課程“可視化”教學效果

線上開展實驗實踐教學，最核心的瓶頸問題是如何將學生“看得見、摸不著、聞不到”的實驗操作、實驗現象、反應過程等更加客觀、感性地傳遞給學生，能在最大程度上幫助學生理解、體會、領悟相關教學內容。任課教師在開展線上教學設計過程中，應該主動挖掘與課程相關的虛擬仿真實驗教學項目建設情況，將跨學科、多領域的虛擬仿真實驗教學與課程內容相融合，加強課程教學的創新設計，提升學生在教學過程中的互動效果的同時，通過借助現有的虛擬仿真實驗項目，幫助學生加強對課程內容的理解，幫助學生加強知識面的拓展，在最大程度上提升學生學習深度和廣度。任課教師也應該打破傳統的觀念，充分利用各種網絡教學平臺和直播平臺，積極化身“主播人員”，與職業網絡直播工作者加強溝通和交流，細化實驗操作流程，精心設計網絡直播腳本；特別是對于持續時間長的實驗內容、難度較大的關鍵步驟操作過程，要進行科學的解構、重組，通過多組分階段的實驗聯合演示，確保直播教學的連續性。在直播演示的過程中，要注意加強與學生的線上課堂互動，精心打磨直播臺詞，要基于實驗演示情況，形象描繪實驗現象，結合引導式、啟發式的解說，幫助學生在腦海里形成實際操作的感官印象，提升教學互動的現場感、即時感。此外，針對專業性強、操作難度大、對課程目標支撐力度大的精品實驗，應該錄制專門的指導視頻，在點播期間強調各實驗項目之間的關聯性，引導學生在視頻學習和復習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、控制要點等內容通過動漫進行演示，不但可提升學生學習的興趣，幫助學生克服專注力不足的問題，還有利于學生加深對實驗原理的理解。

2.2整合優化教學組織過程，構建多樣化的在線教學模式

教師要深刻認識到在線實驗實踐教學與傳統實驗實踐教學差異性，堅持“以學生為中心，以產出為導向”的教學理念，充分整理教學資源，整合優化信息化工具使用，對教學方法進行創新性設計，積極探究BOPPP、PBL、TBL等教學模式在線上實驗實踐教學的實現途徑，針對各個教學環節采用靈活的教學方法，從全過程、多方位幫助學生提升學習效果。要突破傳統教學中一般采用“教師講授基本原理和操作方法—學生自主線下完成實驗操作（教師隨機指導）—學生課后完成實驗報告”的教學方法，系統優化“課前導學—課中教學—學生自學—課后拓展/考核”的線上教學組織過程[10-11]。加強課前導學，提前1~2天向學生推送預習資料，引導、監督學生要自學完成相關學習任務，系統了解課堂教學過程；同時教師要完成基本學情分析，以支撐課堂實施方案的設計。提升在線教學的多樣化設計，結合具體的教學內容，通過單向廣播、視頻會議、網絡視頻和翻轉課堂等模式[12]，開展PPT講解、視頻點播、直播演示、隨機提問、隨堂測驗、投票統計、課件分享、聽取學生報告等教學活動；針對具體教學內容的特點，結合擬采用具體教學模式，科學選擇恰當的教學平臺，優化不同平臺的使用方式和時機，努力提升學生在線參與度、專注度。加強學生自學及拓展提升的監督，要科學布置學生完成演示視頻的復習、資料搜集與拓展、完成實驗報告的整理等任務，重點需要解決對學生的學習進度監督、在線解答學生提問、實驗報告搜集、及時做好學習效果評價等問題。

2.3優化考核方案，提升全過程考核能效

課程考核是課程建設和教學工作的核心環節，是檢驗大學生課程學習質量最主要的方式，對督促和引導學生專心學習、幫助教師改進教學、推動課程建設、提高教學質量等均有重要意義[13]，在線上教學過程中，科學構建多樣化、多方位、多角度、全過程的考核方式，提高考核結果的客觀性，對進一步引導學生加強自主學習，提升學習效果具有重要促進作用。

