丁忠偉?劉麗英

摘 要：慕課的興起為教育行業(yè)借力信息技術提供了一次前所未有的機遇，筆者認為這次機遇不在于課程資源的信息化，而在于慕課能改變教育教學活動中師生的角色。基于此認識，筆者產生了用慕課打造金課的化工原理課程教學改革思路，形成了以學生完全自學、高階問題研討、強化過程考核為特色的教學設計。實踐結果表明，對于化工等工科類的專業(yè)課程，這種顛覆性地改變師生角色的教學方式完全能夠達成像知識的記憶和理解這樣的低階認知目標，同時也把教學過程向知識運用、工程問題的分析與方案評價、創(chuàng)造等高階認知目標推進。

關鍵詞：慕課;化工;課程建設;教學設計;化工原理

一、引言

作為信息技術與教育行業(yè)深度融合的產物，慕課近幾年風靡全球，我國高等教育界更是刮起了一股慕課旋風。非常值得注意的是，與歐美國家慕課學員主要是社會學習者不同，我國的慕課學習者主要是在校大學生。這一獨特的中國慕課現象背后是各級教育部門的著力引導和大力投入，以及各高校的積極參與——慕課在中國被賦予了提高高等教育人才培養(yǎng)質量的使命。2018年以來，教育部發(fā)布了一系列文件，從不同層面和角度給出了提高本科教育質量的指導意見。最值得注意的是，在這些意見中，提升課程質量被放在了前所未有的突出地位，“淘汰‘水課、打造‘金課”被認為是提高人才培養(yǎng)質量最直接、最核心、最顯效的手段[1]。

“金課”是指那些具有“兩性一度”（高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度）的課程[1]。這個定義易使人想到，好的慕課可以被視為金課。筆者認為這兩件新生事物的關系不是這么簡單，因為慕課在當下還不能完全替代校園實體課堂，所以只是把慕課建成“金課”不應該成為我們的目標。既然慕課在我國已經被賦予提高人才培養(yǎng)質量的使命，用慕課來把校園課程打造成金課才真正實現了其存在的價值。

我國慕課發(fā)展的另一特點是至今線上課程以通識課和基礎課為主，各類專業(yè)課，特別是工科專業(yè)課所占比例極低。以筆者所從事的化學工程與技術一級學科為例，中國大學MOOC遲至2017年才有了第一門化工類專業(yè)慕課上線。據筆者的粗略統(tǒng)計，至今在全國各大慕課平臺上線的化工類專業(yè)慕課總數仍不足30門，且主要集中在化工原理和化工熱力學上（兩者門數之和接近總數的二分之一）。而且，據筆者了解，化工類專業(yè)慕課在一定程度上存在著“重建輕用”甚至“只建不用”的情況;一些已建成的慕課只是被作為教輔資源使用，專業(yè)課日常教學仍采用傳統(tǒng)方式。這些現象說明，我國化工等工科專業(yè)的人才培養(yǎng)尚未從慕課這一先進的教育技術中充分受益。如何貫徹“建以致用”的思想，如何建好、用好各類專業(yè)慕課，切實為提高人才培養(yǎng)質量服務，很可能是未來幾年中國慕課發(fā)展中要解決的一個重要問題。本文介紹筆者對作為化工類專業(yè)核心課之一的課程——化工原理，所進行的用慕課打造金課的教學設計和實踐情況，以期為化工等工科專業(yè)的慕課建設和課程改革提供參考。

二、傳統(tǒng)教學模式下的化工原理課

據筆者不完全統(tǒng)計，全國目前有超過360所院校開辦化學工程與工藝本科專業(yè)，他們無疑會開設化工原理課程;此外，與化工相近、相關的煉油、制藥、輕工、食品、應用化學、環(huán)境工程等專業(yè)也會開設與化工原理的內容乃至名稱都相同的課程?；ぴ硪赃^程工業(yè)生產中的單元操作（物理加工步驟，如流體輸送、傳熱、蒸餾等）為研究對象，講授每個單元操作中存在的物理原理、設備的結構和工作原理以及工程問題的解決方法。從課程類別來講，化工原理是化工及相近、相關專業(yè)的專業(yè)基礎課;從課程地位來講，化工原理是化學工程與工藝本科專業(yè)首要的專業(yè)核心課（也是考研課）;從課程屬性來講，因為它是關于如何用物理原理分析、解決單元操作工程問題的課程，所以它兼有基礎性和工程實踐性。這門課合理的教學方式應該兼顧這兩個方面，在此基礎上應更注重其工程實踐性，因為這才是本課程區(qū)別于物理、化學等基礎課的特點和特殊要求。

