疫情期间《化工仪表及自动化》线上教学的实践与探索*

高 珏

(常熟理工学院电气与自动化工程学院，江苏 常熟 215500)

2020年初COVID-19疫情突发并呈蔓延趋势，教育部要求学生延迟返回学校，对于疫情期间各高校的教学组织与管理给出了指导性意见，提出“停课不停教、停课不停学”[1]。传统的课堂教学无法正常开展，各大高校纷纷采用网络平台进行在线教学[2-3]。在线教学作为临时的应急举措面临诸多问题[4-6]：选取哪种平台、采用什么样的形式授课；如何贯彻教学大纲规定的课程目标，将传统课堂的教学内容、教学方法、课程考核网络化；如何引导学生积极主动的学习，保障在线学习的效果。教学面临严峻挑战的另一面是教学改革的契机，线上与线下结合的复合式教学顺应时代发展的大趋势，疫情倒逼着授课模式的提前升级[7-8]。本文以疫情期间讲授的《化工仪表及自动化》课程为例，围绕线上教学的开展进行探讨。

1 线上教学的组织与实施

1.1 线上教学体系设计

《化工仪表及自动化》课程是应用化学和食品工程等专业本科生专业选修课程，理论32学时和实验8学时，是化工专业学习和掌握工业生产过程的控制系统设计、分析和应用的一门实践性很强的主干技术专业课程。培养学生完成生产过程自控工程设计的能力，让学生系统掌握控制理论知识，提高分析、综合、创新的能力，为从事化工仪表及自动化设计方面的工作打下坚实的基础。

综合考虑学生的自主学习能力、教师网络应用能力、教学目标及教学内容，制定了疫情期间“钉钉+云班课”的线上教学模式，使用云班课平台发布课程资源和任务、进行练习与测试，采用钉钉直播进行授课和互动。课程的教学体系设计如图1所示，教学实施包括课前准备、课内讲授、课后巩固三个教学环节，课内教学不能仅仅是教师的全程讲授，要注重引导和互动、丰富教学手段。教学环节设计的合理性、连续性和系统性，是激发学生自主学习、保证教学质量的关键。

图1 线上课程的教学体系结构图

1.2 线上教学实施

开课前一周建好钉钉群和云班课，上传课程大纲、考核方案、导论课件和视频、电子教材等课程资料，安排一次直播测试课，提早让学生体验和适应课程。课前准备环节发布当次课教学任务，布置思考题进行课堂互动，引导学生通过在线阅读课件、观看视频、查找资料等方式学习课程内容、提升自主学习能力。课堂教学环节可以由课前留的思考题切入，鼓励学生展开讨论甚至辩论，将思维快速引入课堂。重点和难点要精心设计和细致讲解，同时用电子白板书写演示方便课后回看。在知识点讲授中间可以穿插快速抢答、难题挑战、头脑风暴、课内测试等环节，调动学生的积极性，强化知识点记忆，提升学习效果。课后巩固环节要理解和掌握线上教学的各个知识点，能够灵活运用到实际场景中。除了布置检验知识点掌握情况的传统作业外，还可以采用线上提交仿真作业、技术调研报告、方案设计小论文等形式。提交截止时间和作业容量要把握好，否则会提升学生对作业的抵触情绪。

以实际授课第三章“被控过程”部分内容为线上教学实施的案例，教学任务是让学生理解被控过程特性，掌握过程特性对控制品质的影响，课前任务是观看重要知识点“放大系数的影响”和“时间常数的影响”的微视频，思考“由泵抽水的水槽对象是怎么样的被控过程”。课程设计如表1所示，由课前思考问题的讨论引出基础知识点并进行案例分析，重点知识点讲授经过精心设计，教学手段除了基本概念的讲解还包含了MATLAB建模、实际案例分析并穿插多种形式的互动，通过知识点回顾和考察环节促使学生对课程的重点和难点形成螺旋式记忆。

表1 “被控过程”部分内容的教学设计

课程涉及到大量的自动化仪表，疫情影响下无法进入实验室对仪表设备进行认知和操作。针对这种情况，课程组通过Flash制作了部分典型仪表和控制系统的案例，以较为生动和直观的形式提升学生的兴趣、改善实践类项目的线上教学效果。图2为课程典型的生物质发酵罐示例，设计了基本原理和认识装置模块让同学理解发酵罐的构成和控制系统基本原理，实验操作界面和数据处理界面让同学们线上实践生物质发酵系统的温度，pH值，溶解氧浓度控制过程，自测练习界面进行课前预习考察和课后知识点的巩固。

1.3 课程考核

课程考核以课程目标的达成为导向，结合在线教学的实际情况，合理、客观和综合的评价学生在线学习的效果。主要考核三方面的内容：(1)课程参与度，占总分的25%，包括出勤、资源学习时长、互动讨论等。(2)课程平时考察，占总分的30%，包括当堂测试、头脑风暴、课后常规作业和仿真作业等。(3)课程综合考察，占总分的45%，包括课程大作业、线上期末考试等。

2 线上教学分析与思考

要保证课程的线上教学效果，关键还在于全程追踪学生平时的学习过程。云班课平台可以统计每位学生的参与度和测试成绩等形成如图3所示的在线学习报告，通过这样一种反馈机制能够及时掌握学生学习表现和效果，从而对教学及时的动态调整、针对性的提优扶差。通过在线的投票问卷调查了解到，学生对于“钉钉+云班课”的教学模式反响较好，学习积极性有显著提升，课程目标的达成度与往届班级比较也略有上升，达到了预期的教学效果。

在线上教学实施过程中，也发现了几个突出的问题： (1)学生自我管控的问题，表现在部分学生未进行课前的资源学习而只是混经验，在上网课期间做与课程无关的事情，有效学习时间不足，学习效率低下。(2)教师监控与评价的问题，由于疫情的突发性，线上教学组织的经验不足，教师在学习监管的掌控，学习效果评价的尺度等方面还有很大的欠缺。 (3)网络技术支持的问题，直播授课对网络的硬件环节要求非常高，在大量学生同时线上学习时，出现流量不足、视频卡顿、无法登录、无故退出等现象，要提前做好应急的预案。上述问题有待多轮线上教学实践后，根据实际情况逐步、持续的改进。

3 结 语

为了贯彻疫情期间的“停课不停教、停课不停学”，本文对以《化工仪表及自动化》课程为例，对线上教学的组织、实施和考核等方面展开讨论。综合考虑学生与教师实际情况、制定了“钉钉+云班课”的线上教学模式。教学实施过程中发现精心设计的教学方案，以引导式和互动式教学方式为主导，穿插多种教学活动，能够充分发挥网络交互的优势极大地提升学生的学习兴趣。从考核评价结果看，课程目标的达成度较为理想，达到了预期的教学效果。今后要多调研兄弟高校的线上教学，展开教学方法、组织管理、考核机制等方面的交流，借鉴经验在实践过程中完善疫情下的《化工仪表及自动化》线上教学体系。