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基于“雨课堂”下的化学反应工程教学方法研究

 
来源:化学反应工程与工艺 栏目:期刊导读 时间:2021-04-01
 
《化学反应工程》是化学工程与工艺与能源化学工程专业的一门核心专业课程,研究对象是化学反应中的工程问题,主要研究化学反应过程中速率变化、传递规律及其对反应过程的影响,从而实现反应器的设计、选型计算、优化设计、工业放大[1-2]。该课程会涉及到抽象的物理模型、复杂的数学模型、繁琐的公式推导和计算,在学习中,学生普遍感到理论抽象、计算繁琐,很多学生认为《化学反应工程》是大学中最难学习的课程之一[3],特别是对“气固相催化反应中固定床反应器的设计”、“缩芯模型的总体速率”以及“非理想模型反应器的计算”这些知识点,学生普遍掌握的不太理想。 近年来,随着工业的发展,课程内容也在不断地增加、更新,如何提高学生对《化学反应工程》课程的兴趣和参与度,鼓励学生在学习中创新,在创新中强化理解和应用反应工程解决实际问题的能力,起到教学相长的效果,显得尤为重要。而“雨课堂”的教学模式与传统的教师单向授课模式相比,加入了更多的师生互动环节,例如投票、弹幕和单选题、多选题、主观题、群公告等功能,目的是将学生作为课堂的主体,更多地、主动地参加思考和讨论,提高学生的课堂参与度。 1通过“雨课堂”提高学生的参与度 教育部部长陈宝生同志曾说过“学生在听‘死理论’时,没有温度、没有触感、没有质量,这样的课学生不愿意听”。而《化学反应工程》这门课程本身理论知识点偏多,公式繁琐,需要记忆的内容很多,在传统授课时,学生普遍反映课程难以学懂。化学反应工程课程的核心在于引导学生积极讨论、自由思考,通过间歇釜式反应器、连续流动反应器、固定床反应器等几类不同反应器中的理论讲解,学习和解决反应过程中反应器的开发、反应器设计等生产实际中的工程问题。但是在实际的教学的过程中,受限于课堂大小、教室硬件条件、上课学生人数等因素,很多时候无法设置学生自由讨论环节[3]。目前一般的合班课程基本上还是以教师讲解为主,学生直接接受教师的分析结果,学生被动地接受新内容,存在学生上课玩手机、睡觉等现象,学生的主观参与程度不高,没有将自己当成上课的主体,无法从真正意义上提高学生对化学反应工程的课程兴趣。某些小班课程,虽然我们也进行了“翻转课堂”、“CDIO教学模式”[3]等不同的教学手段,但这类授课方式也只是让小部分的同学参与了课堂教学中,大部分的同学仍然游离在课堂之外。 而借助“雨课堂”这类教学手段,教师和学生之间会搭建起一座无形的桥梁。教师不在是单纯地讲课,仅仅作为一个引领者,带领学生积极思考、不断交流的,学生将成为课堂的主体。 通过“黑板+PPT+移动终端”将会带来全新的课程体验,学生们课上可以随时查看课件,点击不明白的知识点,给老师发消息、发弹幕、投稿,学生可以随时将自己的想法以弹幕或者投稿的形式发送在大屏幕显示。这种方式有利于同学们的思想沟通,和教师进行现场互动,对某些“内向”、不自信的同学,这样的沟通方式显得尤为重要,真正做到大班教学也能人人都能发言。授课教师也可以根据大家的反馈了解学生们的想法和思路,对共性问题进行引导和解答。 “雨课堂”已经有了学生进入课堂的考勤数据,不需要教师拿着花名册浪费时间进行点名,当然教师还可以通过随机点名以及发红包的方式,来提高学生的专注度,真正做到把手机最为学习的一种工具。 另外,教师可以限时发布测试题在课堂上及时对学生的学习效果进行测试,系统会实时显示学生的答题结果统计,对于大部分同学都存在的问题教师可以重点讲解,在每节课后,系统会对整节课的答题情况作一汇总和分析,可以看出每个学生的答题正确率和答题时间,评出“优秀学生”和“预警学生”,这样教师也可以在课后或者下一次课的时候及时并着重关注这类“预警学生”,分析原因,提出改进意见,而不至于到学期末才能知道其实部分学生根本没有“用心学”,或者课程内容太难,他们无法掌握。 