基于學(xué)生個性化發(fā)展的化工基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革

張連鳳，魏亦軍

(淮南師范學(xué)院 化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 淮南 232001)

化工基礎(chǔ)是化學(xué)師范生學(xué)習(xí)化工生產(chǎn)過程及其規(guī)律的一門重要課程，本課程主要培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)工程意識和創(chuàng)新能力。然而，受傳統(tǒng)教學(xué)理念與課程規(guī)劃的影響，很多化學(xué)(師范)專業(yè)的學(xué)生不重視化工類課程，對化工基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)缺乏主動性。具體表現(xiàn)在：(1)課程內(nèi)容繁多、跨度大，學(xué)生難以準(zhǔn)確把握；(2)教學(xué)手段多以傳統(tǒng)的“以教師為中心”的教學(xué)模式，不能切合學(xué)生的個性化發(fā)展而使課堂教學(xué)氣氛變得消極；(3)考核辦法過于陳舊，特別是平時成績的評價指標(biāo)過于簡單籠統(tǒng)，這也是學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動性的原因之一。

重視實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用技術(shù)能力和創(chuàng)新意識是實現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要途徑。因此，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建符合當(dāng)代學(xué)生個性化、時代多元化的教學(xué)新方法，對提高教學(xué)質(zhì)量、強化學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力有重要的意義。近年來，我們不斷地改革教學(xué)方法，從理論教學(xué)、實踐教學(xué)以及考核辦法三個方面入手，探索適應(yīng)學(xué)生個性發(fā)展的新方法，從而充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 理論教學(xué)改革

化工基礎(chǔ)課程的教學(xué)主體內(nèi)容為“三傳一反+化工工藝學(xué)”，實則涵蓋了化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程與化工工藝學(xué)三門課程的部分內(nèi)容[1]。由于課程內(nèi)容較繁雜，而且大部分高校在課程改革后將化工基礎(chǔ)課程的課時數(shù)安排在50課時左右，如淮南師范學(xué)院化學(xué)專業(yè)設(shè)置為54課時，因此，精簡教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化課時分配顯得尤為重要。

1.1 重組教學(xué)內(nèi)容 突出重難點

考慮到化學(xué)專業(yè)學(xué)生的工學(xué)基礎(chǔ)知識薄弱，需循序漸進、由淺入深地進入到工科理論的學(xué)習(xí)，我們特將授課內(nèi)容作了調(diào)整和優(yōu)化。

首先是課程的導(dǎo)入。課程主體內(nèi)容教學(xué)開始前，我們選擇一種學(xué)生熟悉的化工產(chǎn)品硫酸為例，討論工業(yè)生產(chǎn)硫酸的基本流程，讓學(xué)生對化工生產(chǎn)過程有一個初步的“預(yù)熱”。對涉及到的化工單元操作的原理以及反應(yīng)器不展開講解，強調(diào)化學(xué)工程原理對工業(yè)生產(chǎn)的重要性，為學(xué)習(xí)后續(xù)的內(nèi)容做鋪墊。主體內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中，仍以工業(yè)生產(chǎn)硫酸為實例貫穿于單元操作與化學(xué)反應(yīng)工程中，既鞏固了單元操作或反應(yīng)工程的原理，又能夠抽提出化學(xué)工藝學(xué)的研究方法和特征。

“三傳”(即傳動、傳熱、傳質(zhì)過程)的內(nèi)容均包括傳遞原理與傳遞設(shè)備，講授中著重講解傳遞過程的基本原理，對于離心泵、換熱器、吸收塔、精餾塔等設(shè)備只講解工作原理，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)設(shè)備的構(gòu)件與使用方法?；瘜W(xué)反應(yīng)工程的內(nèi)容以工業(yè)反應(yīng)器為核心。教學(xué)中，通過比較實驗室規(guī)模的反應(yīng)器與工業(yè)反應(yīng)器的異同，攝入化學(xué)反應(yīng)器的放大過程，使得理論緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際、提高學(xué)生的實踐認(rèn)知能力，便于日后從事相關(guān)科研與產(chǎn)品研發(fā)的工作。

此外，我們還將化學(xué)工業(yè)及化學(xué)工程學(xué)的發(fā)展納入到教學(xué)內(nèi)容中，目的是為了拓寬學(xué)生的知識面，緊跟學(xué)科前沿。增設(shè)新穎、實用的內(nèi)容可讓學(xué)生深切感受化工基礎(chǔ)課程的魅力和價值所在，進而提升了專業(yè)興趣，為學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的激發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。

1.2 更新教學(xué)方法 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生學(xué)好一門課程的內(nèi)在推動力。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化工基礎(chǔ)課程的興趣，我們在第一次課講授緒論時，特向?qū)W生介紹了最新的世界20強化工企業(yè)概況及其主要產(chǎn)品等。學(xué)生在了解了化工企業(yè)與化工產(chǎn)品之后表示很感興趣，并意識到化工基礎(chǔ)是一門緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際的技術(shù)基礎(chǔ)課程，更加重視本課程。

