工科实验实践课程教学改革研究

摘要：针对特殊情况下如何提升实验实践课程线上教学质量的问题，从教学大纲修订、教学资源建设、教学过程设计及课程考核方案等课程全过程研究了实验实践课程线上教学改革方案。并将其应用于“企业实训”课程在线教学，取得了良好的教学效果。初步形成了基于PBL-TBL融合的“导学-自学-评学-质疑-总结-提升”的线上教学模式，并构建了全过程、多方位的课程考核方案。为实验实践课程线上教学提供了参考案例，对推动实验实践课程线上线下混合教学改革具有参考意义。

关键词：线上教学；实验实践课程；企业实训；轻化工程

前言

新冠病毒肺炎疫情的爆发新冠病毒肺炎疫情的暴发，给人们的社会生活带来了巨大的影响，对各级学校正常教学活动的开展更是带来了巨大的挑战。为了响应教育部关于“停课不停学、停课不停教”的号召，在最大程度上确保教学计划的顺利完成，大部分高校均积极探索新形势下新的教学模式与方法，大量课程不得不从线下教学转向线上教学[1]。实验实践教学是高校教学的重要组成部分，是承载着将理论知识转化为实践应用能力的培养环节，是加速学生掌握和运用专业知识的过程，是培养大学生实践创新能力的重要方面；对提高学生的发现问题、分析问题、解决问题、获取新的知识等能力及增加团队协作能力、沟通能力、社会责任感等综合素质的培养，有着不可替代的作用[2]。“新工科”建设启动以来，加快实验实践体系教学改革，是各高校加强大学生创新思维能力与实验实践能力的培养，全面提升学生的实验实践能力和创新能力，确保人才培养质量的重要举措[3-4]。但是，实验实践课程具有专业性强、内容范围广、探索性强、实践性强等特点，且需要使用实验设备，具有时间、空间局限性、现有慕课资源少，如何在保证教学效果和育人质量的基础上，在线上开展实验实践课程教学，是对每一位任课教师的挑战[5]。鉴于此，本文针对线上教学及实验实践课程的特点，对工科实验实践课程线上教学模式进行了探索，旨在对特殊情况下开展线上实验课提供案例参考。未来线上与线下混合教学或将成为一种教学新常态[6]，相关探索对开展“后疫情时代”线上线下结合的实验实践课程改革具有一定借鉴意义。

1优化课程教学大纲，重构课程内容

与传统的线下实验实践课程的教学不同，线上实验实践教学过程中，学生无法使用必要的实验设备，学生学习效率、学习环境和学习氛围、自制力要求及教师教学方法等均会发生较大差异[7]。线上教学时学生不能在实验室面对具体实验仪器、材料上课，主要通过老师的课件和讲解来了解具体的试验方法；教师如果简单复制传统实验实践教学过程中的课程大纲和教学内容，则容易导致对线上教学不适应、线上配套资源不足、线上实验教学项目的系统性不足、线上仿真实习系统的缺失等问题，难以达到良好的教学效果及课程目标，确保人才培养的质量和标准[8-9]。所以，任课教师应该深入分析线上教学的特点和难点，围绕课程目标重新修订教学大纲，在确保基本教学要求的基础上对课程进行重构。比如，科学地选取、整合教学内容，将理论课传授的工艺流程、技术要求，进一步延伸到企业运营、生产管理、产品流通、环境保护等实际生产场景，并通过优化实验项目的设置和呈现模式，尽可能全面地呈现实践场景。让学生可以在线上教学中集中有限精力，攻破、领会实验内容的重难点，力求精准简洁，使用简单省力的方式，将复杂的知识、实践的经验、科学的素养传授给学生，在不影响教学目标达成和培养质量的基础上实现真正的高效教学。