2借助“雨课堂”拓展教学内容 通过近几年课堂教学的改革,我们老师也在不断的创新教学方法,改善教学手段,除了课堂上进行理论知识的讲解外,教师可能会在课前、课后补充更多的资料给学生阅读和参考。但是教师只能听过现场布置问题、邮箱、QQ、微信等通讯工具与学生沟通,但这样的方式无法让老师知晓学生到底有没有下载、是否进行预习或者复习、有没有不懂的问题等。教师对于学生的学习情况无法把握,不能得到及时、详细以及真实的反馈,老师和同学无法进行实时互动,这也就制约了课堂教学的效果。 借助“雨课堂”平台,教师能够监控学生的学习状态,包括学习时间、提出的问题、标记不懂的PPT内容、给教师的留言等,为教师备课提供了非常好的参考意见,更能精准的制作课件和教学计划,提高教学效率。 借助“雨课堂”平台,教师可以下达相关教学课题任务,小组自由选择课题进行研究,课后通过团队合作,将课题形成小组成果性展示。在第五章《固定床气-固相催化反应工程》中,我们将第八节的内容“催化反应过程进展”作为课题任务布置给学生,让学生分组进行资料的收集、整理、制作成PPT,在下次课上进行小组课题分享,针对分享课题进行生生互动、师生互动,解答问题,学生在交流分享的过程当中实现知识的学习和拓展。 化学反应工程的教学内容在2018年修订新大纲时,由64学时修改为48学时。由于学时数的减少,教学内容也做了相应的调整,其中第六章《气-液反应工程》不再讲述,但这部分内容对于化学工程与工艺的同学来讲比较重要,特别是在第八学期的毕业设计中,因此我们利用“雨课堂”平台提供了教师上课的课件、作业、思考题等,让有需要的学生能更好的自习这一部分的内容。 另外,青海大学的学生生源有强有弱,学生能力也参差不齐,所以在有限的课堂教学中为了让大多数同学理解教学内容,掌握教学知识点,就没有太多的时间拓展教学深度。因此,为了能让部分学习能力较强的学生能打开眼界、拓展思维,更好地学习《化学反应工程》这门课程》,我们通过“雨课堂”平台发布其他高校录制好的慕课、微课链接,让学生可以多学习其他高校教师的讲课视频,教学方法和手段。 3优化考核方式 现有的教学模式中,最终成绩的评定为平时成绩为30%,期末成绩占70%,平时成绩主要以考勤、作业为主,期末考核方式以纸质试卷考核为主。学生的平时作业存在抄作业的现象,而考勤也存在学生人在课堂,心在手机上的问题,平时成绩的评定无法真正衡量一个学生学习状态。而一些学生在课堂上的思考、回答和提问过程没有被计入考核范围内,有的学生在课堂上不认真听讲,不积极发言,但他通过期末之前的一段时间“抱佛脚”,可能也可以获得比较理想的成绩,这对于课堂积极听讲、认真思考的同学并不公平,因此需要一种更加有效的考核机制来解决这类问题[5]。 目前我们将最终的考核方式修改为:平时成绩占30%,期中考试占30%,期末成绩占40%,借助“雨课堂”平台,教师将课前提问成绩、在线学习成绩、课堂表现成绩、在线测试成绩、任务完成情况等都纳入到学生平时成绩的评定当中。并且增加了期中考试这一环节,也能在学期的中间阶段更及时的了解学生的学习情况,以便对后期的教学进行调整和完善。同时,在“雨课堂”平台下学生和学生的评价可以随时进行,学生对教师的教学也可以进行时时评价和反馈。这样得到多方面的评价数据,促进教学动态性发展。 4课程建设成效 在2018-2019学年春季学期中,《化学反应工程》共有3个专业,9个班级,共356个学生,其中应用化学20162班共38名学生采用“雨课堂”教学,其余8个班级采用传统授课模式。 在本学期课程的48学时教学中,学生主动发送弹幕505条,充分体现了学生的参与热情,本学期教师共上传课件 16次,相关参考资料6个。学生阅读下载率为100%,标记不懂PPT页面数共计85页,课后留言35条。本学期共设计单元考核3次,期中考试1次,分别在课堂教学中发布,学生答题率为99.9%,最终通过“雨课堂”自动形成平时学习成绩汇总表。 