基于參與式教學(xué)模式的《化工數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)改革研究

解慶龍，聶勇，盧美貞

（浙江工業(yè)大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，浙江 杭州）

《化工數(shù)據(jù)處理》是一門(mén)面向化學(xué)工程、化工工藝、能源化工等化工類專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的重要專業(yè)課之一，主要介紹化工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，重點(diǎn)培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、化工計(jì)算軟件等方面分析和解決問(wèn)題的能力。[1,2]目前該課程的教學(xué)模式基本上是以教師課堂講解，學(xué)生課后作業(yè)練習(xí)的傳統(tǒng)教學(xué)模式為主。這種灌輸式被動(dòng)接受學(xué)習(xí)的方式，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中，很難將所學(xué)知識(shí)和實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，缺少獨(dú)立的思考，綜合運(yùn)用知識(shí)的能力明顯缺乏。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法，忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位和對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

參與式教學(xué)法是指在民主、寬容的課堂環(huán)境中，學(xué)生作為平等的一員，積極、主動(dòng)、全身心投入到教學(xué)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，在參與中構(gòu)建知識(shí)體系、掌握分析方法、體驗(yàn)豐富的情感、形成能力的一種教學(xué)方法[3,4]。參與式教學(xué)法現(xiàn)已成為國(guó)際教育改革的重要方向。參與式教學(xué)通過(guò)教師與學(xué)生之間有效的交流和溝通，將課堂教學(xué)過(guò)程中的“教”與“學(xué)”這兩項(xiàng)活動(dòng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，學(xué)生在“參與中”學(xué)習(xí)、在“參與中”探索、在“參與中”創(chuàng)新。充分體現(xiàn)了“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，能力和素質(zhì)協(xié)同發(fā)展”的課堂教學(xué)理念。[5]參與式教學(xué)法對(duì)學(xué)生充分認(rèn)識(shí)課程重要性，鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，最大限度激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)思考的習(xí)慣，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，增強(qiáng)課堂師生和生生間互動(dòng)交流具有非常重要的意義[6]。

一 《化工數(shù)據(jù)處理》教學(xué)存在的問(wèn)題

目前，《化工數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)主要存在以下問(wèn)題。

（一） 學(xué)生對(duì)課程的重要性認(rèn)識(shí)不夠

《化工數(shù)據(jù)處理》課程針對(duì)學(xué)生在實(shí)際科研工作和化工生產(chǎn)過(guò)程中可能遇到的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理、化工建模等問(wèn)題從理論上給出解決方案，并介紹如何使用化工常用軟件解決相關(guān)問(wèn)題。因此，《化工數(shù)據(jù)處理》是一門(mén)理論和應(yīng)用相結(jié)合，并與化工實(shí)際科研和生產(chǎn)工作聯(lián)系緊密的重要專業(yè)課程。另外，《化工數(shù)據(jù)處理》課程結(jié)合了高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言等多門(mén)課程的知識(shí)，可以很好地培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。然而，由于課程涉及到不少理論和數(shù)學(xué)計(jì)算，以及其它各方面的原因，使大部分學(xué)生對(duì)課程在實(shí)際應(yīng)用中的重要性認(rèn)識(shí)不深，學(xué)習(xí)積極性不高，這在課堂教學(xué)中體現(xiàn)出來(lái)。

（二） 教學(xué)模式不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自學(xué)能力的培養(yǎng)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常是教師講授，學(xué)生被動(dòng)接受，這種以教師為中心，課程內(nèi)容為本的填鴨式教學(xué)方法過(guò)度依賴于教師的課堂講解和學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)，學(xué)生的主動(dòng)參與度不高，因而很難產(chǎn)生良好的教學(xué)效果。即使教師可以采用啟發(fā)式教學(xué)，但由于學(xué)生缺少主動(dòng)參與的意識(shí)，學(xué)習(xí)積極性很難被最大限度地激發(fā)出來(lái)，自主學(xué)習(xí)和自學(xué)能力不強(qiáng)。

（三） 課前預(yù)習(xí)不深入，課后缺少總結(jié)思考

由于課程內(nèi)容涉及高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言等多門(mén)課程的知識(shí)，很多學(xué)生對(duì)這些先學(xué)課程的知識(shí)掌握不牢固，加之課前預(yù)習(xí)往往流于形式，由此造成學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中對(duì)課程內(nèi)容理解困難。課后多數(shù)學(xué)生一般只是完成作業(yè)，“疲于應(yīng)付”，缺少對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行必要的總結(jié)和思考，使自己的學(xué)習(xí)止步于課堂，無(wú)法運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

