疫情期间《制药工程原理与设备》在线教学实践与探索*

2021-04-09郭磊磊杨俊杰

广州化工 2021年7期

李灿，郭磊磊，陈琼，杨俊杰

(信阳农林学院生物与制药工程学院，河南信阳 464000)

新型冠状病毒为目前发现的第7种可感染人类的冠状病毒[1]，因其传染性强、传播途径隐蔽、发病率和死亡率高[2]，在我国乃至全世界造成了新冠肺炎疫情的爆发。新冠肺炎疫情，也是新中国成立以来发生的传播速度最快、感染范围最广、防控难度最大的一次重大突发公共卫生事件[3]。在新型冠状病毒迅速传播，新冠肺炎疫情尚未充分控制之时，为阻断疫情向校园蔓延，确保师生生命安全和身体健康，教育部下发通知，要求2020年春季学期延期开学[4]，学生在家不外出、不聚会、不举办和参加集中性活动。各培训机构也按要求取消各类线下课程。

《制药工程原理与设备》主要研究制药工程原理、药物制剂加工过程及生产设备，主要解决药品生产过程中的工艺、工程问题和实施“药品生产质量管理规范”(GMP)，是我校制药工程专业的一门专业核心课程。为了使学生在居家隔离期间也具有充分的学习机会，贯穿“停课不停学，停课不停教”的理念，我们开展了《制药工程原理与设备》线上教学，为学生搭建云课堂，实现防疫上课两不误。然而，线上教学不是简单的教学材料网络化、线下课堂的线上化，而是将传统的以教为中心，转变为以学中心，需要将课程内容、课程设计、授课方式等进行全方位的调整。《制药工程原理与设备》课程是制药工程专业的主干课，主要研究制药生产过程的原理以及生产过程中涉及的设备[5]，我校《制药工程原理与设备》是2019年河南省教育厅批准建设的河南省“线下一流课程”。面对特殊情况，如何将线下的优质资源和教学经验转移到线上，发挥“金课”的引领示范作用，是摆在课程组面前的首要问题。

1 本课程在线教学的设计与实施

本课程线上教学期间始终坚持新工科理念，并从：新理念——以学生为中心；新体系——以产业需求优化教学内容；新方法——通过在线教学平台实时掌握学生对知识理解情况并及时调整教育教学，三个方面来达到新工科要求，并做了如下教学改革：

1.1 提高思想认识，激发内在能动性

在线教学由于缺乏线下教学的监督措施，对学生学习自主性依赖较高，然而由于家庭学习氛围等因素，学生在在线教学过程中难免存在惰性。在每次上课前与学生交流国际、国内新冠肺炎疫情最新动态，分享疫情期间网络及身边的好人好事，使学生了解国家、政府及各行业一线抗疫人员为抗疫所做工作，认识到在线教学机会的来之不易，激发其内在能动性，积极配合线上教学并主动克服线上教学过程出现的困难与不便。

1.2 选择合适的线上授课平台

在传统的线下课堂中，教师可以即时地观察台下学生的表现，对注意力不够集中的学生进行提醒；也可以根据学生给出的反馈，了解学生对于正在教授的内容的理解和掌握程度，从而灵活地调整教学节奏。线上课不具备以往课堂上老师和同学们面对面互动交流的条件，缺乏即时反馈，很大程度上影响了教师对于教学节奏的把握。因此，如何选择合适的线上授课平台与学生进行有效互动，调动学生学习积极性，并能得到学生对所学知识理解和掌握的及时反馈，成为线上教学需要重点考虑的问题。

“雨课堂”是清华大学在线教育办公室和学堂在线共同推出的新型智慧教学工具，利用信息推送、实时互动等移动互联网手段，将师生和教学内容的距离拉得更近，互动更加人性、便捷、准确，并能够对完整教学过程进行跟踪监测和实时评估[6]。通过弹幕、投稿功能可实现学生与老师之间的实时互动，学生发送弹幕，教师边授课边留意弹幕内容，对于某一时间段出现频次高的问题做即时的解答。弹幕功能拉近了师生间、同学间的距离，增加了课堂活跃氛围，提升了学生的学习兴趣，有效地优化了教学效果。“雨课堂”还可进行快捷的课上测验，随时讲，随时测，能有效保持学生上课时的注意力，并实时掌握学生的学习成效。

由于各地网络基础条件不同，集中直播授课可能出现网络拥堵，直播卡顿等问题，影响在线教学的效果。因此，本课程在线教学期间启用录课功能，对于网络条件不好的同学，可以通过直播回放功能延时观看学习，使每位同学都拥有平等的学习机会。