在期末考核中,最终总评成绩中应用化学20162的成绩比较突出,60分以下仅有一名学生,平均分达到了76.3分,90分以上的3人,而其他8个班的不及格人次达到了7~8人/班,平均分都在68~72之间。而且该班的总评成绩是用平时的表现和课堂思考校准了最终总成绩,使得考核方式和结果更加科学合理。排名靠前的学生,基本是课堂认真思考、积极回答问题的同学。指望临时抱“佛脚”、死记硬背同学的分数被相应压低,这也就更加符合教学规律。 5结 语 基于雨课堂的混合式教学模式较传统面对面授课、在线学习和反转课堂更加智能化、精细化和便捷化[6]。通过在《化学反应工程》课程中应用雨课堂智慧平台,教学效果显著,学生在课堂上的参与程度明显提高,能积极关注在雨课堂中发布的消息,能主动快速的完成在线测试和问题讨论。从教师的角度看,可以更加全面、清楚的把握学生学习动态,实现学生学习结果的数据化和客观化。从考核结果看,总评成绩结合了平时的表现和课堂思考,使得考核方式和结果更加科学合理,符合教学规律。 [1] 张学俊,徐新萍,张建军.新建本科院校数学建模组织与发展探索研究[J].江苏第二师范学院学报(自然科学),2014(11):18-20. [2] 李风海,陈艳丽,樊红莉.基于应用型能源化学工程人才培养的《化学反应工程》教学改革探索[J].教育现代化,2018(40):11-13. [3] 李青云.化学反应工程课程教学的几点体会[J].广州化工,2014(18):241-242. [4] 赵启文,成春春.基于 CDIO 模式的高等化学反应工程教学改革探索[J].新课程研究,2017(9):42-43. [5] 高杨.基于“雨课堂”的案例式教学方法研究[J].科学大众(科学教育),2019(3):133-134. [6] 张丽萍.基于雨课堂的混合教学模式研究—以商贸物流概论为例[J].高教学刊,2019(5):115-117. 《化学反应工程》是化学工程与工艺与能源化学工程专业的一门核心专业课程,研究对象是化学反应中的工程问题,主要研究化学反应过程中速率变化、传递规律及其对反应过程的影响,从而实现反应器的设计、选型计算、优化设计、工业放大[1-2]。该课程会涉及到抽象的物理模型、复杂的数学模型、繁琐的公式推导和计算,在学习中,学生普遍感到理论抽象、计算繁琐,很多学生认为《化学反应工程》是大学中最难学习的课程之一[3],特别是对“气固相催化反应中固定床反应器的设计”、“缩芯模型的总体速率”以及“非理想模型反应器的计算”这些知识点,学生普遍掌握的不太理想。近年来,随着工业的发展,课程内容也在不断地增加、更新,如何提高学生对《化学反应工程》课程的兴趣和参与度,鼓励学生在学习中创新,在创新中强化理解和应用反应工程解决实际问题的能力,起到教学相长的效果,显得尤为重要。而“雨课堂”的教学模式与传统的教师单向授课模式相比,加入了更多的师生互动环节,例如投票、弹幕和单选题、多选题、主观题、群公告等功能,目的是将学生作为课堂的主体,更多地、主动地参加思考和讨论,提高学生的课堂参与度。1通过“雨课堂”提高学生的参与度教育部部长陈宝生同志曾说过“学生在听‘死理论’时,没有温度、没有触感、没有质量,这样的课学生不愿意听”。而《化学反应工程》这门课程本身理论知识点偏多,公式繁琐,需要记忆的内容很多,在传统授课时,学生普遍反映课程难以学懂。化学反应工程课程的核心在于引导学生积极讨论、自由思考,通过间歇釜式反应器、连续流动反应器、固定床反应器等几类不同反应器中的理论讲解,学习和解决反应过程中反应器的开发、反应器设计等生产实际中的工程问题。但是在实际的教学的过程中,受限于课堂大小、教室硬件条件、上课学生人数等因素,很多时候无法设置学生自由讨论环节[3]。目前一般的合班课程基本上还是以教师讲解为主,学生直接接受教师的分析结果,学生被动地接受新内容,存在学生上课玩手机、睡觉等现象,学生的主观参与程度不高,没有将自己当成上课的主体,无法从真正意义上提高学生对化学反应工程的课程兴趣。