信息化教学手段在线下课堂教学中的探索与实践——以化工原理课堂教学为例

李以名，刘 丹，陈树大

(嘉兴学院 生物与化学工程学院，浙江嘉兴314001)

近年来，多数地方性本科院校都将应用型人才培养作为人才培养目标，而影响应用型人才培养的核心要素是课堂教学质量。因此，改善课堂教学质量是提高高等教育人才培养质量的关键。[1]2018年9月，教育部印发《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》，要求进一步提升本科生教育质量，全面梳理各门课程的教学内容，淘汰“水课”、打造“金课”，着力提高课堂教学质量，是应用型院校实现转型发展的必然选择。[2]

微课、MOOCs以及翻转课堂等一些新兴的课堂教学模式正逐步替代传统的灌输式、填鸭式照本宣科的教学方式，[3-5]获得了教师和学生的普遍好评。然而，此类教学模式，缺乏教师对学生和教学过程有效监督，[6]加上部分学生缺乏自主学习的自觉性，严重影响了教学质量，很难实现预期的教学效果。[7]2018年4月，教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》提出，育人为本，以信息化引领构建全新教育生态，实现高质量教育发展。通过近几年课堂教学改革、线下一流课程建设以及虚拟仿真系统平台建设的探索，借助蓝墨云、微助教等信息化教学平台的优势，建立了基于信息化教学的化工原理课堂教学模式，提高了课堂教学质量和学生的参与度，取得了较好的教学效果。

一、信息化手段在课堂教学中的应用

(一)信息化手段助力课前预习

化工原理是一门帮助学生牢固树立工程观念、培养学生解决工程实际问题的课程。[8]该课程理论性强、公式多、课程难度大且比较乏味，不易激发学生的学习热情。因此，如何提高学生主动学习的积极性，加深对理论内容的理解，并培养学生解决工程实际问题的能力就成为化工原理课堂教学中的一个核心问题。[9-10]

为了提高学生对化工原理教学内容的兴趣，课题组在课前收集与课堂理论内容相关的生活现象或科技前沿问题作为素材，制成1～3 min的微视频，上传到微信公众平台，供学生课前预习观看。如在讲授第一章有关伯努利方程的教学内容前，将“土拨鼠地洞生活”微视频上传到微信公众平台，作为课前预习内容。课堂开场则首先抛出“为什么二氧化碳密度比空气大，而在地洞中生活的土拨鼠不会因二氧化碳积累而导致窒息”这样的问题引导学生观察和思考，激发学生的求知欲。

(二)信息化手段助力课中教学

针对化工原理理论内容多、个别知识点相对枯燥等情况，课题组利用信息化教学平台中的签到、抢答、随机点答、知识竞答等方式适时调节课堂节奏，达到调节课堂教学气氛和提高学生课堂参与度的目的。如以“微助教”平台上的“天天快答”为例(见图1)，学生在课堂中通过扫描二维码的方式对相应的知识点进行答题，系统根据学生的答题时间和正确率实时给出分数和排名，在课堂上形成一种良性的学习竞技氛围，进而有效激发学生的学习动力。教师则从反馈的数据中及时发现问题，适时进行调整，为更优质的课堂教学和学习环境创造条件。

图1 “微助教”平台课堂抢答、点答评分界面 图2 课堂讨论学生观点发布平台

同时，师生间的良性交互和良好的课堂讨论氛围也有利于培养学生运用理论知识的能力。[11-13]如在讲授干燥章节中有关湿空气性质的知识点时，教师要求每位学生借助“微助教”手机端，将梅雨季节湿衣服很难晾干的理论依据发送到公共平台上，教师则以匿名的方式将每位学生的答案投影到大屏幕上，既保证了学生的隐私，又可将学生的观点展示到交流平台上，供教师和其他学生进行点评和交流(见图2)。例如，在课堂上利用“土拨鼠地洞生活微视频”，让学生讨论土拨鼠地洞实现通风的原理，并结合伯努利方程进行分析，从而加深对理论知识的认知和应用。因此，课堂讨论能有效促进师生之间、生生之间的互相交流、沟通、启发和补充。近三年来，通过对学生的问卷调查发现，95 %以上的学生愿意将自己的观点与大家一起分享和讨论，教学效果明显提高。

(三)信息化手段助力课后拓展和教学评价

为进一步拓展学生的知识面，提高学生的知识运用能力，课题组针对化工原理实验室装置简单、设备数量有限、验证性实验操作简单等实际情况，开发了对应的虚拟仿真实验教学系统。该系统以三维立体形式呈现化工单元操作场景，能获得与实际装置相同的视、听感受。学生通过虚拟仿真系统的实验讲义、实验讲解、实验装置解析进行自主理论学习，熟悉装置工艺流程和设备结构，进而进行生产操作、故障处理操作、操作自测、记录回看等拓展学习和操作，将课堂理论内容拓展到实际化工生产过程中的各个单元，如开车停车过程、故障处理过程、安全生产知识及应急演练内容；将传统的理论教学延伸到流体输送机械、换热设备等化工生产各环节的机械设备，既拓展了传统理论教学的知识面，又提高了学生应用知识的能力。课后教师利用信息化平台对每位学生发布的讨论内容进行评分，作为平时成绩，既能客观、公正地评价每一位学生的学习成绩，又能有效提升学生的学习动能。

二、信息化课堂教学模式评价

针对信息化辅助课堂教学在化工原理课程中的应用效果，课题组对近三年120名化工专业学生进行了问卷调查。所有学生均认为信息化教学模式活跃了课堂的学习气氛。其中，45.8 %的学生认为自己完全参与到了课堂教学中，53.4 %的学生认为参与度比其他课程高；47.5 %的学生认为能明显激发他们的学习兴趣，50.8 %的学生认为在一定程度上激发了他们的学习兴趣，而仅有1.8%的学生认为没有作用。另外，在对基于信息化课堂教学的喜好度方面调查发现，有55.8 %的学生表示非常喜欢，43.4 %的学生表示比较喜欢。由此可以看出，利用信息化教学手段建立的线下课堂教学模式对激发课堂活力、提升学生学习兴趣和参与度、提高课堂教学效果方面起到了较好的成效，获得了学生的好评。

三、结语

针对地方性本科院校学生特点以及应用型人才培养的要求，结合工科类课程教学内容自身特点，利用信息化教学平台，通过“课前微视频预习”“趣味课堂开场”“课中知识竞技与师生互动”“课后拓展学习与教学评价”的方式，将信息化教学手段贯穿于化工原理课堂教学的始末。该模式的运用有效提升了学生课堂学习的积极性和参与度，提高了课堂教学效率和质量，同时也利于对学生开展全程、全面的过程性与综合性评价。该信息化课堂教学模式也可拓展应用于其他工科类课程的课堂教学中，进而提高线下课堂的教学质量。