然而，長期以來，這一思想并沒有在國內化工原理課程教學設計中得到合理體現，學生在本門課程中的學習活動與其他課程無異，大致可以描述為：課堂被滿堂灌—課后套公式做習題—考前再刷題、背公式—考試。這種模式完全無視課程的工程實踐性，走的還是應試教育路線。有人說，忽視課程的工程實踐性固然有主觀上避重就輕之嫌，但課程學時有限這一客觀因素也是無法克服的，畢竟在課堂上還是要以講授基礎知識為主。打造化工原理金課，需要回答如何突出工程實踐性這個問題，需要解決工程實踐性與課時有限這個矛盾。

三、基于慕課的化工原理混合式教學設計思想

1.喬布斯之問的啟示

2011年5月，喬布斯在與比爾蓋茨談論教育問題時說道：為什么計算機改變了幾乎所有領域，卻唯獨對學校教育的影響小得令人吃驚[2]？

這個問題在各國教育界和信息技術領域引起了廣泛的熱議和思考。在筆者看來，喬布斯所指是教育信息化的無孔不入沒有得到應有的結果回報（學生的水平、能力的提升）。筆者認為，與其他行業(yè)相比教育是個極其特殊的行業(yè)——它的產品是人才。人的成長除了受個人因素和環(huán)境因素的影響，還有一個長期被忽視的因素，就是人在受教育過程中被安排、賦予的角色。角色決定著學生在學習過程中的主動參與程度，更重要的是角色會極大地影響學生思維方式的形成和成才類型。基于此觀點，筆者給出自己對喬布斯之問的回答：因為計算機（信息技術）的介入沒有改變學生在受教育過程中的角色。

筆者通過回憶自己25年的教學經歷發(fā)現，信息技術融入我國高等教育以三件事為主要標志：一是始于2000年左右的課堂教學以PPT取代板書;二是稍晚幾年以教學資源全面數字化為特點的網課的出現;三是以移動終端和大數據為特點的在線開放課程和智慧課堂在近幾年的興起。筆者注意到，前兩次事件只是使教師與學生之間的信息傳輸媒介發(fā)生了變化，并沒有改變師生在教學活動中的角色：教師仍是單一的說教、灌輸者，學生仍是單一的傾聽、接受者。這樣的角色安排必然導致滿堂灌的課堂教學方式，在這種教學方式下學生的勝任、自主和關系三種基本的認知需要都難以得到滿足，他們的學習動機就很外在[3]，在他們身上幾乎看不到我們期待的積極主動性，培養(yǎng)質量因此無法提高。有人認為，以慕課為代表的在線開放課程的興起標志著教育開始真正走出工業(yè)文明，步入數字化時代[4]，我們應該怎樣利用這次機遇呢？

蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基曾說過：“在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個發(fā)現者、研究者、探索者。只有能激發(fā)學生去進行自我教育的教育，才是真正的教育。”這兩句話提示我們，一個學生在學習、成長的過程中被賦予主動探索者的角色有多重要！這一理念更具社會現實意義：學習活動中的主動探索者才有主動的思維活動，主動思考者更容易形成創(chuàng)新意識、養(yǎng)成創(chuàng)新思維習慣，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維遇到有待解決的難題時才有可能產生創(chuàng)新思想、形成創(chuàng)新成果。

2.以打造金課為目標的教學設計思想

用慕課打造金課，僅把慕課作為信息的單向傳輸媒介是不可取的，要充分利用慕課的特點。因為慕課能使學習者的學習過程既個性化，又社會化[5]，所以“用慕課”的教學設計，既應該也能夠抓住“自學”與“互動”這兩個過去我們不敢、不能觸碰的關鍵點。

（1）賦予學生主動探索者的角色。這一想法如何在教學活動中落實？筆者認為，要讓學生成為一個主動探索者，就應該給他們自學的機會，此外還要創(chuàng)造師與生之間、生與生之間互動交流、討論問題的機會，還要給學生質疑的機會。這些在傳統(tǒng)教學方式下難以施行的想法卻可以用慕課輕松地實現。慕課把一門課程所有必要的元素有機地組合在一起，形成一個自學平臺，學生在這個平臺上的主要活動就是自學。同時，慕課又有上面提到的“社會化”特點，這主要是指其強大的信息交流功能。在慕課的課程交流區(qū)，師與生、生與生之間關于課程問題的研討和相互質疑完全不受時間和空間的限制。在筆者看來，互聯(lián)網通過慕課，以方便自學和允許無限互動的方式，賦予了我們改變師生在教學活動中角色的機會。