某些小班课程,虽然我们也进行了“翻转课堂”、“CDIO教学模式”[3]等不同的教学手段,但这类授课方式也只是让小部分的同学参与了课堂教学中,大部分的同学仍然游离在课堂之外。而借助“雨课堂”这类教学手段,教师和学生之间会搭建起一座无形的桥梁。教师不在是单纯地讲课,仅仅作为一个引领者,带领学生积极思考、不断交流的,学生将成为课堂的主体。通过“黑板+PPT+移动终端”将会带来全新的课程体验,学生们课上可以随时查看课件,点击不明白的知识点,给老师发消息、发弹幕、投稿,学生可以随时将自己的想法以弹幕或者投稿的形式发送在大屏幕显示。这种方式有利于同学们的思想沟通,和教师进行现场互动,对某些“内向”、不自信的同学,这样的沟通方式显得尤为重要,真正做到大班教学也能人人都能发言。授课教师也可以根据大家的反馈了解学生们的想法和思路,对共性问题进行引导和解答。“雨课堂”已经有了学生进入课堂的考勤数据,不需要教师拿着花名册浪费时间进行点名,当然教师还可以通过随机点名以及发红包的方式,来提高学生的专注度,真正做到把手机最为学习的一种工具。另外,教师可以限时发布测试题在课堂上及时对学生的学习效果进行测试,系统会实时显示学生的答题结果统计,对于大部分同学都存在的问题教师可以重点讲解,在每节课后,系统会对整节课的答题情况作一汇总和分析,可以看出每个学生的答题正确率和答题时间,评出“优秀学生”和“预警学生”,这样教师也可以在课后或者下一次课的时候及时并着重关注这类“预警学生”,分析原因,提出改进意见,而不至于到学期末才能知道其实部分学生根本没有“用心学”,或者课程内容太难,他们无法掌握。2借助“雨课堂”拓展教学内容通过近几年课堂教学的改革,我们老师也在不断的创新教学方法,改善教学手段,除了课堂上进行理论知识的讲解外,教师可能会在课前、课后补充更多的资料给学生阅读和参考。但是教师只能听过现场布置问题、邮箱、QQ、微信等通讯工具与学生沟通,但这样的方式无法让老师知晓学生到底有没有下载、是否进行预习或者复习、有没有不懂的问题等。教师对于学生的学习情况无法把握,不能得到及时、详细以及真实的反馈,老师和同学无法进行实时互动,这也就制约了课堂教学的效果。借助“雨课堂”平台,教师能够监控学生的学习状态,包括学习时间、提出的问题、标记不懂的PPT内容、给教师的留言等,为教师备课提供了非常好的参考意见,更能精准的制作课件和教学计划,提高教学效率。借助“雨课堂”平台,教师可以下达相关教学课题任务,小组自由选择课题进行研究,课后通过团队合作,将课题形成小组成果性展示。在第五章《固定床气-固相催化反应工程》中,我们将第八节的内容“催化反应过程进展”作为课题任务布置给学生,让学生分组进行资料的收集、整理、制作成PPT,在下次课上进行小组课题分享,针对分享课题进行生生互动、师生互动,解答问题,学生在交流分享的过程当中实现知识的学习和拓展。化学反应工程的教学内容在2018年修订新大纲时,由64学时修改为48学时。由于学时数的减少,教学内容也做了相应的调整,其中第六章《气-液反应工程》不再讲述,但这部分内容对于化学工程与工艺的同学来讲比较重要,特别是在第八学期的毕业设计中,因此我们利用“雨课堂”平台提供了教师上课的课件、作业、思考题等,让有需要的学生能更好的自习这一部分的内容。另外,青海大学的学生生源有强有弱,学生能力也参差不齐,所以在有限的课堂教学中为了让大多数同学理解教学内容,掌握教学知识点,就没有太多的时间拓展教学深度。因此,为了能让部分学习能力较强的学生能打开眼界、拓展思维,更好地学习《化学反应工程》这门课程》,我们通过“雨课堂”平台发布其他高校录制好的慕课、微课链接,让学生可以多学习其他高校教师的讲课视频,教学方法和手段。3优化考核方式现有的教学模式中,最终成绩的评定为平时成绩为30%,期末成绩占70%,平时成绩主要以考勤、作业为主,期末考核方式以纸质试卷考核为主。