基于雨课堂的《化工原理》课程教学改革研究*

时间：2024-07-28

张瑶，解瑞俊，武朝军，高智，丁大千

(内蒙古工业大学，内蒙古呼和浩特 010010)

化工原理作为化工科类专业本科教育核心基础课，是工科学生由“理”向“工”过渡的桥梁课程[1]。内蒙古工业大学生物工程专业中，《化工原理》共计 96学时，其中上册56学时、下册40学时，开设学期分别为大二第二学期和大三第一学期。由于化工原理课程知识点繁多、内容枯燥无味，考核形式单一等原因，导致学生学习主动性不高、效率低，出现大批“低头族”。因此，结合本人近几年的化工原理教学过程中对课程内容和形式上的一些探索，发现在教学中利用现代智慧教学工具增加课堂趣味性、突出化工原理课程与之前基础课程知识的内在联系，并加强习题的练习与分析，可有效提高化工原理课程的教学效果。

1 生物工程专业化工原理教学现状

现阶段，生物工程专业的化工原理课程教学效果不理想，主要存在以下问题：(1)从课程名称来看，学生认为该课程与生物专业相关性不高，导致学生学习兴趣低[2]。(2)在学习本课程时，国内本科高的教育模式以传统的讲授式教学方法为主，并未真正落实“以学生为中心”的职教理念。(3)虽然在授课过程中教师也会让同学们发散思维，但最后结果多是以教师的总结作为正确答案，这样就限制了学生的思考。(4)此外，在授课过程中，教师采用“多媒体+板书”模式教学时，只能通过课后作业、期末考试等方式对学生的学习状况进行分析，这样就无法及时了解学生学习情况、调整教学进度、改进教学手段。

因此，为了进一步加强生物工程专业学生的工程思维和综合分析工程问题的能力，改善教学效果，需要将现代化教学手段引入课堂，对化工原理课程的教学手段进行优化与设计。

2 “雨课堂”在化工原理课程教学中的实践

为了解决当前化工原理教学手段陈旧、教学资源匮乏等问题，将“雨课堂”引入课堂环节，对现有教学过程进行改进。“雨课堂”是清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学工具[3]。通过“雨课堂”可将全部教学过程数据化、智能化地展现出来。在电脑端下载安装本软件后，以ppt和手机终端app(微信)为载体，可在整个教学过程中实现教师教学与学生学习的互动[4]。我校与“雨课堂”已经对接了身份认证系统以及和注册中心对接了教务数据，因此在开设化工原理课程的学期，教师有会员权限，学生自动导入班级，教师拥有直播、板书、本地视频上传等功能。

2.1 课前准备

化工原理课程涉及抽象工程概念、单元操作原理及相关设备，内容多，公式多，符号多。为了让学生更好的学习，在上课之前教师可在课前预习环节插入在线视频讲解、讲义，也可以链接使用清华大学的慕课资源和课件，让学生利用在线的教学平台提前进行预习。对于没有完成预习的学生，可以设定预习截止时间的时间节点提醒。教师收到学生预习的反馈，对反馈结果进行分析。

以柴诚敬、贾绍义主编的《化工原理》第三版上册中的流体黏度的定义为例对“雨课堂参与的课前准备”进行示范。书中定义黏度为：流体在运动时，相邻流体层之间则产生相互抵抗的作用力，运动快的流体层对运动慢的流体层施以拖曳力，而运动慢的流体层对运动快的流体层施以阻滞力，流体所具有的这种抵抗两层流体相对运动的性质称为流体的黏性[5]。这个概念在实际面授过程中，学生理解起来难度较大。这时，利用“雨课堂”课前推送日常生活中的现象，例如一杯水用勺子搅动，当停止搅动以后，水会慢慢停止运动，这时让同学们思考：运动的水为什么会停下来？通过推送以上预习讲义，并设置时间节点，让学生思考。在预习过程中，通过查看后台数据，了解学生预习情况。这样保证每一位学生课前的预习有效，使学生在课前对所学内容有更加清晰的了解。结合雨课堂课前环节，对学生对于新知识的掌握程度进行分析，从而高效的进行课堂教学[6]。