（2）通過對疑難問題的研討提高課程含金量。增加課程內容的難度、拓展其深度被認為是打造金課的努力方向[1]。具體如何實現呢？筆者想到的是，讓學生利用所學知識分析、研討具有一定難度和挑戰(zhàn)性的問題。對于筆者所教授的化工原理來說，有三類問題是滿足要求的：加深和拓寬課程內容的、將所學知識向生活方面拓展應用的、將所學知識向生產實踐拓展應用的。最重要的是第三類問題，對這類問題的研討能幫助我們找回因采用傳統(tǒng)教學方式而失去的化工原理作為專業(yè)課程的本色——工程實踐性。如何研討這三類問題呢？還是要借助慕課平臺，因為在那里可以進行不受時間和空間限制的信息交流。

（3）過程考核動真格。打造金課只有教師的努力是不夠的，還需要學生重視，學生必須認認真真地經歷教師為他們設計的學習過程。在現今的大學校園，相當一部分學生在學習上功利主義思想嚴重，輕視學習過程，只追求最終考核分數的滿足。這個問題在專業(yè)課上表現得尤為突出?？梢韵胍姡绻麤]有有效的督促手段，很難保證學生能主動、積極地參與以上所說的“在線自學”和“在線問題研討”。慕課教學的這兩大優(yōu)點很可能流于形式，甚至名存實亡。不難想到，應該加強過程考核、以評促學。但是長期的教學實踐一再表明，傳統(tǒng)的過程考核手段，如平時作業(yè)、考勤乃至零星的小測驗，對學生學習過程的督促力度都不夠;慕課平臺提供的大數據只能幫助教師了解學情，并不直接產生督促效果。金課必須以高質量的過程考核促成學生高質量的學習過程，或者說，高質量的過程考核也是金課的一個組成部分。

筆者想到，過程考核可以線上、線下結合起來進行，利用課程平臺提供的大數據評價學生對學習過程的參與度，采用線下實體課堂內的師生問答評價學生參與學習過程的質量。問答的內容可以是關于課程基礎知識的，也可以是（2）中所說為提高課程的“含金量”而設置的在線討論題。所以，這個實體課堂問答是線上問題研討過程的繼續(xù)。具體而言，這個問答過程是老師與被隨機點到的學生一對一地進行，老師根據學生的回答情況當場為其打分，學生所得分數高比例計入課程總評成績。

四、慕課資源配置以及為學生設計的學習活動

筆者所在教學團隊在愛課程網之中國大學MOOC頻道開設“化工原理”（上、下）兩門課，為課程配置的教學資源如下：（1）課程推介、課程介紹、教學大綱、證書要求;（2）基礎知識教學視頻（144個）;（3）思考題（1000道左右，理解教學視頻內容的指南，實體課堂師生問答內容之一）;（4）隨堂測驗題（約1700道單、多項選擇題，針對視頻所講基礎知識，用于學生自測學習效果）;（5）例題講解（幾十道）;（6）討論題（約300道，深化課程基本內容、將所學向生活和工程應用拓展，實體課堂師生問答內容之二）;（7）單元（章）作業(yè)題;

（8）單元（章）測驗題;（9）考試題。

利用這些線上課程資源，結合線下傳統(tǒng)的實體課堂，筆者按上述設計思想為學生設計的日常學習活動如下：（1）線上閱讀針對每個視頻的思考題，自己形成視頻看點;（2）線上觀看視頻，自學課程基本內容，并嘗試回答思考題，為參與線下課堂討論作準備;（3）線上做隨堂測驗，自測對基本概念和原理的掌握程度;（4）在線上老師答疑區(qū)就自學、自測過程中產生的問題向老師提問、質疑;（5）線上參與討論題的討論，為參與線下課堂討論做準備;

（6）線下參與課堂討論，接受老師的隨機提問和評分（占總評的20%）;（7）線下完成書面作業(yè)。

除上述日常學習活動之外，慕課班的學生還要在線上完成各章的單元測驗和慕課課程考試（占總評的10%），最后參加學校的期末考試（占總評的70%）。

五、基于慕課的化工原理混合式教學實施情況及分析

自2017年2月至今，筆者對所承擔的教學班采用基于慕課的化工原理線上線下混合式教學，切實按上述教學設計開展教學活動。截至目前，已完成8期慕課班教學，包括化學工程與工藝英才班15、16級共4期，化工工程與工藝15級部分班2期，環(huán)境工程16級1期，化學工程與工藝16級部分班+能源化學工程16級1期。