教學(xué)方法上，我們以傳統(tǒng)課堂教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)相結(jié)合的方式進行。采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)時，我們交替使用問題討論式與啟發(fā)式教學(xué)法，強化學(xué)生對原理的理解。如流體流動中伯努利方程的應(yīng)用，我們提出了兩個實際案例：一是著名的“船吸現(xiàn)象”；二是列車或地鐵站臺設(shè)置安全黃線的目的。以學(xué)生熟悉的實例引發(fā)思考，很大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、活躍了課堂氛圍。再如，在講授液體的精餾時，我們摒棄復(fù)雜的理論推導(dǎo)過程，以學(xué)生熟悉的蒸餾實驗為問題導(dǎo)向，利用相圖分析普通蒸餾存在的問題，啟迪學(xué)生大膽思考、追根溯源、尋找解決思路，從而自然地過渡到精餾，再重點講解精餾的原理，有效提升了學(xué)生對新理論的接受度。改變教學(xué)方法后，很多學(xué)生反映自己對先前所學(xué)物理化學(xué)中的知識有了更深入的理解，更增強了學(xué)好本門課程的自信心。

教學(xué)手段上，我們采用豐富的化工素材、生動形象的動畫展現(xiàn)化工設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、單元操作原理及工藝流程。多媒體技術(shù)充分合理的利用在一定程度上調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)激情、提升了課堂教學(xué)的效果。

1.3 構(gòu)建智慧課堂 拓寬學(xué)習(xí)空間

化工基礎(chǔ)是化學(xué)師范專業(yè)本科生專業(yè)必修課中唯一的緊密聯(lián)系化工生產(chǎn)實際的技術(shù)基礎(chǔ)課程。課程擔(dān)負(fù)著由理及工、由基礎(chǔ)到應(yīng)用的特殊使命。然而，本課程的知識點多、工程性強、設(shè)備類型多，要想學(xué)生充分掌握課程的知識點，必須打破傳統(tǒng)教學(xué)課堂的束縛，讓學(xué)生與教師有個更廣闊的交流空間。鑒于此，我們在超星學(xué)習(xí)通APP上建立了本課程的師生交流平臺。課前，在超星學(xué)習(xí)通APP中推送課件、備課筆記、設(shè)備的工作原理動畫，上傳任務(wù)清單，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)推送的資料，并記錄預(yù)習(xí)過程中遇到的問題。

學(xué)生在學(xué)習(xí)通的討論區(qū)留下各自課前預(yù)習(xí)時遇到的問題，教師根據(jù)學(xué)生的反饋優(yōu)化教學(xué)設(shè)計方案。課堂教學(xué)時，依據(jù)不同的授課專題，采用傳統(tǒng)的教師講授與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的方式進行。如：涉及難懂的概念、復(fù)雜的公式推導(dǎo)、理論計算等內(nèi)容時，采取傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式；而對于設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理等內(nèi)容時采取課前預(yù)習(xí)、課上討論的翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式。課后，根據(jù)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)情況以及學(xué)生發(fā)布的問題，錄制解答微視頻，推送至學(xué)習(xí)通的資料模塊，供學(xué)生課下復(fù)習(xí)內(nèi)化。智慧課堂的教學(xué)流程如圖1所示。

圖1 智慧課堂的教學(xué)流程圖

智慧課堂的構(gòu)建能夠改變傳統(tǒng)的“以教師為中心”的教學(xué)模式，努力實現(xiàn)“以全體學(xué)生為中心”的智慧教學(xué)模式，能更好地幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)，更為師生建立了開放的教室，實現(xiàn)動態(tài)的開放課堂。此外，智慧課堂使師生之間、生生之間的交流互動立體化，學(xué)習(xí)方式智能化，評價反饋即時、精準(zhǔn)化[2]。

2 實踐教學(xué)改革

隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，用人單位對高素質(zhì)復(fù)合型人才的需求越來越大，化學(xué)師范生在擇業(yè)時遇到的就業(yè)壓力凸顯，而教師行業(yè)的招聘量只是龐大的師范類畢業(yè)生隊伍中的“冰山一角”。因此，加大化學(xué)師范生的工程意識培養(yǎng)力度，培養(yǎng)應(yīng)用能力較強的復(fù)合型化學(xué)人才勢在必行[3]。

2.1 調(diào)整實驗開設(shè)時間 及時鞏固強化

以往我院的化工基礎(chǔ)實驗安排在理論課的下一學(xué)期，較長的時間間隔使得部分學(xué)生遺忘了之前所學(xué)的理論知識、部分學(xué)生對知識點模糊不清。理論知識的缺乏對實驗的開展有較大的影響：一方面學(xué)生的自信心不足，容易造成實驗不認(rèn)真、效果差等問題；另一方面實驗過程中學(xué)生出錯的機率增大。為解決以上問題，我們將化工基礎(chǔ)實驗課程調(diào)整到理論課的后半學(xué)期，這樣的實驗操作既有一定的理論基礎(chǔ)又能及時鞏固理論知識，化工基礎(chǔ)的理論課程與實驗課達(dá)到相輔相成的效果。