学生的平时作业存在抄作业的现象,而考勤也存在学生人在课堂,心在手机上的问题,平时成绩的评定无法真正衡量一个学生学习状态。而一些学生在课堂上的思考、回答和提问过程没有被计入考核范围内,有的学生在课堂上不认真听讲,不积极发言,但他通过期末之前的一段时间“抱佛脚”,可能也可以获得比较理想的成绩,这对于课堂积极听讲、认真思考的同学并不公平,因此需要一种更加有效的考核机制来解决这类问题[5]。目前我们将最终的考核方式修改为:平时成绩占30%,期中考试占30%,期末成绩占40%,借助“雨课堂”平台,教师将课前提问成绩、在线学习成绩、课堂表现成绩、在线测试成绩、任务完成情况等都纳入到学生平时成绩的评定当中。并且增加了期中考试这一环节,也能在学期的中间阶段更及时的了解学生的学习情况,以便对后期的教学进行调整和完善。同时,在“雨课堂”平台下学生和学生的评价可以随时进行,学生对教师的教学也可以进行时时评价和反馈。这样得到多方面的评价数据,促进教学动态性发展。4课程建设成效在2018-2019学年春季学期中,《化学反应工程》共有3个专业,9个班级,共356个学生,其中应用化学20162班共38名学生采用“雨课堂”教学,其余8个班级采用传统授课模式。在本学期课程的48学时教学中,学生主动发送弹幕505条,充分体现了学生的参与热情,本学期教师共上传课件 16次,相关参考资料6个。学生阅读下载率为100%,标记不懂PPT页面数共计85页,课后留言35条。本学期共设计单元考核3次,期中考试1次,分别在课堂教学中发布,学生答题率为99.9%,最终通过“雨课堂”自动形成平时学习成绩汇总表。在期末考核中,最终总评成绩中应用化学20162的成绩比较突出,60分以下仅有一名学生,平均分达到了76.3分,90分以上的3人,而其他8个班的不及格人次达到了7~8人/班,平均分都在68~72之间。而且该班的总评成绩是用平时的表现和课堂思考校准了最终总成绩,使得考核方式和结果更加科学合理。排名靠前的学生,基本是课堂认真思考、积极回答问题的同学。指望临时抱“佛脚”、死记硬背同学的分数被相应压低,这也就更加符合教学规律。5结 语基于雨课堂的混合式教学模式较传统面对面授课、在线学习和反转课堂更加智能化、精细化和便捷化[6]。通过在《化学反应工程》课程中应用雨课堂智慧平台,教学效果显著,学生在课堂上的参与程度明显提高,能积极关注在雨课堂中发布的消息,能主动快速的完成在线测试和问题讨论。从教师的角度看,可以更加全面、清楚的把握学生学习动态,实现学生学习结果的数据化和客观化。从考核结果看,总评成绩结合了平时的表现和课堂思考,使得考核方式和结果更加科学合理,符合教学规律。参考文献[1] 张学俊,徐新萍,张建军.新建本科院校数学建模组织与发展探索研究[J].江苏第二师范学院学报(自然科学),2014(11):18-20.[2] 李风海,陈艳丽,樊红莉.基于应用型能源化学工程人才培养的《化学反应工程》教学改革探索[J].教育现代化,2018(40):11-13.[3] 李青云.化学反应工程课程教学的几点体会[J].广州化工,2014(18):241-242.[4] 赵启文,成春春.基于 CDIO 模式的高等化学反应工程教学改革探索[J].新课程研究,2017(9):42-43.[5] 高杨.基于“雨课堂”的案例式教学方法研究[J].科学大众(科学教育),2019(3):133-134.[6] 张丽萍.基于雨课堂的混合教学模式研究—以商贸物流概论为例[J].高教学刊,2019(5):115-117.

文章来源:化学反应工程与工艺 网址: http://hxfygcygy.400nongye.com/lunwen/itemid-15847.shtml


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