突如其来的新冠肺炎疫情给2020年春季学期正常教学带来了严峻挑战。根据教育部的要求，在疫情防控期间各高校要利用在线教学实现“停课不停教，停课不停学”，并且要“保证在线学习与线下课堂教学质量等效”^[1]。据联合国教科文组织3月26日报道，由新冠病毒疫情导致的学校停课，已使165个国家和地区的逾15亿学生受到影响^[2]。美国、俄罗斯、英国、法国、韩国等国家的多所知名高校纷纷宣布停课并开展在线教学，世界各国都在迅速行动，采用各种远程学习方案保障“停课不停学”^[3]。

从2012年出现慕课之后，大规模的在线开放课程迅速发展^[4]。教育部组织了22个在线课程平台，免费开放2.4万余门课程^[1]，各高校和在线教育机构具有特色的课程共同为在线教学提供了保障^[5]。化工原理实验教学团队经过在线教学培训、线上试讲、建设网课以及组织学生加入云端课堂，按照原定教学计划于2月17日如约开启在线直播课程。

化工原理实验具有较强的工程特点，以培养学生创新实践能力和个性化发展为核心，其内容包含了“化工安全素养培育、基础实验、仿真实训、装置拆装、生产实训、科研探索”六个部分^{[6, 7]}，其中安全素养、仿真实训内容适合采用在线教学的方式，待疫情过后，学生返校再进行实体实验部分。

中国大学MOOC平台上有丰富的化学相关理论课程，但是化工原理实验课程资源相对较少。南京大学化工原理实验教学团队制作的化工原理实验慕课比较完整地包含了基础实验各个单元操作的实验内容，已上传至南京大学“教学立方”^[8] (图1(a)) (https://teaching.applysquare.com/)供师生参考学习。北京欧倍尔化工原理云课堂(http://obrsim.com/Eplat/login.do)包含了所有化工单元操作的实验内容(图1(b))，应用3D技术、AR增强现实技术、VR虚拟现实技术，极大丰富了教学应用模式和场景；东方仿真易思在线(http://www.es-online.com.cn/Login/Login.html)则提供了较多的单元操作训练(图1(c))，是一个集“学、练、考、管”等多功能于一体的网络在线学习系统。这些软件产品中的设备与实验室设备高度相似，有利于学生深入理解各个单元操作，进而理解整个工艺流程，掌握化工生产过程。多款软件交叉使用、取长补短，方便学生不受场地和时间限制反复学习，不断提高操作技能和熟练程度。各种直播平台如腾讯会议、QQ直播间、ZOOM、钉钉等具备互动功能，可以最大限度地模拟面对面的教学场景。经反复测试、比较，教学团队选择腾讯会议+“教学立方”进行化工原理实验在线教学。

在不确定新冠肺炎疫情影响教学会持续多久的情况下，有必要全面统筹教学内容，调整教学进度，将符合线上教学的内容尽量提前。

为了保证学生按时上线参加学习，选择按照教务处原定课表上课。第1周绪论和安全教育使用腾讯会议平台和欧倍尔云课堂及易思在线软件中的安全教育内容进行视频直播和练习。第2–5周选择和实体实验相似度较高的仿真软件，如过滤、精馏、萃取、干燥、流体过程综合实验、离心泵串并联、气气传热和二氧化碳吸收与解吸等实验。基本操作型实验安排学生在课下自主练习，教师通过软件后台记录的数据掌握学生的学习轨迹。对于内容有难度、学生有疑问的实验，教师在腾讯会议平台详细讲解，利用联席主持人或共享屏幕功能实时查看学生的操作情况并给予指导。经过自主练习及讲解练习的过程，学生对实验目的、实验原理及实验方法都已掌握，待疫情结束返回学校后可以快速适应线下教学进度，高效完成实体实验。

除此以外，本课程重点内容——工业仿真部分的教学也可以提前安排在在线教学时段内。欧倍尔云课堂和易思在线提供的3D虚拟仿真软件将学生带入规模庞大、工艺流程复杂、检测和监控数据繁多的化学工业自动化生产情景中。在后面的几周中，利用腾讯会议平台实时指导、督促学生操作3D虚拟仿真软件，教师从知识的传授者转变为信息的领导者和学习的促进者，激发学生主动学习的热情、提高学生的自学能力、动手能力和创新能力(表1)。

