賈文龍 白庭安 任慶陽

摘 ?要：工科專業(yè)課程著重培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課的知識(shí)，識(shí)別、分析復(fù)雜工程問題，設(shè)計(jì)復(fù)雜工程問題和解決方案的能力，教學(xué)內(nèi)容兼具有基礎(chǔ)性、專業(yè)性和應(yīng)用性。為了突破基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)點(diǎn)融合的教學(xué)難點(diǎn)，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，以西南石油大學(xué)《城市配氣》課程為例，我們選取了三個(gè)重難點(diǎn)內(nèi)容開展微課教學(xué)實(shí)踐，配合線下教學(xué)進(jìn)度同步實(shí)現(xiàn)線上運(yùn)行。通過問卷調(diào)查，明確了下一步的微課教學(xué)的改進(jìn)方向。

關(guān)鍵詞：專業(yè)課;微課;教學(xué);城市配氣

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2020）29-0105-03

Abstract： The task of the professional engineering course is teaching the students how to identify， analyze and express complex engineering problems according previously learned basic courses. The teaching contents are characterized by their basic and professional applicability. In order to break through the teaching difficulties of integrating the knowledge points between basic courses and professional courses， and to enhance the students' ability to solve complex engineering problems， we take the course "City Gas Distribution" at Southwest Petroleum University as an example to perform the micro-course teaching practice. In particular， three important and difficult teaching points are taken as typical examples to make teaching videos for the micro-course. Finally， the teaching effects are concluded through the questionnaire method. The results show the next improvement direction of using micro-course in professional engineering course teaching process.

Keywords： professional engineering course; micro-course; teaching; city-gas distribution

在工程教育認(rèn)證背景下，工科本科生的培養(yǎng)要求是能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于識(shí)別、表達(dá)、研究和分析復(fù)雜工程問題，設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜工程問題的解決方案。這一要求是為了適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展需要，提出的以學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向（OBE理念）的合格性評(píng)價(jià)。專業(yè)課教學(xué)是培養(yǎng)工科學(xué)生識(shí)別、表達(dá)、研究分析復(fù)雜工程問題能力的重要途徑，其教學(xué)內(nèi)容兼具有基礎(chǔ)性、專業(yè)性和應(yīng)用性。在OBE理念的指導(dǎo)下[1-2]，如何突破基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)點(diǎn)融合的教學(xué)難點(diǎn)，是提升工科專業(yè)課教學(xué)效果面臨的難題。

《城市配氣》是西南石油大學(xué)為油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)本科

生所設(shè)置的一門主干專業(yè)課程，課堂教學(xué)32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)，該校油氣儲(chǔ)運(yùn)工程是國家級(jí)的重點(diǎn)學(xué)科和特色專業(yè)。該課程主要是通過全面介紹城市配氣系統(tǒng)的組成、主要工藝及設(shè)備、主要設(shè)計(jì)原則、管網(wǎng)水力計(jì)算方法、城市天然氣調(diào)壓與計(jì)量、調(diào)峰與儲(chǔ)存、LNG及LPG的運(yùn)輸與儲(chǔ)存等方面的知識(shí)，使學(xué)生達(dá)到畢業(yè)后能承擔(dān)城市配氣工程建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理工作的目的[3-4]。同濟(jì)大學(xué)、重慶大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等院校開設(shè)的《燃?xì)廨斉洹氛n程與本課程的教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)是相似的。

該課程教學(xué)內(nèi)容十分貼近生活實(shí)際，為課程教學(xué)過程中的實(shí)際案例引入提供了良好的條件。但是，該課程的教學(xué)內(nèi)容與流體力學(xué)、熱力學(xué)、儀表與自動(dòng)化等多門基礎(chǔ)課程密切相關(guān)，如何突破基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)點(diǎn)融合，是課程教學(xué)中需要解決的重要問題。受學(xué)時(shí)數(shù)限制，部分重難點(diǎn)知識(shí)很難在課堂上進(jìn)行細(xì)致的講解，因此有必要借助新興的技術(shù)加以輔助教學(xué)。微課通過利用信息技術(shù)，通過將教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和疑點(diǎn)內(nèi)容視頻進(jìn)行講解，從而幫助學(xué)生更好的理解教學(xué)內(nèi)容[5-6]。為此，以天然氣壓縮因子、天然氣調(diào)壓站及裝置、季節(jié)調(diào)峰所需儲(chǔ)氣容積計(jì)算三個(gè)重難點(diǎn)知識(shí)為例，開展微課教學(xué)實(shí)踐，并開展教學(xué)效果問卷調(diào)查，為進(jìn)一步改進(jìn)微課教學(xué)方式，提升教學(xué)效果指明了方向。