3“企業實訓”線上教學實踐

（1）課前準備。

“企業實訓”輕化工程專業的一門專業必修課程，由于疫情原因，部分同學未能到工廠開展學習，只能進行線上教學。為了順利開展各項教學工作，以教學目標為導向，深入梳理往年實習內容，全面修訂了教學大綱、課程內容、學習要求及教學方案（表1）。根據教學大綱，系統研究各個章節知識的特點，開展線上教學資源建設，優化了授課PPT、錄制了企業生產視頻、收集了各種制革工藝動漫視頻和專家演示及講座視頻，設計了“制革脫毛生產實訓及脫毛效果可視化監測虛擬仿真實驗”“珍貴裘皮高值化染色工藝虛擬仿真實驗”在實習過程中的使用方案，為開展線上可視化教學奠定了基礎。

（2）教學實施。

創造性構建了PBL-TBL融合導向的“公司-部門式運行”的課程管理模式，結合“導學-自學-評學-質疑-總結-提升”等教學環節的具體特點，靈活采用各種信息化平臺，提升教學活動的執行效果（表2）。“導學”，在每個階段上課前2天，通過教學平臺分享基本學習任務目錄、課程要求及復習大綱，提醒同學們完成相關知識的復習，同時在教學平臺上傳學習視頻包，為課堂教學做好準備。“自學”，教師通過騰訊會議，以PPT演示講授的形式講解課程基本內容，布置階段任務主題、具體要求及時間節點；并要求同學們獨立完成虛擬仿真實驗項目、教學視頻后，用1~2句話總結描述每個視頻的主要內容，以敦促學生認真、高質地完成視頻的學習；然后，以小組的形式完成階段任務，按照公司-部門的形式完成小組成員的崗位設置、具體分工，小組成員之間相互分工合作、相互監督，通過教學群、教學平臺等及時提出疑問、開展交流，彌補線上教學教師難以做到在線監督的不足，營造同學們“企業實訓”氛圍。“評學”，同學們在同學們完成每個學習階段的任務后，在線組織階段成果分享、交流，邀請一線生產的技術專家，從實際生產的角度對同學們的匯報進行點評，幫助同學們理解制革各個工段在實際生產過程中的具體情況。“質疑”，同學們在聽取專家點評后，積極開展小組討論，分析先前工作的優點和不足，形成改進方案，并及時搜集資料，激發工程思維和創新思維，進一步完成小組報告的修改。“總結”，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、各個成員的表現等層面總結得失。“提升”，在小組交流、互評等環節中，同學們積極加強互相學習，積極改進，努力提升自我。

（3）課程考核。

如圖1所示，此次線上“企業實訓”構建了全過程、全方位的課程考核方案，課程成績由課堂表現、階段成果、課程總結等三部分組成，分別占課程總成績的25%、45%和30%。課堂表現主要是加強課堂日常運行管理，由日常考勤、課堂互動、學習效率等三部分組成，加強課堂教學的全過程管理，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。針對每個階段學習內容的具體特點動態制定的評分標準進行評分（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、小組內部的良性競爭和監督學習引導，最大程度避免渾水摸魚的現象，激勵同學們積極參與完成各項階段任務。在課程結束后，每個同學要完成個人學習總結報告，重點考查報告內容的完整性、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，引導學生對所學知識進行梳理、總結和提升。通過上述措施，同學們高質量地完成了制革廠生產線設計、制革各個工段生產組織管理方案設計、制革廠污水處理廠的設計及制革關鍵材料研發方案設計等階段任務過程中，鍛煉知識運用能力，較全面地了解了實際生產過程中涉及的工廠建設、生產管理、成本控制、污染防治等關鍵問題，提升了學生的工程思維和能力，鍛煉了創新意識，達到了既定的課程目標。

4總結

從教學大綱修訂、教學資源建設、教學模式設計、課程考核等環節探討了實驗實踐課程在線教學的改革思路和實施方案，并將其應用于“企業實訓”在線教學實踐，能較有效地解決線上教學的弊端，取得了良好的教學效果；以PBL-TBL為導向，初步形成了“導學-自學-評學-質疑-總結-提升”的線上教學模式，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改革具有重要的參考意義，對“互聯網+”時代教育變革背景下，開展線上線下結合的混合教學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:四川大學輕工科學與工程學院 四川大學制革清潔技術國家工程實驗室 四川大學皮革化學與工程教育部重點實驗室