仿真教学在化工实训中的教学策略与实践

周绿山，张巧玲，王芬，乔昌兵

(四川文理学院化学化工学院，四川 达州 635000)

0 引言

2015年，教育部联合国家发展改革委、财政部出台了《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》，地方高校进行应用型转型发展自此拉开序幕[1]。经过多年发展，部分高校已脱颖而出，成为标杆。地方高校向应用型转变，除了政策方针的顶层设计外，学生的培养是转型的关键之一。应用型高素质人才应具有扎实的理论知识，更应具有较强的动手能力。

化工实训是化学工程与工艺、能源化学工程、应用化学(工科)、冶金工程等本科专业的核心课程，是培养高素质应用型化工相关专业人才的重要实践课程，也是理论联系实践的纽带和步入生产实习前的重要演练阵地[2]。化工实训的教学质量影响着学生实习和就业质量，也是学生后续发展的重要保障。因此，加强化工实训课程教学就是在为学生强化理论做复习、为生产锻炼做准备、为综合素养做提升。

1 疫情下化工实训存在的问题

2019年，突如其来的新冠肺炎疫情在全球蔓延，给生产生活带来重大影响之外，也对教育教学造成了严重影响，尤其是对实践课程的开设形成了极大阻碍。在疫情下，化工实训课程教学呈现出较多问题，对教学质量造成影响。

1.1 重理论、轻实践，动手操作靠想象

化工实训的理论基础着重于化工原理、化工机械与设备、化工仪表及自动化、化工分离工程、化工安全与环保等。对于不同高校，这些课程基本都是分散于整个学习阶段，学生掌握情况参差不齐，往往在开始化工实训课程前都需进行相关理论知识回顾。但由于疫情原因，部分教学则直接成了所学知识的巩固复习，将不能到现场操作的实践内容转为图片或动画进行观摩，让学生通过文字或图片进行联想操作，导致学生学了也不会，进入生产实际仍然不知所措[3]。

1.2 时间紧、任务重，教学过程少互动

化工实训教学学时通常设置为1周，其内容包括了化工阀门拆卸与安装、化工管路拆卸与安装、化工设备拆卸与安装、化工生产工艺认识与操作，涉及面广、知识多。因此在教学内容分配上，大部分学校选择将阀门、管路、典型设备的拆卸与安装作为主要内容，而把生产工艺内容纳入见习或生产实习中。即便是如此安排，化工实训的内容也是比较繁重，加之需学生动手操作，尤其在教学设备少的情况下，这无疑对教学造成冲击。在教学过程中，教师往往一味追进度，弱化甚至忽视了教学过程中的互动，尤其是在动手操作过程，对不影响主体安全与运行的操作进行选择性忽视，给学生造成错误认识。

1.3 保教学、弱考查，综合能力提升不显著

在教学学时较少、学生人数多的情况下，部分教学选择了集中理论学习、分组实践锻炼的方式进行。这种方式能快速解决学生人数多，理论需要重复讲的矛盾，但学生学习质量明显下降，尤其是在疫情下的线上教学，自律性弱的学生完全就是走马观花，对所学内容不知所云，一到动手就头脑发懵，错误频发。在考查方面，疫情下基本由实践操作考核变成了试卷考核，动手能力考核成了问答题或案例分析题，不能客观评价学生的实际操作能力，同时过程考核也较为缺失，以一卷定成绩的现象再次出现。

1.4 人数多、条件差，上机练习无法保证

学生人数较多，家庭经济情况复杂，部分学生地处偏远地区，生活条件艰苦，网络不畅通，学习环境难以保障。疫情下由线下授课转至在线授课，需要学生自备手机、电脑等电子设备远程听课。对化工虚拟仿真、实训此类动手操作的课程，需要在PC端安装“易思在线”或“欧倍尔”等虚拟仿真平台，更加依赖电子设备和网络环境；对教师端的电脑和网络也是巨大的考验，教师端不仅要支撑虚拟仿真平台的运行，同时要共享屏幕和音频，极易导致设备瘫痪。

1.5 难监督、配置低，软件平台不完善

为迎合疫情下的教学模式，线上虚拟仿真平台加速开发，教学平台不稳定，软件开发不完善，尚存在诸多问题；学生电脑设备配置差，无法保证虚拟仿真平台的运行。而该课程依赖学生上机练习和教师的监督指导，仿真软件开放本身的问题再加上教师无法现场指导，导致学生存在的问题不能及时沟通解决而丧失学习的积极性。

2 疫情下的化工实训教学措施

针对疫情下化工实训课程所呈现出的显著问题，开展理论知识先学、典型案例精讲、虚实结合强化、实践环节保质是保障教学质量的重要举措。

2.1 重预习，加强课程理论知识的前端学习

理论知识是实践操作的保障，但不能占用本来就有限的课程教学时间进行大量的理论知识再学习。因此，利用好学生课余时间，抓好课程预习是课程教学质量提高的重要环节之一。针对实践内容，先行发放理论知识学习概要，以课前小组互学互评、预习笔记检查、预习知识问题等多方式、多维度进行考核掌握情况，根据实际进行理论知识讲解的安排，尽量减少学习时长，为实践预留充足时间。

