“聚合物合成工艺学”网络课程的建设与成效

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  摘要:“聚合物合成工艺学”网络课程以毕博公司开发的 Blackboard 系统软件为教学平台,结合课程性质及教学特点进行构建。所设计制作的形象、直观、逼真的单元合成设備图、工艺流程图、Flash动画、视频、可视化化学结构式动态图片等构件在教学实践中起到了常规教学手段难以达到的教学效果。所设计的学习交流栏目被实践证明是学生最热衷参与、点击率最高的栏目,它可以实现师生之间的在线交流,营造学习氛围,促进学生对知识的深入理解和运用。
  关键词:聚合物合成工艺学;网络课程;设计;毕博软件
  作者简介:左晓兵(1965-),男,安徽泾县人,常熟理工学院化学与材料工程学院,副教授,理学博士,主要研究方向:聚合物合成的教学与研究;俞丽珍(1966-),女,江苏常熟人,常熟理工学院化学与材料工程学院,高级工程师,主要研究方向:聚合物合成的实验教学与管理。(江苏 常熟 215500)
  基金项目:本文系常熟理工学院课程建设基金资助项目(项目编号:W090029)的研究成果。
  
  “聚合物合成工艺学”是高分子材料科学与工程本科专业的核心课程之一。根据现有专业课程的教学设置,它是在“基础化学”、“有机化学”和“高分子化学”等课程开设之后的第一门专业课程。聚合物合成工艺学在一些兄弟院校已经作为学位课程开设,课程的重要性和教学地位越来越得到重视和师生教学实践的肯定。[1-2]作为高分子材料学科中应用最为广泛的一门专业课程,课程内容具有以下特点:内容广博;高分子合成理论与聚合物生产实践联系紧密;对先学课程尤其是“有机化学”、“高分子化学”、“化工原理”等课程的知识依赖性强。笔者通过多年的“聚合物合成工艺学”教学实践发现普遍存在这样一些课程教学难点:学生因为课程内容广博、知识凌乱而难以记忆;因为课程理论联系实际紧密,同时学生又没有任何生产实践经验而觉得知识枯燥乏味;还会因为课程对先修课程的依赖性强,学生先学知识掌握不牢而觉得内容晦涩难懂,听课效果差。此外,该课程内容多、学时少的矛盾尤为突出,而传统的教学媒体承载和传递信息的种类和容量也很有限,已经很难满足当前“聚合物合成工艺学”课程教学的现实需求。
  


  随着网络技术和多媒体技术的发展、推广,以及其在高等教育实践中的广泛渗透,网络教学已经发展成为当前大学教育重要的教学方式和教学手段。其中符合教学规律和教育理论,适合网络传播的教学课件已经成为体现网络教学优势的重要内容。[3-4]“聚合物合成工艺学”网络课程的建设构架主要是基于一种新的学习模式,贯彻以发展学习能力为主,传授知识与技术为辅的原则,突出学生的主体地位,充分发挥学生的学习积极性和主动性,同时要加强体现教师对学生的学习引导和答疑解惑的重要作用。该网络课程教学内容设计主要围绕自主学习策略和学习环境运行,应用现代网络技术和多媒体技术,通过设置条纲式的课程内容和交流互动平台,并适当插入图像、Flash动画、视频、录像剪接等多媒体信息,实施并完成“聚合物合成工艺学”的网络教学任务。
  一、“聚合物合成工艺学”网络课程的制作
  “聚合物合成工艺学”网络课程的设计和建设依托于毕博公司开发的Blackboard教学平台,[5]然后再结合本门课程性质及教学特点进行设计和制作。设计内容主要包括网络课程基本构件的制作和课程网页设计。
  1.基本构件的制作
  网络课程的基本构件制作是通过脚本设计制作加以实施的。脚本设计是“聚合物合成工艺学”网络课程设计及制作的重要一环。本网络课程综合考虑“聚合物合成工艺学”教学内容的选择、结构布局、人机界面形式三个方面来进行精心安排设计及制作。脚本制作的基本程序如下:第一,根据主题的目标及要求,安排和组织文字脚本的编写,形成文字脚本;第二,将精选的教学内容整理成条理清晰、内容完整、重难点突出、易于表达的编辑脚本;第三,所有图形的线型及线色要求设计科学,色彩鲜明,吸人眼球,图片、动画、视频等标明其相应位置。
