“化工安全与环保”线上线下混合式教学研究与实践

田文德，孙素莉，赵 军，程华农，刘 彬

（1.青岛科技大学化工学院，山东 青岛266042；2.青岛科技大学海洋科学与生物工程学院，山东青岛266042）

“化工安全与环保”课程是高等院校化工类专业的一门重要的专业基础课，用于支撑化工工艺对人、环境和社会影响的专项知识点，使学生能在工艺设计和工程实践中考虑社会和谐和可持续发展因素。该课程具有内容涉及工程知识种类多、实践结合紧密等特点，单一的课堂教学很难达到令人满意的教学效果。建设在线开放课程，形成线上线下混合式教学模式，是解决这一问题的有效手段。近年来，高等教育教学内容、方法和模式随着在线开放课程(Massive Open Online Course,MOOCs)的兴起而发生了深刻变革。在线开放学习不局限于教室，时间空间灵活，课程不仅提供教材、习题、视频等传统课程资料，还建立学习讨论区，处理师生间、学生间的互动，且资源共享。教师可将在线资源作为教学线上环节，要求学生课外自学，课内侧重探讨和研究，从而逐步实现“以教师为中心进行知识灌输”为主的教学模式向“以学生为中心的自主学习”为主的新模式转变。

本文利用超星泛雅平台的相关服务，基于互联网、化工仿真、虚拟现实等现代信息技术，以学生为中心，采用线上线下混合教学等多种模式，开展探究式、沉浸式、容错式教学，推动化工安全与环保优质在线开放课程资源的广泛应用，将优质资源真正融入课堂，使学生受益。该教学模式将化工安全与环保理念融入到化工专业课程教学中，使学生能够基于化工专业相关背景知识对化工事故和环境污染演化过程进行合理分析，评价复杂的化工安全与环保问题对社会、环境、健康、安全的影响，理解应承担的责任，为学生后续的专业课学习和科研能力的迅速提高奠定坚实的工程教育基础。

1 线上线下混合式教学模式改革方案

首先，教学课件根据MOOCs的特点，知识碎片化，重新进行设计和编排，每个知识点设置一个ppt。其次，增加微课学习、习题辅导、综合测试、考研资讯、信息史话、技术应用、案例分析、数值计算原理剖析、安全技术分析等，其中微课学习的建设是重点。现有的网络课程视频资源播放时间冗长，是传统课堂教学场景的再现，学生难有耐心看完。将视频以微课形式呈现，方便按主题进行学习。最后，增加研究型教学版块，展示与化工单元设备相关的科研项目、大学生创新性实验项目。

由此设计的“化工安全与环保”网络在线开放课程内容如图1所示。

图1 网络课程内容设计思路

基于超星“一平三端”智慧教学系统，建立移动课堂互动系统，可以提高课堂活跃度，提供覆盖所有课堂教学活动的课堂互动功能，具体包括：

（1）移动教案

移动教案功能可以让教师在课前轻松完成课堂上准备进行互动的教学内容，让教师在课堂上轻松发放自己预先准备好的各种问题、作业、资料及投票等，实现精彩生动地师生课堂互动。

（2）课堂签到

教师在移动端发布课堂签到，学生直接用手机通过扫描课堂大屏的二维码，或输入教师分享的邀请码等方式进行签到。教师端可以显示已签到和未签到的学生名单，并显示学生签到时间和与老师的距离。

（3）视频

学生进行视频学习时，系统自动记录学生的学习行为，完成视频学习任务点后系统自动同步学习记录与PC相同，同时将视频学习成绩计算后加入综合成绩中。

（4）作业

学生通过作业功能可以查看作业列表，作业列表支持标示待做作业和已完成、已过期作业。学生可以通过本功能支持待做作业在移动端完成。支持查看已完成作业的批阅状态和最后得分，支持查看作业答案。

（5）在线考试

教师可以在课程中发布考试试卷和查看考试分项统计结果，学生同样可以通过客户端进行在线考试和查看考试信息。

（6）移动阅读系统

提供海量电子图书、报纸、期刊、专题等阅读资源，包含100万册以上电子书、2 000千种以上期刊、300种以上全国各地报纸等资源、10万集学术视频和300万个文档资源，可以进行在线阅读和文字摘录。

（7）课程管理

教师可以在手机端创建一门课程，并设定课程名称、教师名称、课程封面，添加教师和助教团队。一门课程可以创建多个班级，老师可以主动添加学生，也可以生成班级的邀请码和二维码。学生通过输入邀请码或扫描二维码方式加入，邀请码和二维码可以设定有效期。

这一新颖改革型课堂教学计划，与传统教学计划相比，授课内容和讲课模式均有彻底改变，体现在：打破传统的教师满堂讲、学生默默听的呆板课堂教学方式，探索灵活多样的教学方法，大量采用案例式、研讨式、启发式、讨论式等探究式教学方式，从而活跃课堂学术气氛，充分调动学生自主学习的积极性，在学生和教师之间形成了良好互动，培养学生善于发现科学问题、勇于探索、积极进取的精神。教学过程中，深度挖掘案例教学中蕴含的思政教育要素与所承载的育人功能，将启发学生探究共性安全与环保问题和爱国主义教育结合起来，让学生理解化工设计中应承担的社会责任。

教学过程采用形成性评价体系，在70%的理论考试外，还包括：读书报告占10%，要求学生根据课程教学任务查阅化工安全与环保方面的最新文献，以规范报告形式对课程有所创新思考；线上学习占10%，根据视频和资料学习情况，系统自动评分，考查学生自主学习和课后知识拓展的能力，以及分析解决复杂化工问题的能力；平时测验和考勤占10%，通过课程网络教学平台加强对学生的过程性评价。

2 教学效果分析

本课程自2018年建成网络在线开放课程之后，即在化工实验班中进行线上线下混合式教学模式改革探索。线上学习任务包括视频（10～15分钟左右）、文档（课件、讲义、扩展阅读等）和章节测验（包括单选题、多选题和判断题等），共计107个任务点，全面覆盖了课程核心教学内容，如图2所示。教师采用课堂线下、课后线上的教学方式进行混合式教学，学生课下自主基于网络课程平台巩固学习课堂教学难点和重点，其学习记录自动计入平时成绩。图3为2020年10月份的学生网上学习记录，可以看出学习时间相对集中，从而对线下学习效果实现了有效的支撑。

图2 课程任务点类型分布章节测验（6.12%）

图3 学生学习课程章节的次数统计

图4列出了化工实验班的学习成绩情况。从目前对同一班级不同年级纵向对比来看，该混合式教学方法效果显著。学生通过线上线下学习，对危化品管理、工艺安全分析、环保设施等多层次知识点均有较为深刻全面的认识；同时，探究式自主学习能力得到明显锻炼。17级学生成绩略有下降，与疫情期间进度跟踪不及时、师生互动不足有关，下一步将针对性进行研究，采取有效措施进行改进。

图4 线上/线下考试成绩分析

3 结论

按照线上资源建设、线下知识点讲解的相互补充原则，将在线开放课程资源用于“化工安全与环保”课程的混合式教学，以数字化和网络化的课程教学资源弥补单一课堂授课模式的不足，实现新型工程教育信息化下学生自主学习、探究学习、协作学习，培养学生主动发现问题、分析问题和解决实际问题的能力。下一步将进一步完善线上资源体系，探索更多的课堂互动环节，从而加深学生对安全与环保原理和设计过程的理解，在提高学生创新意识和工程实践能力方面起到更好的推动作用。