1.完全交由學生自學的考核結果（卷面分數）

上述8期慕課班和同期非慕課平行班（采用傳統(tǒng)教學）的（學校）期末考試成績（卷面分數）如表1所示。

在筆者所采用的教學方式下，課程的基礎內容（即教學大綱中的所有知識點）完全由（慕課班）學生在線上自學，教師在線下的實體課堂上主要進行關于思考題和討論題的師生互動問答。由表中數據可知，在歷次期末考試中慕課班的卷面平均分數基本都高于采用傳統(tǒng)方式授課的非慕課平行班[說明：環(huán)境工程專業(yè)的學生受先前知識水平的限制，考試成績歷來明顯低于化工專業(yè)的平行班，但環(huán)境工程16級化工原理（上）是慕課班，其成績高于化工專業(yè)非慕課班。當其化工原理（下）重新回到傳統(tǒng)授課方式中時，成績又明顯低于化工班了]。筆者想強調，采用這種教學方式的目的絕不是為了提高卷面分數，而是為了賦予學生主動探索者的角色，以及通過對高階問題的研討真正提高課程的含金量。按這個標準，慕課班的卷面分數只要與非慕課平行班的基本相當即可接受。筆者無意按應試教育的評價標準，通過對比卷面分數來評價教學方式的優(yōu)劣。以上數據最能說明的是，對于像化工原理這樣的工科專業(yè)課而言，屬于像知識的理解和記憶這樣的低階認知目標是完全可以通過學生自學達成的。學生的理解能力和自學能力是有效達成這些目標的內因，其外因是像筆者這樣采用“動真格”的過程考核方式促使學生認真對待學習過程。

2.課程含金量的提高

按筆者的教學設計思想，要通過研討高階問題提高課程的含金量，或者說通過研討高階問題，達成專業(yè)知識運用、工程問題分析與方案評價、創(chuàng)造等高級認知目標。這一目標實現了嗎？那就要看實現這一目標的主要條件和措施在教學過程中是否真正得到落實。

首要條件是要有足夠量的、滿足要求的高階問題。這些問題要滿足上文提到的那些要求，又不能很大、很復雜（畢竟學生僅僅是初學專業(yè)基礎課）、但也需要他們“跳一跳”才夠得著。筆者在多年的教學實踐中積累形成了300個左右像這樣的小問題，這些問題大致可以分為三種類型：拓寬和深化基本內容的、將所學內容向生活應用拓展的、將所學內容向工程應用拓展的，現各舉幾例如下。

（1）教學內容的拓寬和深化。管路三要素以及你更喜歡哪種機械能衡算式？流體流動不減速嗎？這個閥門怎么不靈呀？康采尼方程的推導過程提示我們如何建立化工數學模型？似曾相識的定律：Fick、牛頓黏性、傅立葉定律？這學期你遇到幾次杠桿規(guī)則了，為什么總有它？你能在t-x-y中表示精餾過程嗎？怎么才是真正理解傳質單元數和傳質單元高度？（定性）分析問題的三招，用哪招？ 你理解恒沸精餾之“恒沸”二字的真正含義嗎？部分互溶物系，分配曲線有最高點，是常態(tài)還是個案？我悄悄地使用了什么假定，才得出這個結論：理想干燥過程等焓？干燥這章的計算題怎么這么多，還這么難？

（2）將所學向生活應用拓展。我家的飲水機漏水了以及神奇的馬利奧特容器;高爾夫球表面怎么被做成了凹凸不平的？什么樣的衣服穿起來最暖和？電線的絕緣層太厚了會不會影響散熱？如果讓你來裁定兩小兒辯日;怎么做烤翅會更好吃？為什么冬天更容易感冒？你知道返潮是怎么回事嗎？

（3）將所學向工程應用拓展。工程師與科學家想的有什么不同？換熱表面結垢能有多大危害？把降塵室放在旋風分離器前，竟然明顯提高了除塵效果，那還要旋風分離器干什么？用傳熱學知識分析一個使易拉罐純轉動的冰鎮(zhèn)飲料機專利是否靠譜？誰還喜歡泡罩塔板？直接蒸汽加熱能省個再沸器，為什么還不受待見？萃取的工業(yè)實現之難，難在哪里？精餾塔為什么引人關注？設計吸收塔要指定溫度，為什么設計精餾塔不指定溫度？生產中怎么調整回流比？