一、微課教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

《城市配氣》課程教學(xué)內(nèi)容共八章，分別是城市配氣工程建設(shè)項(xiàng)目概況、城市配氣系統(tǒng)、城市用氣量、城市用氣調(diào)峰、城市配氣管網(wǎng)的水力計(jì)算、城市配氣管網(wǎng)的水力工況、城市配氣管網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算。微課教學(xué)的探索需要選擇不同類型、具有代表性的重難點(diǎn)內(nèi)容開展，為此選擇了以下三個(gè)方面進(jìn)行微課教學(xué)[7]：

1. 天然氣壓縮因子：主要內(nèi)容包括理想氣體狀態(tài)方程、壓縮因子的概念、影響因素、取值及計(jì)算方法。壓縮因子是天然氣的基礎(chǔ)物理性質(zhì)參數(shù)，考慮這一特點(diǎn)，在教學(xué)過程中以學(xué)生在工程熱力學(xué)中熟知的理想氣體狀態(tài)方程入手，引入實(shí)際氣體的概念;通過辨析理想氣體與實(shí)際氣體的差異引入壓縮因子的概念，即壓縮因子用于描述實(shí)際氣體與理想氣體的偏離程度;在此基礎(chǔ)上，介紹獲得壓縮因子的查圖法、經(jīng)驗(yàn)公式法和狀態(tài)方程法?；谏鲜鼋虒W(xué)內(nèi)容，通過詳細(xì)的教學(xué)方案設(shè)計(jì)，融合工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)知識(shí)溝通的難點(diǎn)。

2. 天然氣調(diào)壓站及裝置：主要內(nèi)容包括城市配氣管網(wǎng)的壓力等級(jí)、調(diào)壓站的功能、分類、組成及裝置、調(diào)壓撬。調(diào)壓站及裝置具有一定的專業(yè)性，為此在教學(xué)過程中以學(xué)生在流體力學(xué)課程中熟知的管道輸送壓力、前序課程中學(xué)習(xí)配氣管網(wǎng)的壓力等級(jí)為切入點(diǎn)，指出調(diào)壓站是溝通不同壓力級(jí)制管道的樞紐;在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹調(diào)壓站的功能、分類、組成及裝置，深入剖析調(diào)壓站的各個(gè)結(jié)構(gòu)元素;最后以調(diào)壓撬為例，介紹調(diào)壓站及裝置的實(shí)際應(yīng)用。通過教學(xué)方案設(shè)計(jì)、融通流體力學(xué)、儀表與自動(dòng)化等專業(yè)基礎(chǔ)課程與具體工程應(yīng)用的難點(diǎn)。

3. 季節(jié)調(diào)峰儲(chǔ)氣容積的計(jì)算：主要內(nèi)容包括季節(jié)調(diào)峰所需儲(chǔ)氣容積的概念、計(jì)算步驟和應(yīng)用實(shí)例。該教學(xué)內(nèi)容屬于具有一定難度的計(jì)算型知識(shí)點(diǎn)，因此要求學(xué)生能夠理解計(jì)算的過程，進(jìn)而掌握計(jì)算方法。針對(duì)這一特點(diǎn)，從學(xué)生熟知的冬季“氣荒”現(xiàn)象出發(fā)，引入冬季供氣不足的問題，進(jìn)而闡述儲(chǔ)氣調(diào)峰的必要性以及計(jì)算方法;最后結(jié)合實(shí)例，講授計(jì)算方法的實(shí)際應(yīng)用過程及其解決的工程問題。