PC机(Windows或者macOS系统)预装最新版腾讯会议软件，并进行注册。教师端PC需配置摄像头及耳麦，建议学生端PC亦配置摄像头及耳麦。智能手机预装QQ和最新版微信App，关注“教学立方”微信公众号。

教师建立QQ群用于发布上课信息，通知全班同学入群并且确认群员已经看到群公告。教师和学生下载并安装最新版腾讯会议软件，等待教师在课前发送会议ID。在南京大学教学立方网站上建立课程，发送课程邀请码，通知学生加入本课程。提供每位学生在欧倍尔云课堂和易思在线的账号，要求学生课前注册并试用。

课前教师在“教学立方”发布相关阅读材料和课前练习，要求学生按时完成。“教学立方”会自动评阅并形成分析数据，教师在课前可以了解学生对相关知识点的掌握情况。

每次课前10分钟由教师打开腾讯会议软件，点击“快速会议”即可获得会议号并开始课程直播，点击“邀请”，将包含会议号的邀请信息通过QQ群、微信群或“教学立方”微信公众号通知学生。学生打开腾讯会议软件点击“加入会议”，输入会议号同时选择是否自动连接音频和开启摄像头即可参加学习。教师按照设计好的教案把控教学过程(图2(a))。同时由教师在“教学立方”发布签到码，学生在“教学立方”签到(图2(b))。

化工原理实验在线教学的重要环节是操作仿真软件。教师需要演示操作方法，也要指导学生操作过程。灵活运用“共享屏幕”功能可以提高教学效果。

打开“共享屏幕”的一方使全体成员看到自己电脑屏幕上的内容，平台在同一时间内只允许单人打开该功能。教师上课需要学生看到教学资源就由教师使用该功能。如果教师需要看到学生A操作仿真软件的实时状况，则教师退出共享屏幕，安排学生A打开共享屏幕，则全体成员看到的就是学生A的操作状况。如果教师单独指导学生A，其他学生可以将腾讯会议平台最小化，留下自己的操作界面，声音也可以调到静音状态。

视频直播课程的主播可以通过腾讯会议“管理成员”功能控制课堂气氛，如设置全体(或某人)静音(或解除静音)、成员可以申请解除静音，申请通过即可发言；也可将某位成员(通常为助教)设置为联席主持人，协助主播教师管理课堂。在“聊天”板块可以随时进行文字交流。

在直播课中通过“教学立方”的课堂小测和各种互动环节(如抢答、众答和互评)，可以吸引学生注意力，提高教学质量。课下开展预习、答疑、批改作业，统计各项指标(如课上和课下活跃率、作业完成率和准确率以及知识掌握率等)，分析教学质量。

欧倍尔云课堂及易思在线开发的部分虚拟仿真实验以我校的化工原理实验装置为原型(图3(a))，采用与我校教学团队相近的化工原理实验操作方案，可以充分展现装置局部关键位置/操作点。虚拟仿真软件能够清晰完整地记录学生的学习过程(图3(b))，便于学生详细了解各实验步骤的操作状况及相互之间的关联，对实验过程进行复盘。具有针对性的反复练习可以有效提高操作准确性及熟练程度。

相比于平时的课堂教学，学生在网络端更加活跃，思维更加开阔，回答问题更加积极，更利于协同化学习。交流互动过程保证每位学生都能发声，不同观点还可以互相碰撞思想的火花。师生互动踊跃，课内课外随时可以在群内提问，或与其他同学针对具体问题展开讨论。得到了学生的一致认可(如图3(c))。

线上教学上课方式形式变了，但课程内容不缩减，对学生的要求不降低。教师压缩了讲解时间，把更多时间留给学生，激发他们的学习兴趣并提高参与度，学生主动使用网络资源、锻炼提高了自主学习能力。

疫情期间，第一次完全依靠“师生屏对屏”高质量完成化工原理实验(安全素养培育和仿真部分)的教学过程。教学团队通过调整实验教学安排，将便于开展线上教学的内容提前，在完成规定任务的基础上，引导学生充分利用虚拟仿真的优势，进行不同实验方案、操作参数的个性化探索实验，在线上对实验过程、实验结果进行深入分析讨论，为正式开学后衔接线下实验教学奠定了良好的基础。