2重构课程教学过程，开展课程全过程改革

2.1打造多视角的在线教学资源，提升课程“可视化”教学效果

线上开展实验实践教学，最核心的瓶颈问题是如何将学生“看得见、摸不着、闻不到”的实验操作、实验现象、反应过程等更加客观、感性地传递给学生，能在最大程度上帮助学生理解、体会、领悟相关教学内容。任课教师在开展线上教学设计过程中，应该主动挖掘与课程相关的虚拟仿真实验教学项目建设情况，将跨学科、多领域的虚拟仿真实验教学与课程内容相融合，加强课程教学的创新设计，提升学生在教学过程中的互动效果的同时，通过借助现有的虚拟仿真实验项目，帮助学生加强对课程内容的理解，帮助学生加强知识面的拓展，在最大程度上提升学生学习深度和广度。任课教师也应该打破传统的观念，充分利用各种网络教学平台和直播平台，积极化身“主播人员”，与职业网络直播工作者加强沟通和交流，细化实验操作流程，精心设计网络直播脚本；特别是对于持续时间长的实验内容、难度较大的关键步骤操作过程，要进行科学的解构、重组，通过多组分阶段的实验联合演示，确保直播教学的连续性。在直播演示的过程中，要注意加强与学生的线上课堂互动，精心打磨直播台词，要基于实验演示情况，形象描绘实验现象，结合引导式、启发式的解说，帮助学生在脑海里形成实际操作的感官印象，提升教学互动的现场感、即时感。此外，针对专业性强、操作难度大、对课程目标支撑力度大的精品实验，应该录制专门的指导视频，在点播期间强调各实验项目之间的关联性，引导学生在视频学习和复习过程中加强逻辑思维梳理，提升实验课程的整体实验效果。对于理解难度大、难以安排实体实验演示又无虚拟仿真实验项目支撑的实验内容，可将实验操作过程、操作注意事项、实验原理、控制要点等内容通过动漫进行演示，不但可提升学生学习的兴趣，帮助学生克服专注力不足的问题，还有利于学生加深对实验原理的理解。

2.2整合优化教学组织过程，构建多样化的在线教学模式

教师要深刻认识到在线实验实践教学与传统实验实践教学差异性，坚持“以学生为中心，以产出为导向”的教学理念，充分整理教学资源，整合优化信息化工具使用，对教学方法进行创新性设计，积极探究BOPPP、PBL、TBL等教学模式在线上实验实践教学的实现途径，针对各个教学环节采用灵活的教学方法，从全过程、多方位帮助学生提升学习效果。要突破传统教学中一般采用“教师讲授基本原理和操作方法—学生自主线下完成实验操作（教师随机指导）—学生课后完成实验报告”的教学方法，系统优化“课前导学—课中教学—学生自学—课后拓展/考核”的线上教学组织过程[10-11]。加强课前导学，提前1~2天向学生推送预习资料，引导、监督学生要自学完成相关学习任务，系统了解课堂教学过程；同时教师要完成基本学情分析，以支撑课堂实施方案的设计。提升在线教学的多样化设计，结合具体的教学内容，通过单向广播、视频会议、网络视频和翻转课堂等模式[12]，开展PPT讲解、视频点播、直播演示、随机提问、随堂测验、投票统计、课件分享、听取学生报告等教学活动；针对具体教学内容的特点，结合拟采用具体教学模式，科学选择恰当的教学平台，优化不同平台的使用方式和时机，努力提升学生在线参与度、专注度。加强学生自学及拓展提升的监督，要科学布置学生完成演示视频的复习、资料搜集与拓展、完成实验报告的整理等任务，重点需要解决对学生的学习进度监督、在线解答学生提问、实验报告搜集、及时做好学习效果评价等问题。

2.3优化考核方案，提升全过程考核能效

课程考核是课程建设和教学工作的核心环节，是检验大学生课程学习质量最主要的方式，对督促和引导学生专心学习、帮助教师改进教学、推动课程建设、提高教学质量等均有重要意义[13]，在线上教学过程中，科学构建多样化、多方位、多角度、全过程的考核方式，提高考核结果的客观性，对进一步引导学生加强自主学习，提升学习效果具有重要促进作用。

3“企业实训”线上教学实践

（1）课前准备。

“企业实训”轻化工程专业的一门专业必修课程，由于疫情原因，部分同学未能到工厂开展学习，只能进行线上教学。为了顺利开展各项教学工作，以教学目标为导向，深入梳理往年实习内容，全面修订了教学大纲、课程内容、学习要求及教学方案（表1）。根据教学大纲，系统研究各个章节知识的特点，开展线上教学资源建设，优化了授课PPT、录制了企业生产视频、收集了各种制革工艺动漫视频和专家演示及讲座视频，设计了“制革脱毛生产实训及脱毛效果可视化监测虚拟仿真实验”“珍贵裘皮高值化染色工艺虚拟仿真实验”在实习过程中的使用方案，为开展线上可视化教学奠定了基础。