  涉及课程教学内容的一些基本构件采用相应软件进行制作。“聚合物合成工艺学”中的合成工艺流程图及单元设备的工作原理示意图采用AutoCAD软件绘制。聚合物结构式、反应式采用专门的ChemOffice软件绘制。ChemOffice软件具有绘制速度快、易于操作的特点,且支持分子结构旋转、变形等各种特殊效果,增强了分子结构、化学反应式的可视化效果。对于“聚合物合成工艺学”中的工艺流程原理、反应机理、聚合物立体结构等抽象难懂的教学难点,采用Flash软件制作单个动画文件,直观形象地进行模拟,实现聚合过程工艺操作、单元设备工作原理的可视化。例如,采用Flash动画表示聚醋酸乙烯的合成工艺流程,说明醋酸乙烯聚合生成聚醋酸乙烯的聚合工艺过程,如图1所示。
  对于一些需要详细说明的教学重点和难点,当使用动画难以达到满意的教学效果,或者动画制作的工作量太大时,则选择视频素材。视频素材的制作一般是利用到工厂参观见习、下厂实习的机会,在厂方工程技术人员的同意和指导下共同完成拍摄过程,然后结合课程教学实际需求进行编辑和整理,制作成录像短片。
  “聚合物合成工艺学”网络课程的设计及制作采用直观的单元设备图、工艺流程图、Flash动画、视频、可视化化学结构式动态图片等多种媒体形式的基本构件,大大地丰富了网络课程的内容,有利于激发学生的学习兴趣、加深学生对课程内容的透彻理解,可以达到常规教学手段难以达到的教学效果。
  2.网页设计
  “聚合物合成工艺学”网络课程的网页设计是以Blackboard教学平台为基础框架,采用相关软件进行设计及制作。课程主页设计要求美观大方、具有课程特色。设计内容包括课程的中英文名称、标志性图像、各种功能按钮、创作组、版权所有者等。主页与下级各页面应保持色彩、结构、风格的一致性。在网页设计时,应避免出现一章或一大类为一个网页文件。要求网页设计以知识点为单位。每个页面的长度不超过三屏为宜,每页文字不超过400字,在800×600屏幕分辨率下不应横向滚屏。文字输入后,选用定义好的格式,自动进行排版,不仅节省了文字调整时间,而且使整个文档具有统一的文本外观。对文字较多的知识点,在页面设计时可采用折叠方法,使页面更加整洁,尽力减轻读者阅读时的疲劳。
  二、界面设计特点与功能介绍
  网络课程的界面设计主要包括友好便捷的交互界面、良好的导航设计、合理的教学系统和相关必要的超文本链接设计四个方面。
  1.交互界面设计
  交互界面是“聚合物合成工艺学”网络课程与学生联络的交接口,友好的界面有助于学生有效的学习。本网络课程的界面设计采用多重框架技术加以实现,包括主体导航按钮区,导航进入相应网页的显示按钮以及课程教学内容三个功能区域。
  交互界面的设计必须满足以下要求:友好、直观的界面,可以方便地导入、导出课程;对学生的学习有即时的反馈功能和及时、有效、易读易懂的信息提示系统;各类媒体的演示均设有控制的功能。
  2.导航设计
  良好的导航设计是引导学生有效地自主学习,保证“聚合物合成工艺学”网络课程质量的关键因素之一。导航的设计要清晰、明确、简单,符合学生认知心理,不仅要能使学生对某一个知识点进行深入学习,而且便于学生全面了解章节内容。我们设计的“聚合物合成工艺学”网络课程采用了前后内容导航、折叠式菜单导航、回退导航、到顶级页面导航等多种导航技术。多种导航技术的相互配合可以更加方便学生阅读课程内容。
  3.教学系统设计
  “聚合物合成工艺学”教学系统设计是网络课程设计与建设的重点。在设计结构上以课程知識点和学习功能为依据,采用相对独立的模块化组织方式。每一个模块结构组织具有开放性和可扩充性,属动态层次结构。网络课程的主导航条包括课程通知、课程信息、教学大纲、职员信息、电子教案、网络课件、教学动画、课程作业、学习交流、课程测试、外部链接等十一个功能按钮。
  课程通知栏目主要是用来及时发布与课程教学有关的活动信息。课程信息内容包括课程性质、考核方式、教材情况等。教学大纲包括课程简介、教学内容、重点难点、章节目录、学时分配等,为教师教学和学生自学时提供指导性建议和教学实施要求。职员信息主要介绍“聚合物合成工艺学”网络课程建设的团队情况,包括年龄结构、职称及学历结构、教学及科研方向和业绩成果等。电子教案是按照教学大纲要求编写的,包括教学目的、要求、课堂教学内容及学时数分配等,为学生提供了明确的学习目标和必要的自学建议与指导,使其在学习过程中能够有的放矢。网络课件是采用Powerpoint软件编写的多媒体课件,内容紧扣教学大纲和教学教案要求,突出重点和难点,提纲挈领,板块设计颜色鲜明,视觉效果好。教学动画采用flash软件制作,重点是针对课程内容上抽象难以理解的机理、原理、单元操作过程及聚合物工艺过程等制作成单个动画的形式,便于学生理解和自学。课程作业栏目主要按照课程教学进度编写,针对课程教学过程中存在的重点、难点及关系到聚合物生产实践的热点问题,悉心制作和编写,以问题的形式出现,让学生在课后完成。