二、微課教學(xué)視頻的制作與應(yīng)用

基于上述微課教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步制作教學(xué)視頻，教學(xué)視頻的制作經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：

1. 課前準(zhǔn)備：在微課教學(xué)前，精心進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容選擇、方案設(shè)計(jì)、制作教學(xué)PPT、撰寫講稿，并提前演練。

2. 視頻錄制：完成準(zhǔn)備工作后，在西南石油大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息化中心智慧教室進(jìn)行微課錄制，每次教學(xué)內(nèi)容講授時(shí)間控制在20分鐘左右。教學(xué)過程中以老師講授為主，輔以學(xué)生的課堂互動(dòng)。

3. 視頻后期制作：利用視頻剪輯軟件Camtasia9.0對(duì)初期錄制的視頻進(jìn)行剪輯、添加片頭、片尾和字幕，提高視頻的美觀性。通過后期剪輯加工后，三個(gè)微課視頻的長度分別為15分鐘、18分鐘和16分鐘。

通過以上步驟，完成了微課教學(xué)視頻的制作。結(jié)合西南石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程2016級(jí)學(xué)生《城市配氣》課程教學(xué)計(jì)劃，在2019年秋季學(xué)期結(jié)合課堂教學(xué)開展微課教學(xué)。具體做法是在課堂教學(xué)前2天，通過校內(nèi)精品課程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行微課視頻分發(fā)，涉及學(xué)生共182人。

三、微課教學(xué)效果的問卷調(diào)查

為了評(píng)估微課教學(xué)效果，基于OBE理念，設(shè)計(jì)了《城市配氣》微課教學(xué)效果調(diào)查問題卷，分為四個(gè)部分：觀看微課視頻的目的、微課視頻的缺點(diǎn)、微課視頻的優(yōu)點(diǎn)、下一步改進(jìn)方向。通過“問卷星”網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)182名學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，共收回有效問卷159份，結(jié)果統(tǒng)計(jì)如圖1至圖4所示。

圖1為“觀看微課視頻的目的”的調(diào)查結(jié)果，結(jié)果表明有62%的學(xué)生自愿觀看微課視頻，25%的學(xué)生是為了完成作業(yè)，13%表示兩者兼有。雖然大部分學(xué)生能夠積極參加到微課教學(xué)中來，但是仍然有較大部分學(xué)生對(duì)參加微課教學(xué)并不積極，這說明學(xué)生對(duì)于微課教學(xué)的必要性缺乏較為深入的認(rèn)識(shí)，同時(shí)教師在課堂教學(xué)中還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)微課教學(xué)的作用的引導(dǎo)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

圖2是微課教學(xué)優(yōu)點(diǎn)的問卷調(diào)查結(jié)果。結(jié)果表明，65%的學(xué)生認(rèn)為微課教學(xué)的主要優(yōu)點(diǎn)是視頻時(shí)間短，可以靈活選擇學(xué)習(xí)時(shí)間，其次是可以反復(fù)觀看和復(fù)習(xí)。微課視頻相比傳統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)主要在于“微”字上，這也是傳統(tǒng)課堂所不具備的優(yōu)勢(shì)，問卷調(diào)查結(jié)果反映出學(xué)生對(duì)于微課教學(xué)優(yōu)勢(shì)的認(rèn)可。因此，在后續(xù)微課教學(xué)內(nèi)容的制作上，要著重發(fā)揮微課教學(xué)“短而精”的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于“主題突出”這一選項(xiàng)，認(rèn)可度只有48%，說明微課教學(xué)的內(nèi)容還有待進(jìn)一步提煉，這一問題也反映在圖3的調(diào)查結(jié)果中。

