《化工过程分析与合成》线上线下混合教学模式的探索与研究

陈可可，郎五可，高国红，原平方

(1.新乡学院 化学化工学院，河南 新乡 450003；2.河南科技学院 信息工程学院，河南 新乡 450003)

随着互联网技术的不断发展，线上教学模式在高等教育、应试教育等领域中的应用日益广泛。线上教学具有灵活多变、学习时间可自由安排等优点，但是单纯的线上教学对学生的自觉性依赖较大，缺乏有效的学习效果监控手段。线下课堂教学则面临着大量的优质网络资源、先进的多媒体技术不能有效施用的尴尬。由此，针对实践性强、与计算机技术联系紧密类课程的特点，开展线上线下混合式教学模式的探索与研究十分必要。

《化工过程分析与合成》是化工类专业一门非常重要的专业核心课程，该课程一般开始在第6或第7学期，是要求学生已经完成了高等数学、线性代数、化工原理、化工热力学、化学反应工程等多门基础课程的学习，储备了一定的基础和专业知识。该课程要求学生能够综合运用化工类专业知识、数学和计算机软件等多学科技能进行化工过程的模拟、分析和优化操作，从而实现化工过程在技术和经济上的最优化，达到可持续发展的目的。本文以《化工过程分析与合成》课程为例，探索线上线下混合教学新模式，以期为课程教学改革提供参考依据。

1 教学内容的重整

《化工过程分析与合成》课程的主要内容包括：化工过程的分析、合成，化工过程系统整体优化的原理、方法和策略[1-2]，涉及到系统工程学、运筹学、计算机技术、最优化理论、自动控制学、化学工艺和技术经济学等多门学科。作者结合学校办学定位、学生就业方向及实际学习情况将课程整编为32学时，内容包括：系统工程学介绍(2学时)、化工过程系统稳态模拟与分析(6学时)、化工过程系统动态模拟与分析(6学时)、过程系统的优化(8学时)、换热网络的合成与优化(8学时)、分离序列的合成(2学时)等6部分内容。

2 教学方法的改进

本课程采用理论教学+实践案例分析的线上线下混合式教学[3]。

理论教学分为线上、线下两部分。线上部分为授课教师利用超星学习通平台建设网络在线课程，上传优质学习资源，课前向学生发布学习任务和思考题，学生通过超星学习通学生端可随时进行自主学习，教师在管理端则可直观分析学生学习相关数据，动态地掌握学生的学习情况；线下部分则是在课堂上根据学习通分析学生学习情况的相关数据，着重讲解学生难以理解或掌握的知识点，达到有的放矢，提高课堂效率。

实践案例分析环节则要求学生接收到学习任务之后，自发去查找相关资料、展开小组讨论，以解决实际问题。为培养学生的工程意识、提高其专业素养和综合素质，实践案例分析多选择科研中涉及到的工厂能量集成项目、或科学研究热点内容(如水集成系统优化设计、热集成网络优化设计等)以培养学生解决实际问题的能力，并强课程体系的前沿性和实效性。

利用部分理论教学和学生线上自学相结合，线下进行项目实践和重难点答疑的教学设计[4]，使学生加深了知识点的理解巩固，并能在一定程度上利用理论知识解决实际工程问题。

3 教学模式的调整

3.1 以知识点为中心，激发学生自主学习

以知识点为中心的教学模式[5]是指在教学过程中不再给学生指定教材，而是提供若干的参考书籍[1-2，6-7]、体现知识点研究进度的期刊杂志[8-10]、品质较高的网络资源[11-13]，让学生以知识点为中心，根据自己学习掌握的情况自己去寻求解决问题的办法，从而促进学生自主学习，激发其学习热情。

3.2 以学生为中心，翻转课堂

在课前布置学生的自主学习任务时，线上发布与知识点密切相关的大作业。将全班学生分成多个5人小组，以小组为单位完成过程系统模拟的大作业，且对大作业进程实行现场汇报式的进度检查模式，每周抽出30分钟课堂时间，要求每小组派出代表在讲台现场讲解本组大作业工作进度和存在的问题，其他小组成员和老师负责提问和解答，从而展开课堂大讨论。该举措既可以锻炼学生自主学习、发现问题、解决问题的能力，也能培养学生的团队合作精神。通过讨论和现场提问可以很容易发现学生在学习过程中的难点，教师有针对性的进行点评和解答，大大提高课堂效率。

3.3 以提升综合素质为中心，培养高质量工科人才

《化工过程分析与合成》是一门涉及到多门学科知识的交叉学科，在课程学习过程中，需要学生具备良好的数学基础和一定的计算机技术。课程学习过程中牵涉到大量的复杂问题的建模和计算，需要学生能够熟练地数学知识将实际问题转化为数学模型，再利用计算机技术进行编程或计算，以解决实际问题。这些技能目前已经成为工科毕业生的必备条件，所以，在校期间尽量培养学生的数学和计算机应用水平，以期提高学生的综合素质，为其以后在工作岗位上能够熟练运用计算机解决实际工程问题打下良好的基础[14]。

4 考核方式的改革

《化工过程分析与合成》作为一门专业性、综合性较强的专业课程，传统的试卷考试难易对学生的学习效果进行充分的检验。经过多年实践总结，作者所在课程组调整了平时成绩和期末试卷成绩的比例，平时成绩在总评成绩中占比60%，平时成绩构成包括：线上测试、线下大作业、课堂讨论和期中、期终综合测试；期末试卷考核成绩在总评成绩中占比40%。

5 结论与展望

线上线下混合式教学模式并不是一种全新的教学模式，但这种教学模式在实践性较强的工科专业课程上的应用则是一种新的尝试。尤其是需要熟练运用大量数学知识和计算机技术的《化工过程分析与合成》课程。我校的《化工过程分析与合成》课程实施线上线下混合教学模式以来取得了一定的教学效果。通过学生课前线上自主学习，学生和老师在课堂上都能快速抓住问题的关键，大大提高了课堂效率；线下实践案例分析则极大地提高了学生的专业素养和综合素质。