2.2 课堂授课

在课堂上，教师开启“雨课堂”授课模式，采用签到功能查看学生出勤情况。随后，在ppt中的“雨课堂”模块进行授课，也可将课件即时发送至学生手机或电脑端，学生根据自身情况实时做笔记、对有疑问或重点的教学内容进行“不懂”和“收藏”操作。在此过程中，教师可即时接收学生点击“不懂”的数据，针对高频“不懂”的知识点调整课堂进度，进行重点讲解。为了促进师生交流，课堂上教师也可以打开弹幕，通过学生发送的弹幕来与学生进行交流，了解学生课上的观点和想法，进行针对性教学。在此过程中的所有信息均以匿名形式滚动显示在授课屏幕顶端，班级内全部同学都可以看见，并参与到弹幕交流中，这样也解决了部分学生害怕老师、畏惧提问的情况。通过课堂“红包”功能，对课堂活跃学生进行适当激励，可以提升课堂活力，减少上课玩手机的“低头族”的人数。

化工原理上册流体的物理性质章节，共38页幻灯片，讲述完“流体”的概念、特点及分类后约用时20分钟。此时，学生注意力开始下降，出现了打瞌睡、玩手机等现象。基于以上情况的出现，在课堂中引入“雨课堂-填空题”环节，抛出“根据密度是否为常数，将流体分为()和()”的问题，限定时间，让学生们答题，答题后教师可马上看到同学们的作答情况。这样的操作即强调了本节课的重点内容，又可以将学生的注意力拉回课堂。本节内容还包含“连续介质假定”的知识点，这是学习本小节内容的一个难点，在讲解这部分内容时，在本页幻灯片上多次出现“不懂”，教师根据上述情况，及时对本知识点进行分解、举例及讲解，以加深学生对本知识点的理解和掌握。此外，下课后雨课堂还会分析学生课堂情况，对每位同学的课堂表现进行评估，针对“优秀学生”，教师可采取课堂“红包”进行奖励，给予适当的奖惩，以调动学生参与课堂的积极性。

2.3 线上教学

新冠肺炎疫情期间，内蒙古工业大学全部课程均采用线上教学。生物工程专业化工原理亦是通过线上开展教学工作。在此期间中，涌现出大量线上授课平台：依托爱课程、大学生慕课等，结合雨课堂、钉钉、腾讯会议等开展线上教学活动，以保证疫情防控期间的教学进度和教学水平。在起初线上授课时，受网络原因和服务器限制，雨课堂无法同时开启授课和视频模式，经过升级后，教师在授课过程中通过开启视频模式让学生直观的看到老师，可以在一定程度上加深交流与互动，激发学习积极性。在疫情当中，广大人民教师克服困难，完成了线上的网路教学，取得了一定的成绩，学生学习效果得到了保障。

2.4 课后检测

以柴诚敬、贾绍义主编的《化工原理》第三版下册中的“蒸馏”单元操作为例，检验学生的掌握情况：利用“雨课堂”中的“课堂”功能让学生们先对本章所讲解的内容进行回放、复习，这时教师可以在后台看到“观看回访人数”，当“人数”达到班级总人数比例的三分之二时，将提前出好的单元测验推送至学生端，限定考试时间对学生掌握情况进行考察。

图1 内蒙古工业大学生物工程专业18级“蒸馏”单元测验成绩分布

生物工程18级两个班级共65人，查看试卷人数65人，完成试卷人数65人，总分分布如图1所示。从图中可以看出，“优秀”可达到班级总人数的32%，“及格”以上比例占到班级总人数的97%，平均分可达到84分。与往年本章单元测验平均分(67分)对比，有明显提高。由此数据可看出，线上线下相结合的教学，既强化了学生的中心地位，又提升了课堂的效率。