（2）教学实施。

创造性构建了PBL-TBL融合导向的“公司-部门式运行”的课程管理模式，结合“导学-自学-评学-质疑-总结-提升”等教学环节的具体特点，灵活采用各种信息化平台，提升教学活动的执行效果（表2）。“导学”，在每个阶段上课前2天，通过教学平台分享基本学习任务目录、课程要求及复习大纲，提醒同学们完成相关知识的复习，同时在教学平台上传学习视频包，为课堂教学做好准备。“自学”，教师通过腾讯会议，以PPT演示讲授的形式讲解课程基本内容，布置阶段任务主题、具体要求及时间节点；并要求同学们独立完成虚拟仿真实验项目、教学视频后，用1~2句话总结描述每个视频的主要内容，以敦促学生认真、高质地完成视频的学习；然后，以小组的形式完成阶段任务，按照公司-部门的形式完成小组成员的岗位设置、具体分工，小组成员之间相互分工合作、相互监督，通过教学群、教学平台等及时提出疑问、开展交流，弥补线上教学教师难以做到在线监督的不足，营造同学们“企业实训”氛围。“评学”，同学们在同学们完成每个学习阶段的任务后，在线组织阶段成果分享、交流，邀请一线生产的技术专家，从实际生产的角度对同学们的汇报进行点评，帮助同学们理解制革各个工段在实际生产过程中的具体情况。“质疑”，同学们在听取专家点评后，积极开展小组讨论，分析先前工作的优点和不足，形成改进方案，并及时搜集资料，激发工程思维和创新思维，进一步完成小组报告的修改。“总结”，各小组成员积极开展互评，帮助成员开展自我剖析，在小组整体表现、各个成员的表现等层面总结得失。“提升”，在小组交流、互评等环节中，同学们积极加强互相学习，积极改进，努力提升自我。

（3）课程考核。

如图1所示，此次线上“企业实训”构建了全过程、全方位的课程考核方案，课程成绩由课堂表现、阶段成果、课程总结等三部分组成，分别占课程总成绩的25%、45%和30%。课堂表现主要是加强课堂日常运行管理，由日常考勤、课堂互动、学习效率等三部分组成，加强课堂教学的全过程管理，营造更良好的在线课堂氛围。阶段成果，是课程考核的重点部分，每个阶段的成绩主要有小组阶段汇报、小组阶段报告、个人阶段报告及小组成员阶段互评等部分组成。针对每个阶段学习内容的具体特点动态制定的评分标准进行评分（表3），通过教师评价、小组互评等方法进行评分，得出每个阶段的成绩。加强小组间、小组内部的良性竞争和监督学习引导，最大程度避免浑水摸鱼的现象，激励同学们积极参与完成各项阶段任务。在课程结束后，每个同学要完成个人学习总结报告，重点考查报告内容的完整性、主题明确性、逻辑紧密性、条理清晰性、观点新颖性、工程意识性等，引导学生对所学知识进行梳理、总结和提升。通过上述措施，同学们高质量地完成了制革厂生产线设计、制革各个工段生产组织管理方案设计、制革厂污水处理厂的设计及制革关键材料研发方案设计等阶段任务过程中，锻炼知识运用能力，较全面地了解了实际生产过程中涉及的工厂建设、生产管理、成本控制、污染防治等关键问题，提升了学生的工程思维和能力，锻炼了创新意识，达到了既定的课程目标。

4总结

从教学大纲修订、教学资源建设、教学模式设计、课程考核等环节探讨了实验实践课程在线教学的改革思路和实施方案，并将其应用于“企业实训”在线教学实践，能较有效地解决线上教学的弊端，取得了良好的教学效果；以PBL-TBL为导向，初步形成了“导学-自学-评学-质疑-总结-提升”的线上教学模式，及全过程、多方位的课程考核方案，对特殊情况下开展线上实验实践教学改革具有重要的参考意义，对“互联网+”时代教育变革背景下，开展线上线下结合的混合教学改革具有重要借鉴意义。

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作者:张春晓 彭必雨 程海明 单位:四川大学轻工科学与工程学院 四川大学制革清洁技术国家工程实验室 四川大学皮革化学与工程教育部重点实验室