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基于互联网翻转教学模式在化工原理教学中应用
编辑:admin   时间:2019-05-09 13:56

全球教育家理查德·莱文曾说:真正的教育不传授任何知识和技能,却能令人胜任任何学科和职业,这才是真正的教育。新工科是以立德树人为引领,培养终身具有可持续国际竞争力、创造力、实践力和领导力的卓越工程创新人才。大学需要培养学生批判性的独立性思考,终身学习的能力。《化工原理》是工程性很强的应用课程,教学实践中应注重对学生的工程思维、工程意识、分析和解决工程问题的能力的培养。
翻转课堂是一种信息时代新颖而有效的教学方法。翻转课堂是以学生为核心,教师则转变为学生学习的设计者、指导者、帮助者和学习伙伴。有效提升学生自主学习能力,培养学生创新思维能力。笔者对所教授的化工原理课程进行翻转课堂教学模式改革。
1 引导学生课下自主学习
翻转课堂的实施需要信息技术的支持。笔者所在学校购买超星学习通是面向智能手机、平板电脑等移动终端的移动学习专业平台。学校建设有校园网,学生只需要账号和密码可以在校园任意角落上网。教师通过超星学习平台引领学生课前的学习。如讲授化工原理第一章“流体流动”中“流体流动的基本方程”,教师需要准备流体稳定流动时的质量衡算、流体稳定流动时的能量衡算、柏努利方程的应用等内容和知识点的动画、PPT、视频及课外作业等学习资源,将其上传至超星学习通网络教学平台和自主学习平台。平台会统计学生的学习情况,教师关注平台动态跟踪了解学生预习情况。通过翻转教学模式,学生课下可以个性化学,反复学习资料,提高学生学习主动性和灵活性。
2 打造金课课堂
翻转课堂的目的是打造金课课堂。翻转课堂充分激发学生学习的主动能动性,让个性化的学习需求能够被满足,让合作,探究、交流、展示成为课堂的主旋律。金课即高阶课堂、对话课堂、开放课堂。美国著名心理学家、教育家卢姆将认知过程分为记忆、理解、应用、分析、评价和创造6个层次,前三个属于低阶层次的认知,后三个属于高阶层次的认知。高阶课堂指的是高阶层次的教学,掌握的是高问题求解、决策、批判性思维、阶知识,形成的高阶思维,发展的是高阶能力。高阶能力是以高阶思维为核心的解决复杂问题或完成复杂任务的心理特征,高阶思维是指发生在较高认知水平上的心智活动或较高层次的认知能力,它主要包括创新思维、问题求解、决策、批判性思维、信息素养、团队协作、自我管理和可持续发展能力等。
化工原理的研究对象是单元操作。单元操作的研究方法①实验研究法,即依靠实验过程建立过程参数之间的关系;②将复杂的过程用物理过程描述(物理模型),然后用数学方法对该物理模型进行数学描述和分析、求解,此过程为数学模型过程,数学求解过程中出现一些参数,通过对实验数据进行回归得到,得到数学模型。工程观点是观穿化工原理课程的主线。培养工程思维和解决工程实际问题的能力是化工原理课程的目的。在课前教师根据学生预习过程中出现的问题,确定学生的理解程度。课堂上对多数学生存在的共同问题进行讲解和讨论。设置课堂互动环节,在课堂上将问题现场发送给学生,学生现场解答,平台自动统计学生的答案,出现的问题现场讨论答疑,强化学生对基础知识的掌握。课堂上以小组形式组织讨论在网络平台上的思考题。学生在课程教学中带着具体的任务来学习,如讲解伯努利方程的应用,在网络平台上给学生出高阶思维思考题“简述伯努利原理,并解释为什么地铁、火车站站台要设立安全黄线?”;如讲第五章传热,给学生出思考题“为什么蓬松的棉花比硬硬的棉花更保暖?”,“如何加强暖气片的传热”。这样的问题让学生从记忆知识转变到运用知识来创新思维。这样生活化的问题也是学生感兴趣的点,激发学生积极学习思考的热情。在讨论时每组都有核心学生,核心学生是平时在网络平台积极学习的学生,通过这些学生带动其他学生一起讨论学习,教师随机参与学生小组讨论,引导学生思考,在讨论结束后做出总结。将以教为中心的教学转变为以学生为中心的教学。学生不再是知识的被动接受者,而是主动学习者、自主建构者和探索者。
3 案例分析讨论课堂
化工原理课程几乎涵盖了化工过程的所有物理过程。在网络平台课前布置将化工原理课程的理论知识和化工生产实际相结合的工程案例分析题目。
抗生素主要由微生物发酵生产,在世界范围内的应用十分广泛。如学生去制药厂见习,参观土霉素的生产工艺流程。土霉素为四环类抗生素,可作为生产其他新型抗生素的原料。土霉素的生产工艺一般分为发酵工段、酸化工段、过滤工段、脱色工段、结晶工段、离心工段、干燥工段。抗生素的生产工艺流程实际上就是单元操作组合而成。学生课下以小组形式在互联网收集资料,大量阅读文献,做成研究报告或PPT,每组一个小组有一位同学代表小组在课堂上汇报,汇报后教师和学生一起讨论分析引导。这类案例分析作业培养学生应用基本概念和原理解决实际问题的能力和表达能力。
4 化工3D仿真课堂
化工3D仿真呈现一种真实工厂的操作环境。化工仿真教学平台是集理论学习、交流沟通和在线仿真等多种功能于一体的新一代学习交流平台。化工单元操作仿真包含离心泵、换热器、精馏、吸收等单元操作。在学期末安排相应仿真课程,学生线下预习自主操作,线上教师给予指导,开拓学生思维。
5 课后跟踪辅导评价
课后教师在平台建立题库,随时关注网络平台,学生借助网络按时完成题库作业,学生有疑问教师在线互动答疑。教师掌握学生的学习情况,教师对翻转课堂教学模式的教学效果进行反馈和评价,教师对学生学习过程的各环节进行总结性评价,将过程性评价纳入学生最终的考核。
6 翻转课堂式教学模式面临的挑战
翻转课堂成功与否的重要因素是教师和学生的交流程度。翻转课堂需要学生在课后花费大量时间,学生已习惯传统课堂被动学习,要变为一个自主的学习者需要一定过程。教师而言,教师不仅是观念改变,更是自身专业能力和素养上一种挑战。


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