基于“遞進(jìn)式能力培養(yǎng)”的《化工原理》教學(xué)模式探索

耿龍龍，李榮春，王志剛，張秀玲

(德州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，山東 德州 253023)

眾所周知，人才是創(chuàng)新的核心要素，特別是十九大將“人才強(qiáng)國戰(zhàn)略”寫入報(bào)告，以凸顯國家對(duì)人才資源的關(guān)注和重視。而高等學(xué)校作為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的高地，在服務(wù)國家戰(zhàn)略對(duì)高素質(zhì)人才需求方面具有不可替代的作用。因此，如何提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力成為高等學(xué)校普遍關(guān)注的問題。以化工專業(yè)人才培養(yǎng)為例，目前大都選用與理科相似的理論講授-專業(yè)實(shí)驗(yàn)搭配的模式[1]。需要指出的是，雖然學(xué)生能夠掌握相對(duì)全面的理論知識(shí)，由于忽略了工科專業(yè)對(duì)儀器設(shè)備以及操作經(jīng)驗(yàn)的依賴，造成學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力相對(duì)不足。尤其是隨著近年來精密機(jī)械，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及人工智能等與現(xiàn)代化工的相互融合和促進(jìn)，當(dāng)前學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和創(chuàng)新能力已不能滿足現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的要求[2]。因此，探索和開發(fā)有效的教學(xué)模式，有效提升學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，尤其是實(shí)踐創(chuàng)新能力，對(duì)滿足國家和現(xiàn)代企業(yè)的人才需求意義重大。本文在總結(jié)當(dāng)前學(xué)生能力培養(yǎng)的階段和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以《化工原理》課程中離心泵性能為例介紹了基于遞進(jìn)式能力培養(yǎng)的教學(xué)模式，該模式通過對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行整合尤其是結(jié)合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行遞進(jìn)式能力培養(yǎng)，對(duì)于提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 基于遞進(jìn)式能力培養(yǎng)的教學(xué)模式設(shè)計(jì)思想

目前，傳統(tǒng)的化工專業(yè)課程受應(yīng)試教育的影響，大都采用課堂講授的模式進(jìn)行。如《化工原理》課程離心泵性能部分的講授，一般先通過圖片介紹離心泵的基本結(jié)構(gòu)、作用以及使用過程中注意事項(xiàng)；隨后通過介紹其性能參數(shù)(如揚(yáng)程、流量、效率等)的定義以及公式推導(dǎo)，最后進(jìn)一步通過練習(xí)和習(xí)題進(jìn)行知識(shí)鞏固[3]。通過對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)模式在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中存在諸多局限，一方面圖片信息相對(duì)片面，學(xué)生大都通過剛性記憶的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。另外，即使學(xué)生記住了公式并能夠順利完成習(xí)題，上述模式的效果僅限于學(xué)生能夠做對(duì)習(xí)題，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)相對(duì)不足。

遞進(jìn)式能力培養(yǎng)模式基于學(xué)生的認(rèn)知和能力形成的規(guī)律，將課程培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行分解并按照知識(shí)點(diǎn)的難易和相互關(guān)系，通過由易至難、逐級(jí)遞進(jìn)的呈現(xiàn)方式進(jìn)行教授[4]。在學(xué)習(xí)過程中的不同階段分別利用動(dòng)態(tài)圖片、實(shí)物模型以及仿真操作等環(huán)節(jié)促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。另外，還將充分發(fā)揮啟發(fā)教學(xué)、情境設(shè)置、案例分析等模式加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用和拓展[5]。通過該模式的開展，學(xué)生掌握的不僅僅是基本定義和相應(yīng)的公式，而是能夠站在操作工人甚至工程師的角度去思考和處理問題。