  学习交流栏目是“聚合物合成工艺学”网络课程设计和建设的重点之一,也是学生最热衷参与、点击率最高的栏目。此栏目包括教学专题论坛、问题在线答疑及课程设计等。通过本栏目可以实现学生和教师之间、学生与学生之间的在线交流,有利于学习、沟通和对话。因此在网络课程内容设计上应充分利用栏目功能设置恰当的网上教学活动,经常性地更新或提供交流主题,提供个别化学习的协商交流机会,促进师生相互了解,营造学习氛围,促进学生对知识的深入理解和运用。
  课程测试栏目结合了本学科的特点,针对各章教学内容提供相应的课后习题,主要有讨论题、问答题、反应式、计算题等多样化的练习,并在测试题之后链接对应答案,答案采用压缩文件链接,通过解压释放给学习者提供参考。外部链接主要包括与聚合物合成工艺学相关的资源网站、参考文献数据库、相关网络课程网站的链接。
  以上所有栏目均以具有良好导航结构的Web页面为主,采用超文本和超链接方式给学生提供丰富的教学内容。每节都采用超文本结构与相关内容进行链接,充分体现网络资源的共享性和网络课程的重要性、现代性。
  4.超文本结构设计
  设计“聚合物合成工艺学”网络课程时,采用超文本结构组织教学信息及相关资源以满足学生以联想方式进行知识学习的需要。对于较重要的概念、定义、单元操作或曾讲解过的内容,采用醒目颜色的文字,进行文字超文本链接,建立相关知识点的关联。将正在学习的内容和已经学习过的内容及下一步将要学习的内容连贯起来,使学生能围绕知识点学习,达到纵向到底的目的。对于不是必看的内容,采用了超文本链接方式后可以节省页面空间和阅读时间。
  链接过程要求程序响应链接准确、及时有效、无死链。画面切换时间应不超过3秒,若超过 3秒,应有信息提示。声音、动画、视频要设置播放控制按钮。各种链接的教学资源要以学科专业内容的表现特点为依据。表现的知识应该是可操纵且跳转顺畅的。各种文字、按钮等交互因素的设置要合理、标示一致、清晰易辨。
  采用超文本结构实现相关知识点的链接,便于学生在学习过程中或教师在教学过程中根据需要从一个知识点跳跃到另一个知识点。这种信息组织方式和管理技术能够有效地组织各个知识点,较全面地覆盖各知识点内容,并突出了教学内容的重点和难点。
  三、结论
  “聚合物合成工艺学”网络课程的设计及制作以毕博公司开发的 Blackboard 系统软件为教学平台,结合课程性质及教学特点进行构建。建设内容包括网络课程的交互界面、导航、教学系统和超文本链接。采用直观的单元设备图、工艺流程图、Flash动画、视频、可视化化学结构式动态图片等多种媒体形式的基本构件,大大地丰富了网络课程的内容,有利于激发学生的学习兴趣、加深学生对课程内容的透彻理解,达到了常规教学手段难以达到的教学效果。实践证明所设计的学习交流栏目是学生最热衷参与、点击率最高的栏目。通过本栏目可以实现学生和教师之间、学生与学生之间的在线交流,促进师生相互了解,营造学习氛围,促进学生对知识的深入理解和运用。
  
  参考文献:
  [1]王久芬.高聚物合成工艺[M].北京:国防工业出版社,2005.
  [2]赵德仁,张慰盛.高聚物合成工艺学[M].北京:化学工业出版社,2004.
  [3]郭玲香,胡明星.高分子化学网络课程的研制[J].大学化学,2005,
  20(5):25-28.
  [4]李凤红,李学锋,马少君,吴全才,李淑.高分子化学课程建设的探索实践[J].化工高等教育,2009,(3):33-36.
  [5]赛尔毕博.探索e-learning世界[J].中国教育网络,2006,(7):58-59.
  (责任编辑:苏宇嵬)
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