2.2 增設(shè)虛擬仿真實驗 增強工程意識

現(xiàn)有的化工基礎(chǔ)實驗多為驗證型實驗，只有少數(shù)綜合型或設(shè)計型實驗，這些實驗內(nèi)容著重于原理的驗證和應(yīng)用，學(xué)生很難從這些獨立的實驗中感知連續(xù)化的化工生產(chǎn)過程。為加強化學(xué)師范生對工程概念與處理方法的理解，我們特在實踐教學(xué)中增加了虛擬仿真實驗。依托我院現(xiàn)有的虛擬仿真教學(xué)條件，以煤制甲醇變換反應(yīng)為仿真項目，讓學(xué)生體驗化學(xué)工業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)，有助于學(xué)生儲備自動化生產(chǎn)的操作工藝流程、可能面臨的故障以及解決故障的常用方法。仿真實驗的開設(shè)，一方面讓學(xué)生身臨其境般地感受到實際生產(chǎn)的操作流程與方法，彌補了化工基礎(chǔ)實驗的不足；另一方面，學(xué)生置身于虛擬仿真的操作現(xiàn)場，充分調(diào)動了他們的學(xué)習(xí)熱情，同時也拓寬了學(xué)生的視野，培養(yǎng)了他們的實際動手能力與創(chuàng)新能力[4]。

3 考核辦法改革

為盡可能地避免學(xué)生平時學(xué)習(xí)不認(rèn)真、考試臨時抱佛腳的局面，督促學(xué)生尊重學(xué)習(xí)規(guī)律、重視知識積累過程，我們在教學(xué)大綱中提高了平時成績在課程總評成績中的權(quán)重，并在課堂教學(xué)中細(xì)化平時成績的考核內(nèi)容。目前，多數(shù)高?？荚囌n的平時成績占總成績的20%～40%[5]?？己酥笜?biāo)過于簡單，通常包含有考勤、課后作業(yè)、課堂提問幾個模塊[6]。這幾個考核指標(biāo)在實踐中難以區(qū)分學(xué)生的平時成績，原因在于：(1)學(xué)生人數(shù)多，很難做到對每位學(xué)生進行提問；(2)學(xué)生的課后作業(yè)抄襲嚴(yán)重，作業(yè)質(zhì)量出現(xiàn)“一邊倒”的傾向。針對上述問題，我們將平時成績在總評成績中的權(quán)重由之前的30%提高到45%，考核指標(biāo)包括有出勤情況、課堂快答、課后作業(yè)、課外閱讀、筆記質(zhì)量五個方面，各項比例如表1所示。

表1 平時成績考核內(nèi)容與所占比例

成績考核的標(biāo)準(zhǔn)與考核內(nèi)容在本課程的第一節(jié)課就向?qū)W生傳達(dá)，并在之后的課堂教學(xué)中嚴(yán)格執(zhí)行?？记谂c課堂快答環(huán)節(jié)均在在超星學(xué)習(xí)通中進行，上課前各班學(xué)生用手機簽到，即省時又有效。教師將課前準(zhǔn)備好的問題上傳至APP學(xué)習(xí)資料中，每位學(xué)生在課堂上快速回答。一段時間后，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性有了明顯的提高，且學(xué)生的成績差異逐漸顯著。

隨著科技的改革與創(chuàng)新，新技術(shù)與新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，教材上的相關(guān)內(nèi)容變得陳舊、前言信息少。課外閱讀能夠擴大學(xué)生的知識面，能讓學(xué)生及時了解最新的化工動態(tài)，課外閱讀的考核體現(xiàn)在課程結(jié)束前學(xué)生提交的課程小結(jié)中。

考核辦法的改革使得絕大部分學(xué)生能夠聚精會神地投入到課堂學(xué)習(xí)中來，并認(rèn)真地完成課后作業(yè)。極少數(shù)學(xué)生雖積極性仍不高，但他們對自己的平時成績越來越重視，相比之前的學(xué)習(xí)狀態(tài)還是有了一定程度的提升。

4 結(jié)語

為實現(xiàn)培養(yǎng)“實基礎(chǔ)、強技能、重應(yīng)用、能創(chuàng)新”的高素質(zhì)應(yīng)用型專門人才的目標(biāo)，本文分析了我校化工基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，探討和總結(jié)了以學(xué)生個性化發(fā)展為目標(biāo)的化工基礎(chǔ)課程理論教學(xué)及實踐教學(xué)改革方法，提出了科學(xué)完善的課程考核體系。從實踐效果來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性顯著提升，教學(xué)效果有了較大的改觀，學(xué)生的評教好評度明顯增加。同時，化工基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革為化學(xué)師范生拓寬專業(yè)視角和就業(yè)渠道做了鋪墊。并且，在工程教育專業(yè)認(rèn)證的國際背景下，為培養(yǎng)符合新時代要求的應(yīng)用型人才夯實了基礎(chǔ)。