（四） 課堂上缺少互動(dòng)和交流

傳統(tǒng)教學(xué)模式以課堂講解的知識(shí)傳授為主，并強(qiáng)調(diào)課堂紀(jì)律，教師與學(xué)生以及學(xué)生之間缺少必要的互動(dòng)和交流。因此雖然教師上課花費(fèi)了很大精力，但教學(xué)效果很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，對(duì)一些重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題多數(shù)學(xué)生無(wú)法做到真正理解，對(duì)知識(shí)掌握的深度不夠。

二 基于參與式教學(xué)模式的《化工數(shù)據(jù)處理》教學(xué)改革

在《化工數(shù)據(jù)處理》教學(xué)中實(shí)施參與式教學(xué)模式，是依據(jù)參與式教學(xué)的特點(diǎn)，結(jié)合《化工數(shù)據(jù)處理》的課程內(nèi)容和課程設(shè)置，充分分析了學(xué)生的學(xué)情以及目前教學(xué)模式中存在的問(wèn)題而提出的。

（一） 教學(xué)改革的具體內(nèi)容

（1）構(gòu)建一種新的學(xué)生全程參與的《化工數(shù)據(jù)處理》教學(xué)模式，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到課程的特點(diǎn)和重要性。

根據(jù)學(xué)生的學(xué)情，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生以教學(xué)主體的身份參與到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)；通過(guò)分析和解決自己在實(shí)際科研過(guò)程中遇到的問(wèn)題，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；通過(guò)學(xué)生的全程參與實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)課程特點(diǎn)和重要性的充分了解和認(rèn)識(shí)。

（2）讓學(xué)生參與課堂講解，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，加強(qiáng)課前預(yù)習(xí)和課后總結(jié)。

通過(guò)讓學(xué)生在課堂上講解自己在科研過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，分析如何利用《化工數(shù)據(jù)處理》課程中的相關(guān)內(nèi)容，提出切實(shí)可行的解決方案，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，有效激發(fā)學(xué)生的主體意思和學(xué)習(xí)積極性。另外，讓學(xué)生參與課堂講解，可以提升學(xué)生課前預(yù)習(xí)的效果，教師通過(guò)學(xué)生的課堂講解引導(dǎo)學(xué)生積極進(jìn)行課后總結(jié)和思考。

（3）利用多種途徑加強(qiáng)師生和生生間的互動(dòng)交流。

在學(xué)生對(duì)自己遇到的科研問(wèn)題進(jìn)行課堂分析和講解過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行交流和討論，對(duì)學(xué)生的課堂講解進(jìn)行評(píng)價(jià)，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，從而加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握。另外，教師和學(xué)生可以通過(guò)建立微信群、QQ群及電子郵箱等多種方式加強(qiáng)溝通和交流，使問(wèn)題能夠得到及時(shí)解決，有利于參與式教學(xué)模式的實(shí)施。

（二） 教學(xué)改革的實(shí)施方案

在《化工數(shù)據(jù)處理》教學(xué)中實(shí)施參與式教學(xué)模式的方案流程如圖1所示。

項(xiàng)目的具體實(shí)施方法分為課前準(zhǔn)備、課中實(shí)施、課后反饋三個(gè)階段。

（1）課前準(zhǔn)備階段

在學(xué)期初，教師向?qū)W生公布課程教學(xué)方法改革實(shí)施方案，把本學(xué)期的教學(xué)計(jì)劃告知學(xué)生，使學(xué)生明確自己在參與式課程教學(xué)中的主體地位，從思想上重視起來(lái)。與學(xué)生建立微信群、QQ群及電子郵箱等多種聯(lián)系方式，搭建師生與生生間交流平臺(tái)。

由于選修這門(mén)課程的一般是處于大三下學(xué)期或大四上學(xué)期的學(xué)生，這些學(xué)生通常正在或者將要進(jìn)行畢業(yè)論文的實(shí)驗(yàn)研究工作，必然會(huì)遇到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理或者實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的問(wèn)題。針對(duì)學(xué)生的這一學(xué)情，讓每位學(xué)生根據(jù)自己的研究進(jìn)度，以自己在科研過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題準(zhǔn)備案例，或者如果選課人數(shù)較多，也可分組進(jìn)行，每個(gè)小組根據(jù)其中一名學(xué)生的實(shí)際科研問(wèn)題進(jìn)行案例的準(zhǔn)備。例如，如果某一位學(xué)生在實(shí)驗(yàn)研究中已經(jīng)得到了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，那么可以準(zhǔn)備數(shù)據(jù)分析處理的案例；如果學(xué)生尚未開(kāi)始研究工作，則可以準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的案例。

