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基于CBL教学法的《化工原理》在线课程教学改革
编辑:admin   时间:2019-04-24 15:32

科技迅猛发展,互联网让教育唾手可得。“互联网+教育”的新时代使教育发展方式发生着巨大转变。人工智能、虚拟现实、大数据、区块链、慕课等技术,给传统的教育方式、教育理念、教育环境等带来了前所未有的挑战,也必将深刻改变着社会人才需求和教育形态。2018年4月,教育部《教育信息化2.0行动计划》发布,确定了“三全两高一大”的发展目标。站在新的历史起点,全国各地高校也根据新时代人才培养的新需求,深化教育教学改革,持续推进信息技术与教育的深度融合,探索信息时代教育新模式。在线开放课程是在高等教育普及化、多样化、教育资源共建共享等方面,最具代表性的一种新型态,既能促进信息技术与教育教学的深度融合,又能推动高等教育教学质量的“变轨超车”,提高教学质量、推进教育公平,实现高等教育高质量内涵式的发展。
《化工原理》是化学工程与工艺及其相近专业一门重要专业基础课,设在基础课和专业课之间,起着承前启后、由“理”及“工”的桥梁作用,也是后续专业课学习的基础。该课程注重工程观点、定量计算和设计能力,主要研究化工单元操作的基本原理、过程计算、典型设备及强化。对于首次接触“工程”课程的学生,普遍反映课堂信息量大、工程计算多且理解难、设备抽象、难以掌握。
基于CBL教学法(Case-basedlearning,案例教学法)的《化工原理》在线课程将“典型的工程案例”与“线上线下混合教学”结合起来,使学生能随时随地将“碎片化”的时间充分利用、积极主动的研究案例及问题、探索案例背后的工程原理及依据,最后能根据课程的理论知识解决工程中的问题,实现新时代下创新、高级应用型人才的培养。
1 传统教育教学方式存在的问题
随着社会经济的发展、新技术浪潮的挑战以及教育资源信息量的飞速增长,人民群众享受高等教育的需求也越来越迫切,但教育资源在全国各地发展不均衡,尤其是优质教育资源,在大城市、985高校、211高校等相对充足,而在小城市、山区、地方高校则比较贫乏或不足。传统的教育教学方式很难实现不同地区教育公平、知识的快速更新、随时随地学习充电等。另外,传统的教育教学方式获取知识和技能的途径主要是在课堂上老师的传授、在企业单位师傅的帮带,而新时代下互联网、人工智能、慕课等技术的发展,使得传统的方式和渠道已经不能满足教育的需求,需要多场合(教室、企业、生产车间等)、多渠道、多向互动的获取知识、培养能力和素质。教师也不能仅仅是知识的传授者,而是要以学生为中心,成为学习过程的设计者、引导者。所以传统教育教学的资源、环境、方式、教师角色、教学平台、教育教学目的、教育教学任务、培养人才的要求等都面临着前所未有的挑战,亟需改进。
2 基于CBL教学法的混合式在线课程
基于CBL教学法的化工原理在线课程,是根据课程特点、专业工程需要、企业生产工艺的案例实际、学生应用型创新人才培养的需求和定位,以学生为中心、以工程生产工艺为案例、以爱课程和雨课堂为网络平台,采用“线上+线下”的混合式教育教学模式。
2.1CBL教学法
CBL教学法是一种以案例分析为基础的教学方法。首先,教师选择典型案例,发布给学生知识模块及案例;其次,教师线上讲授相关理论知识,并组织和引导课堂讨论;然后,教师对案例相关理论知识总结,讨论质疑、答疑;最后,教师确定结果。该方法能促使学生积极、主动的探索问题,并能及时的应用所学理论知识分析和解决问题。
2.2在线开放课程
在线开放课程与传统授课、精品课和资源共享课等均不相同,也不是课堂搬家,将课堂上的内容搬到互联网上去,而是一种利用互联网手段向学习对象在线开放进行授课的课程,主要包括MOOC和SPOC两种,前者是大规模学习者的开放公开课,后者是小规模限制性的在线课程,以部分授课群体为开放对象。基于CBL教学法的化工原理在线开放课程是以SPOC的形式在线开放。关于《化工原理》在线课程有以下几个方面要明确。首先,教学理念要更新,确定为“开放共享,以学为中心”的理念;其次,教学模式要改变,改为“线上+线下”的混合式教学模式;第三,教师角色要转变,不能仅仅传授知识,而更应该是学生学习过程的组织者、促进者和引导者;第四,信息化技术要跟得上,与教育教学结合起来,适应新时代学生需求。
2.3“爱课程”平台上线工作
课程在“爱课程”平台上线,教师主要经过五个模块的内容完善,分别为完善教师团队、完善课程介绍页、设计并完善教学内容、设置课程参数、课程上线。