圖3是微課教學(xué)缺點(diǎn)的問卷調(diào)查結(jié)果。對(duì)于微課教學(xué)的缺點(diǎn)，60%的學(xué)生認(rèn)為“形式不夠新穎”、54%的學(xué)生認(rèn)為“不能吸引學(xué)生興趣”。這兩方面的問題也是傳統(tǒng)教學(xué)方式中所面臨的問題，這說明微課教學(xué)不能僅僅是課堂教學(xué)內(nèi)容的復(fù)制，而應(yīng)該利用視頻媒體的優(yōu)勢(shì)，引入更加新穎和吸引學(xué)生興趣的教學(xué)手段才能充分發(fā)揮微課教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。35%的學(xué)生認(rèn)為時(shí)間過長，33%的學(xué)生認(rèn)為內(nèi)容不夠充實(shí)，這表明微課教學(xué)內(nèi)容還有待進(jìn)一步提煉和濃縮，從而能夠在短時(shí)間之內(nèi)突破重點(diǎn)和難點(diǎn)。

圖4是下一步改進(jìn)方向的問卷調(diào)查結(jié)果。64%的學(xué)生認(rèn)為應(yīng)加強(qiáng)重難點(diǎn)的剖析，47%的學(xué)生認(rèn)為需要更多的知識(shí)拓展，43%的學(xué)生認(rèn)為需要有趣的段子。結(jié)合前面在微課教學(xué)優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)調(diào)查方面的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍希望能夠借助微課在短時(shí)間之內(nèi)突破重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容。同時(shí)，在重難點(diǎn)剖析基礎(chǔ)上結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的拓展，在教學(xué)過程中也應(yīng)嚴(yán)肅而不乏幽默，這樣才能取得滿意的教學(xué)效果。

在工程認(rèn)證背景下，OBE的教學(xué)理念提出了以畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向（OBE理念）的合格性評(píng)價(jià)。通過問卷調(diào)查獲得的學(xué)生對(duì)于微課教學(xué)效果的意見表明，微課教學(xué)不僅僅是課堂教學(xué)內(nèi)容的復(fù)制，更應(yīng)該在教學(xué)內(nèi)容的提煉上下功夫，建設(shè)形成以高度精煉教學(xué)為支撐，以豐富多彩的視頻媒介為載體的高水平微課，這也為下一步專業(yè)課的微課教學(xué)改革指明了方向。

四、結(jié)束語

工科專業(yè)課教學(xué)基礎(chǔ)性、專業(yè)性和應(yīng)用性，其涉及的基礎(chǔ)知識(shí)廣、新概念多，基于微課教學(xué)方式可以為學(xué)生提供更加靈活、便捷的學(xué)習(xí)手段，為學(xué)生融會(huì)貫通專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)點(diǎn)創(chuàng)造有益的條件，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生識(shí)別、分析、表達(dá)復(fù)雜工程問題的能力。但是在西南石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程《城市配氣》微課教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，微課教學(xué)不能是傳統(tǒng)教學(xué)方式的重復(fù)，需要充分發(fā)揮視頻媒體的優(yōu)勢(shì)，精心提煉教學(xué)內(nèi)容、精準(zhǔn)剖析重難點(diǎn)、采用新穎的教學(xué)方式、進(jìn)行嚴(yán)肅而幽默的課堂講解，從而營造短小精悍、豐富多彩的微課教學(xué)方式，這樣才能充分發(fā)揮微課在工科專業(yè)課教學(xué)方面的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到預(yù)期效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]白艷紅.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下課程目標(biāo)的形成性評(píng)價(jià)研究與實(shí)踐[J].中國高教研究，2019，12：60-64.

[2]顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學(xué)的實(shí)踐與探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[3]賈文龍，吳瑕，李長俊.基于仿真技術(shù)的“城市配氣”課程輔助教學(xué)方法探索[J].石油教育，2016，6：52-54.

[4]張鵬，吳曉南，裴桂紅.燃?xì)廨斉湔n程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].高教學(xué)刊，2016（3）：143-144.

[5]胡鐵生.微課的內(nèi)涵理解與教學(xué)設(shè)計(jì)方法[J].廣東教育（綜合版），2014（4）：33-35.

[6]魏海波.大學(xué)英語微課程構(gòu)建研究[J].高教學(xué)刊，2019（15）：46-45

[7]袁宗明，謝英，梁光川.城市配氣[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004.