2.2 选典型，着重讲解化工生产主要零件与设备

化工实训课程教学内容多而杂，不能面面俱到时，需选典型案例进行讲解，把化工生产过程中具有代表性、使用量大的零件或设备选为课程讲解的重点，不能单依据所选教材进行按图索骥，与实训设备和生产实际脱节。突出讲解化工生产过程中所涉及的零件或设备的关键所在，从原理上剖析结构，从操作中巩固理论。

2.3 用仿真，构建理论与实践的连接桥梁

虚实结合是目前解决化工实习实训的主要手段之一，其具有操作安全、培训体量大、接近实际等特点[4]。针对疫情不能聚集开课情况，仿真实训便是让学生达到动手锻炼的较佳途径。通过真实案例的操作讲解，配合逼真的高仿操作，让学生能更好地了解与掌握实际操作，可有效避免纯理论教学带来知识掌握不错、动手操作不会的情况[5]。

2.4 分批次，以学生互评提升知识与能力

有条件地开展预约式教学[6]，有效提高实训教学时间利用率。以预习内容和仿真操作考核成果为条件，达到预设条件后开放实训时间，控制同一时间操作人数，结束组学生随机搭配作为操作学生的监评人并按操作规程进行评分。通过此方式多角度、多方式进行知识的巩固，以学、操、评多级实现综合能力的提升。

2.5 录播课，供学生反复观看和学习

针对上网环境差或者没有电脑的同学，将授课内容录制下来，课后上传到课程平台，供学生反复观看和学习，学生上机练习时遇到问题，也可以回顾录播课内容，检查问题。同时在授课过程中，教师将学生往年常出现的错误或者练习中可能会出现的错误进行归纳整理，供学生分析和解决练习时出现的问题。此外，建立课后学习小组，组内或组间相互讨论，为对方解决问题。

3 疫情下化工实训的仿真教学实践

疫情下，不能大规模集聚是实训实践的重要阻碍。为保障教学质量，采用分批教学可有效解决此问题。通过实践，我院教师探索出了一种课前—课中—课后联动、虚实结合、师生协作的高效教学方案。

3.1 课前发布学习任务，明确操作要点

在理论教学安排上，根据实训内容进行课前知识学习任务发布，明确理论知识要点和操作注意事项，结合微信、QQ、微博、易班等平台进行相关知识点巩固训练，正式课堂教学前以智慧树等平台进行学前测验，及时掌握学生理论水平与知识掌握情况，合理安排教学内容与讲解重点。

3.2 课中讲授与讨论相结合，把握课程内容

以讲授与讨论的方式相结合，通过知识点的讲授、操作要领的动画讲解，将知识转化为文字、图片、语言、动作相结合的信息传达给学生，实现知识点的生动化，让教学丰富多彩。同时加深学生对知识的理解和记忆，使学生熟悉实训操作流程，将理论知识与实际应用相结合，理解和掌握现场操作过程。监督检查学生的出勤和听课情况，设置问题进行抽问，增加课堂的活跃度和学生的参与度。将上课内容通过录屏软件录制下来，课后上传至授课平台，供学生课后观看学习。

3.3 课后练习巩固，强化学习成果

以在线虚拟仿真为主战场，学生在个人电脑上在线登录化工虚拟仿真实训平台进行练习，通过单人操作巩固理论与操作要点，学生可查看训练时间和仿真操作评分，查找问题，分析不足，多次练习，强化学习。教师可在后台查看学生的练习和得分情况，根据评分标准分析学生目前存在的问题，并设置答疑课为学生集中解答。

3.4 建立合理的课堂考核机制，提高学习热情

教师可以在授课平台设定思考题和问答题对课堂内容进行在线考核，通过在线考核的学生将取得实际操作考核资格，教师在后台设定考核时间、方式(开卷或闭卷)和考核次数，将实际操作考核成绩作为最终成绩的一部分，激发学生学习的动力和热情。在实际操作考核前可反复在各平台与仿真网站上进行理论知识与操作要领学习，使知识学习不再固定时间、固定场所，同时也给学生根据自身特点实现个性化培养目标创造了机遇。

在实际操作教学过程中，以解决问题为导向，在规定条件下完成相应问题的解决。化工实训前制定可行的实施方案，接着按既定方案进行动手操作。操作过程中，主讲教师作为主评人，完成实操学生为副评人对操作进行学生评分，按比例折合得出学生最后得分。评分结束后进行评分学生对操作学生进行点评，主讲教师再进行总结。通过学生当评委的方式，让学生换角度明白知识与操作的重要性，同时多角度、多层次实现知识的再学习，让知识真正被理解、被掌握。

通过线上线下、虚拟结合的教学方式，学生理论学习时间根据自身情况可长可短，有效利用好其零碎时间，知识掌握水平得到有效提高，动手操作失误与错误次数减少，综合能力素养提升较明显。

4 结语

化工实训课程的教学主要在教更在学，需要做到教与学互助、师与生互动，疫情特殊情况下应多渠道、多方位、多层次进行有效课堂教学，突出动手能力培养目标。在互联网发展成熟的年代，采用高新技术辅助教学是课堂教学的发展趋势，也是不断提升实践课程教学质量的重要手段。以仿真融入化工实训，可解决部分操作语言难讲解、安全保障低、理论联系实际不紧密等不足。利用仿真技术，通过合理的教学方案设计，在提高实训效率的同时，更能培养学生的综合能力。