教师团队根据专业需求及教师擅长等组建,团队每个成员需在平台注册,并发布自己的官方主页,由课程负责人添加入课程团队。课程介绍页主要包括课程介绍、预备知识、课程图片、成绩要求、课程介绍视频、课程大纲等。教学内容的设计及完善是整个课程中最花费时间和消耗精力的一个环节,也是最主要的工作所在。首先进行教学设计,这是最重要的模块,需要把整个课程按照章节、知识体系等进行分割成若干小的知识模块,每个模块时间约5~20分钟;然后准备相应的素材,主要包括教学文档、教案、课程课件、录课视频的ppt、单元测试题、单元作业题、讨论题等;最后视频的录制和处理。课程上线需要将上述准备资源全部上传至爱课程平台,然后设置课程参数,主要包含评分规格、讨论区和结果设置。最后根据教学计划、教学进度等提前发布公告、按时发布相应教学内容和处理线上对应工作。
2.4基于CBL教学法的在线课程教学
首先根据教学设计,在运行平台“爱课程”上在线发布典型工程案例和相关教学资源,学生线下完成学习和任务。要求学生线下对发布的资源(文档、课件、ppt、视频、图片等)进行提前自学和“协作小组”组内讨论,学习资源不局限于给定资源,也可在知网等查阅文献,结合工程案例进行分析、质疑,最后列出发言提纲甚至是制作“协作小组”发言ppt。该环节学生可以线上随时、随地打开手机APP,登陆“爱课程”平台,利用“碎片化”的5~15分钟的时间进行预习、自学、复习、巩固,对学过的难点譬如精馏原理及设计型计算,较难理解,则可反复观看视频,直至掌握;而对比较抽象的设备及结构,譬如填料吸收塔、离心泵、板式精馏塔等则可以通过线上开放的讲授视频、图片、动画或提供的现场教学资源等进行直观感受和相关理论学习。
其次在“雨课堂”平台进行线上知识讲授和课堂工程案例分析、讨论。“雨课堂”可以“扫码入课堂”,开展点名签到、授课、测试、投票、弹幕等环节,所有内容均随手机“微信”跟随终身,随时随地打开微信均可看到授课、资源等所有内容及数据记录。教师在线上根据人才培养和教学大纲的要求,结合工程案
例对主要、重要或较难的知识点进行讲授,并“以学生为中心”组织、促进、引导学生以“协作小组”为单位进行讨论、发言、答疑,其他学生对每个“协作小组”的发言可以质疑、答疑。该环节要求老师一定要转变角色,不能仅仅备课书本上的知识点,要同时备该知识点前后相关知识点、相关课程知识点、相关案例知识点,还要备授课对象或学生。学习者则要主动积极的学习、探究,把内容“内化”后能对工程案例分析,必要时还需要“线下”查阅大量文献和资料进行分析、归纳、总结、质疑。
然后教师对讨论过程进行总结、答疑。该环节教师对理论知识在工程案例中的应用过程需要进行分析,答疑过程对有价值的质疑、创新性的想法要及时给予肯定和表扬,没有唯一答案的问题或学生通过自己努力可以解决的问题,老师可以留给学生线下查阅文献来解答。譬如填料塔设计环节,课程中只讲授了填料层有效高度的计算,而对于塔的总高如何计算?填料层是否需要分层?分层对每层高度有什么要求?这些都可以通过“协作小组”讨论之后分工协作、查阅文献、共同解决。这样既锻炼了学生的分析问题能力、解决问题能力,同时也锻炼了学生沟通表达能力、团队合作能力、创新能力、查阅文献能力、综述能力等。
最后教师确定结果,对整个知识模块进行小结。基于CBL教学法的化工原理在线课程,通过“线上+线下”的混合式教学过程,使学生的学习更积极、主动、方便快捷,对难以理解的内容能更形象、具体、直观的进行反复学习,学习者学习后也很有成就感和收获感。更主要的是老师解放了出来,成为组织者、促进者和引导者;课堂还给了学生,成为“以学习者为中心”的课堂;学时不足的问题也不复存在,真正实现了新时代下“我的课堂我做主”。
3 结语
新时代下的“互联网+教育”也好,未来互联网上的新教育也好,均离不开高科技智能技术和信息技术。譬如云校、云教育、虚拟现实、人工智能、创客空间等都会给教育带来巨大变化。基于CBL教学法的化工原理在线开放课程是将智能技术与信息技术深度融入教育过程的一种探索性的全新教育模式,采用CBL教学法和“线上+线下”的混合教学过程,构建了一种网络化、智能化、终身化的教育体系,建设成了一种人人能学、时时能学、处处能学的知识传播模式,实现了开放、平等、可持续改进的教育理念,真正做到了“以学生为中心”的教学过程。


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