1.3 对线上授课内容进行重新设计

根据我校应用型本科高校定位，以产业化需求不断优化教学内容，强化培养学生的实践技能和创新应用能力，课程组把教学课件进行重新的整理和优化，并将授课内容分为课前与课中内容。

将概念性知识的含义、分类、特点等内容作为课前预习内容，在上课前24小时通过在线教学平台推送给学生，并在预习课的最后对预习效果进行测评。教师通过在线教学平台掌握学生预习完成情况，通过小测评可以了解学生对预习内容的理解程度，课中只对学生在预习内容中不理解的部分进行答疑，不再讲授课前掌握的基础知识。如在介绍搅拌时，将概念性的内容：搅拌器分类、及特点作为课前预习内容，课中对预习内容进行答疑，再介绍搅拌混合原理、搅拌操作的不正常现象及其强化措施。

1.4 基于深度学习的翻转课堂

在掌握预习内容的基础上提出衍生性问题，通过小组讨论的方式得出结论，并进行组间交流展示学习成果，将传统的以教为中心，转变为以学为中心，让学生真正成为课堂的主体。

制药工程中所使用的设备为本课程的一项重点及难点，在进行设备介绍时，以其中一个设备为例，结合设备结构图介绍其优缺点，剩下的设备让学生根据结构图分析其所具有的优缺点，并引导学生思考如何针对缺点进行改进设计。对衍生性问题的讨论要求学生对课前所学知识进行深度加工，使学生达到应用、分析，甚至创造水平。例如在介绍传热器时，根据传热器的结构分析其管外及管内是否易于清洗、是否能够耐受较大温差应力，从而判断其能否用于易结晶、易结垢的流体，以及能否用于温差较大的场合，并引导学生针对其缺点设计改进措施。在介绍搅拌器时，对于影响搅拌器搅拌效果的因素打旋现象，以及径向流搅拌器轴向搅拌效果不佳的问题，引导学生根据打旋现象发生条件、搅拌器工作原理及结构，设计强化措施来提高搅拌效果。

1.5 建立习题库，即时检测，有效反馈

建好线上试题库，以多种形式的题型构建每个学习任务的作业练习，课前预习检测；课上互动，即时反馈；课后评价教学效果，巩固、提升和拓展知识。设计好试题完成时间，及时批阅，并将作业的问题作为下次上课的主要内容。使课前、课中、课后学习过程形成闭环，对各环节学习效果进行即时检测，有效反馈。评价贯穿在线教学的始终。

1.6 多元化、持续性、个性化的过程评价

传统的线下课程注重强调采用期末试卷考核学生对知识的掌握程度，属于终结性考核。而基于线上授课模式的特点和教学内容的重新设计，线上课程的考核，降低了期末考试所占比重，实现多元化考核相结合的方式进行实施。从教学平台中的学习记录、问题讨论与习题检测等多环节，对课前、课中、课后进行持续性的过程评价。除客观的有唯一答案的问题外，更关注学生的理解水平及创造性成果，强调多元化的评价。

1.7 充分利用居家条件创新创造实验

实践教学是巩固理论知识和加深对理论认知的重要手段，我校投资建设了完整的药物制剂生产线，然而由于疫情原因不能返校，学生不能深入药物制剂生产线进行实践操作。居家期间没有条件就创造条件进行实验，找出居家条件与课程内容结合点，进行创新创造实验设计。如流体与管路测量实验：取水银温度计，置五个不同环境中，测定出干球温度和湿球温度，通过穆迪图，查出湿空气的各项参数；用软尺、细线或直尺测量并记录水龙头管道的规格，通过标有刻度的容器来测量自来水流量；已知水的质量流量，以当前水流速度，选择最佳规格的进水管道等。

1.8 充分利用线上教学资源多样性的优势

本课程涉及多种制药机械设备，通过传统平面图难以阐述其工作原理，在线教学期间充分发挥线上教学资源多样性的优势，通过流媒体、网页、动画等多种方式生动、直观展现制药设备的工作原理及工作过程。

2 该课程线上教学的不足

该课程线上教学的难点在于需要对教学内容、教学设计、教学方法进行全方位的调整，因此，在实施过程中教师需要投入比传统教学更多的时间和精力[7]。在线教学强调过程评价，设置的习题考核及课前预习内容，需要占用学生较多时间，学生需改变被动学习为主动学习，才能达到理学的教学效果。网络接入条件是开展在线教学、进行在线互动的基本要求，而一些经济欠发达及边远贫困地区的网络环境较差，无法有效支持在线教学实施，硬件条件有待进一步优化[8]。