學(xué)生在確定好案例之后，就要開(kāi)始講解的準(zhǔn)備。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要對(duì)之前學(xué)過(guò)的高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言等多門(mén)課程的知識(shí)進(jìn)行回顧復(fù)習(xí)，還需要對(duì)化工數(shù)據(jù)處理這門(mén)課程進(jìn)行預(yù)習(xí)。教師需要鼓勵(lì)學(xué)生搜索各種與課程內(nèi)容有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源或?qū)W習(xí)共享平臺(tái)，查閱文獻(xiàn)資料，拓展思維，深化對(duì)課程內(nèi)容的理解。

在整個(gè)課前準(zhǔn)備階段，教師需要和學(xué)生在各個(gè)交流平臺(tái)上進(jìn)行積極互動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)備案例，解答學(xué)生疑難問(wèn)題，并互動(dòng)指導(dǎo)學(xué)生試講。

（2）課中實(shí)施階段

課堂上由一位學(xué)生講授自己的案例或問(wèn)題，并講解自己給出的解決方案；如果分小組進(jìn)行小組內(nèi)的其他成員可對(duì)講授內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充。學(xué)生講授完畢后，教師需要引導(dǎo)班上學(xué)生對(duì)所講授內(nèi)容展開(kāi)交流討論，提出問(wèn)題或給出其他解決方案。然后，教師鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)講課內(nèi)容和表現(xiàn)進(jìn)行自評(píng)和反思，并且鼓勵(lì)其他學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)并提出建議。

在學(xué)生交流討論之后，教師首先需要對(duì)學(xué)生的講課內(nèi)容和表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評(píng)，給予學(xué)生一定的建議，對(duì)學(xué)生交流討論中所提出的問(wèn)題進(jìn)行釋疑解惑，并給出自己對(duì)案例問(wèn)題的理解和解決方案。然后在學(xué)生案例的基礎(chǔ)上，引出相應(yīng)的課程內(nèi)容，將實(shí)際案例問(wèn)題提升到概念和理論高度，通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，使學(xué)生對(duì)所講授的概念和理論可以有更清晰、更深入的理解和認(rèn)識(shí)，也可以讓學(xué)生明白如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

在學(xué)生交流討論的過(guò)程中，教師需要仔細(xì)觀察，掌控全局，把握討論方向，鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題、大膽質(zhì)疑、深入探究。

（3）課后反饋階段

教師和學(xué)生對(duì)課堂的案例講解進(jìn)行總結(jié)和評(píng)價(jià)，教師針對(duì)整個(gè)講授和討論過(guò)程中所反映的問(wèn)題給出相應(yīng)的意見(jiàn)和建議，為下一次的課堂案例講解提供參考。教師可以根據(jù)學(xué)生的講課內(nèi)容和表現(xiàn)以及其他學(xué)生在交流討論過(guò)程中的參與程度，給每位學(xué)生記錄成績(jī)算作課程的平時(shí)成績(jī)。另外，教師需要綜合學(xué)生案例講解和課程所涉及理論知識(shí)對(duì)案例進(jìn)行反思和拓展，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決其他類似問(wèn)題。

在每一堂課結(jié)束之后，教師需要利用各個(gè)交流平臺(tái)與學(xué)生進(jìn)行積極互動(dòng)，回答學(xué)生的問(wèn)題，咨詢學(xué)生對(duì)新的教學(xué)模式的體會(huì)和建議，根據(jù)學(xué)生的反饋在下一次的學(xué)生課堂講解中進(jìn)行改進(jìn)和完善。在整個(gè)學(xué)期的課程結(jié)束后，讓學(xué)生完成一份參與式《化工數(shù)據(jù)處理》教學(xué)模式的問(wèn)卷調(diào)查，并完成一份對(duì)參與式《化工數(shù)據(jù)處理》教學(xué)的體會(huì)和建議，以利于教師對(duì)課堂教學(xué)改革進(jìn)行總結(jié)和反思，鞏固成果，改進(jìn)不足。

三 結(jié)論

基于參與式教學(xué)模式的《化工數(shù)據(jù)處理》課程，改變了傳統(tǒng)教學(xué)和學(xué)習(xí)模式，使學(xué)生成為教學(xué)的主體，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提高了學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的合作意識(shí)及科學(xué)研究的素養(yǎng)。本研究為化工類課程的教學(xué)改革提供了借鑒和參考，以期為培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的化學(xué)工程人才，提升我國(guó)高等教育教學(xué)水平和質(zhì)量做出貢獻(xiàn)。