2 基于遞進(jìn)式能力培養(yǎng)的教學(xué)模式模塊構(gòu)建

遞進(jìn)式能力培養(yǎng)教學(xué)模式摒棄老師講-學(xué)生聽這一傳統(tǒng)模式，而是根據(jù)知識(shí)模塊的內(nèi)容進(jìn)行分解，并根據(jù)不同知識(shí)點(diǎn)的特點(diǎn)選擇相應(yīng)的教學(xué)資源，通過知識(shí)點(diǎn)呈現(xiàn)的先后順序?qū)崿F(xiàn)前為后用，相互協(xié)同，反復(fù)鞏固的效果，最終使學(xué)生的能力逐級(jí)提升的一種教學(xué)模式。以《化工原理》課程離心泵性能部分的內(nèi)容為例，根據(jù)知識(shí)特點(diǎn)可分為離心泵結(jié)構(gòu)組成認(rèn)知，離心泵揚(yáng)程-流量關(guān)系探究，離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)以及離心泵開車仿真模擬四個(gè)階段進(jìn)行教授(圖1)。

圖1 基于遞進(jìn)式能力培養(yǎng)的教學(xué)模塊配置

如圖1所示，在第一階段，由于學(xué)生第一次接觸流體輸送設(shè)備，我們通過認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)的方式引導(dǎo)學(xué)生近距離觀察和拆裝離心泵的實(shí)物模型，讓學(xué)生對(duì)離心泵結(jié)構(gòu)和組成以及流體輸送原理具有明確的認(rèn)知。在第一階段的基礎(chǔ)上，通過課堂講授的方式讓學(xué)生了解離心泵的性能參數(shù)并結(jié)合輸送和控制過程掌握離心泵的主要性能參數(shù)(揚(yáng)程-流量)之間的關(guān)系。由于此階段相對(duì)抽象且計(jì)算量較大，需要進(jìn)一步鞏固學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和熟悉程度。因此，在第三階段我們將利用化工原理實(shí)驗(yàn)的離心泵性能測(cè)定項(xiàng)目，在加深學(xué)生對(duì)第二階段知識(shí)點(diǎn)理解的同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，通過實(shí)驗(yàn)探索和驗(yàn)證鞏固學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備。此外，結(jié)合現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)控制現(xiàn)狀，我們還進(jìn)一步增加離心泵開車仿真模擬控制階段，通過模擬企業(yè)中控室的環(huán)境檢閱學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

3 基于遞進(jìn)式能力培養(yǎng)的教學(xué)模式實(shí)施效果

該模式在充分研究傳統(tǒng)教學(xué)以及當(dāng)前新型模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知和能力培養(yǎng)的特點(diǎn)提出，通過對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)資源進(jìn)行整合并對(duì)知識(shí)框架進(jìn)行分解，使學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和能力培養(yǎng)逐級(jí)提升，最終培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)具有較強(qiáng)實(shí)踐和創(chuàng)新能力。通過對(duì)本模式一年來的實(shí)施和探索進(jìn)行總結(jié)，具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：首先，本模式摒棄傳統(tǒng)以教為主的講授模式，以學(xué)生為主體且充分考慮其學(xué)習(xí)能力和規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)習(xí)和探索，有利于學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)；其次，本模式對(duì)相關(guān)教學(xué)資源進(jìn)行分解并針對(duì)教學(xué)主線進(jìn)行整合，避免了傳統(tǒng)模式中各自開展造成的知識(shí)點(diǎn)錯(cuò)位現(xiàn)象，通過不同環(huán)節(jié)相互聯(lián)系，互為補(bǔ)充，逐級(jí)提高，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的鞏固和實(shí)踐能力的培養(yǎng)；最后，本模式結(jié)合需求方對(duì)人才能力和質(zhì)量的要求，進(jìn)一步增加仿真實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)來打通學(xué)生對(duì)知識(shí)的了解-掌握-運(yùn)用-拓展，最終形成完整的知識(shí)體系，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

4 結(jié)論

本文通過總結(jié)傳統(tǒng)教學(xué)模式并結(jié)合學(xué)生認(rèn)知和能力培養(yǎng)的特點(diǎn)，針對(duì)基于遞進(jìn)式能力培養(yǎng)的教學(xué)模式進(jìn)行了探索，并在《化工原理》課程教學(xué)過程中獲得了較好的教學(xué)效果。通過引導(dǎo)學(xué)生參與探究并開展知識(shí)的驗(yàn)證和拓展，使學(xué)生在掌握專業(yè)知識(shí)的同時(shí)養(yǎng)成了較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。