因為學時所限，這300個問題在傳統(tǒng)課堂中基本上是無法觸碰的。但有了慕課，就有了研討這些高階問題的空間和時間。筆者把它們作為討論題放置于慕課的交流區(qū)，使師生、生生之間能以隔空喊話的方式進行研討，這就是空間保證。因為這個空間是虛擬的，所以討論時間、時長也就不受限制，學生完全可以自由安排。筆者以每個學生在討論區(qū)發(fā)言的次數來量化評價其參與問題討論的程度，達到了督促學生參與研討的目的。此外，因為學生學習基本知識的過程已經由傳統(tǒng)課堂轉移到慕課平臺，所以上述問題的討論可以在實體課堂上繼續(xù)進行。這時的討論是以師生面對面一對一的互動問答、當場打分（記入總評）的形式進行的，所以它不僅是在線討論的繼續(xù)，也是老師發(fā)揮引導作用的時機，更是過程性評價的重要手段。

以上所述是我們?yōu)椤耙蕴岣哒n程的含金量為目標而進行高階問題研討”所做的實實在在的工作，筆者在此只能主觀地認為課程含金量因此得到了提高。這些工作的成效到底如何，筆者尚未找到一種可以量化評價的辦法。因為這些高階問題具有一定的難度和挑戰(zhàn)性，而且大多數沒有標準答案，再加上非慕課平行班的存在（按學校的規(guī)定，兩類教學班必須要用同一張期末試卷），這項工作的成效目前還不能通過期末考試來評價。

3.師生角色的轉變

在筆者的教學設計和教學改革實踐中，教師不再是傳統(tǒng)意義上的傳道者、授業(yè)者，不再是傳統(tǒng)課堂中的說教者、信息的單向灌輸者，而是教學活動的設計者、引導者、答疑解惑者。特別是答疑解惑，它成為筆者日常教學工作中的主要活動，每期課程筆者要在慕課平臺老師答疑區(qū)回答數百個學生提出的問題。學生的主要學習場所已不再是傳統(tǒng)的實體課堂，而是線上慕課堂。在這個課堂中，學生們不再是傳統(tǒng)課堂中信息的被動接受者、被灌輸者，他們以教師提出的思考題為指南，通過觀看視頻自學課程基本內容，在自學過程中可以隨時向老師提問，可以方便地自我檢查學習效果，他們還運用自學的知識在課程交流區(qū)參與那些高階問題的研討。由于一些原因，在筆者的教學改革實踐中實體課堂依然存在，但在那里學生還是要利用自學到的知識回答老師的問題，這個過程是在線研討的繼續(xù)。不難看出，慕課班的學生已經成為知識的主動探索者、質疑者和信息輸出者。而且，他們的信息輸出是運用式的，即運用所學知識對專業(yè)問題進行分析與評價，以及創(chuàng)造疑難問題的解決方案。

師生角色的這種轉變完全得益于慕課。在筆者看來，這種轉變是解決喬布斯之問、用信息技術提升課程質量的一把鑰匙。

慕課的最大魅力在于一個“用”字，怎么用慕課是教師和學生都應該思考的問題。對教師來說，不同的慕課用法就是將她以不同的方式與傳統(tǒng)的教學方法融合。筆者以改變師生角色為指導思想，以學生完全自學、高階問題研討、強化過程考核為主要活動，進行了化工原理線上線下混合式教學改革實踐。應該說，取得了一定的成效，但也發(fā)現了一些問題，例如，過程考核的合理性、公平性遭到了一些質疑;為加強過程考核而實行的一對一師生現場問答降低了課堂效率;考試成績雖然不及格率明顯下降，但優(yōu)秀率沒有明顯的提升，等等。筆者希望自己的探索性實踐能夠為化工等工科專業(yè)課程的建設與改革提供參考。如何用慕課打造金課，提升校園課堂質量，這可能是一個長期存在的復雜問題，筆者愿與業(yè)界同行繼續(xù)共同探討。

參與文獻：

[1] 吳巖. 建設中國“金課”[J]. 中國大學教學，2018（12）：4-9.

[2] 李芒，孔維宏，李子運. 問“喬布斯”之問：以什么衡量教育信息化作用[J]. 現代遠程教育研究，2017（3）：3-10.

[3] 郭建鵬. 翻轉課堂與高校教學創(chuàng)新[M]. 廈門：廈門大學出版社，2018.

[4] 陳玉琨，田愛麗. 慕課與翻轉課堂導論[M]. 上海：華東師范大學出版社，2014.

[5] 喬納·唐納森，埃利安·阿格拉，等. 大規(guī)模開放 慕課怎樣改變了世界[M].陳紹繼，譯. 上海：華東師范大學出版社，2015.

[資助項目：2018年中央教育教學改革專項;2018年北京市人才培養(yǎng)共建項目;2018年北京化工大學精品在線開放課程建設項目;北京化工大學2018年本科教育教學改革研究項目]

[責任編輯：余大品]