BOPPPS教學法在《化工分離工程》教學中的應用

張艷霞，李 平，姜 娜

(濟南大學 化學化工學院，山東 濟南 250022)

自2014年中國加入《華盛頓協(xié)議》以來，教育部大力推進工程學科的專業(yè)認證?；瘜W工程與工藝專業(yè)是我國最先開始工程認證的專業(yè)，通過工程認證專業(yè)的畢業(yè)生就擁有了進入國際市場就業(yè)的通行證。作為認證專業(yè)的專業(yè)任課教師，應深刻理解工程教育認證這項工作的重要意義，結合專業(yè)認證培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求去調(diào)整和改進所任專業(yè)課程的課堂教學內(nèi)容和方式，使學生能夠通過相關課程達成畢業(yè)要求。這需要每一位任課教師從自己的課程入手，首先從課堂教學進行改革。

1 化工分離工程的課程目標

化工分離工程是化學工程與工藝專業(yè)本科生的專業(yè)基礎課，本課程的目的和任務是使學生掌握各種新型分離技術及操作過程的基礎知識、基本理論和基本應用能力，掌握分離過程的本質(zhì)及其變化規(guī)律，能正確運用理論知識解決化工分離工程問題。培養(yǎng)學生綜合運用所學知識進行新工藝、新過程、新技術開發(fā)的能力，為將來從事化工分離過程工作奠定基礎。通過本課程的學習，使學生達到以下課程目標。

(1)了解分離操作在化工生產(chǎn)中的重要性，了解化工分離過程的分類，了解一些新型分離技術的基本原理及適用范圍。

(2)掌握恒沸精餾、萃取精餾、反應精餾、分子蒸餾、超臨界流體萃取、雙水相萃取、反膠團萃取、吸附、離子交換、反滲透、納濾及超濾等分離過程的基本理論、基本工藝、典型設備及應用。

(3)通過課堂講解、討論和學生課下閱讀、思考，通過掌握各種化工分離技術的原理及應用，強化學生對化工分離工程的認識，拓寬學生的知識面，增強學生獨立思考問題和解決問題的能力。

(4)要求學生在學完本課程后，能運用各種分離技術的基本理論，獨立地完成分離順序和分離過程的設計。

化工分離工程選用的教材為北京化學工業(yè)出版社2013出版的、陳歡林主編的新型分離技術[1]。該教材共有十一章，知識點瑣碎，傳統(tǒng)教學模式是教師講、學生聽，學生普遍反映學習過程枯燥，學習效果欠佳。因此，借鑒國際先進教育理念，引入更有效的教學方法來組織課堂教學勢在必行。在這種背景下，我們應用了BOPPPS教學方法設計課堂教學過程，取得了更有效的教學效果。

2 BOPPPS教學方法簡介

BOPPPS模型是北美高校推崇的一個教學模式，它是根據(jù)教育學和心理學的認知理論提出的一種教學過程設計。該模型按照“起承轉合”把教學過程分為了六個模塊[2]，每一個英文字母代表一個相對獨立的教學環(huán)節(jié)。

第一，導言(Bridge-in):這是一節(jié)課教學的第一個環(huán)節(jié)，教師應該通過提問，或者通過案例的形式導入本次課的學習內(nèi)容，這種方法能吸引學生的注意力，激發(fā)學生的學習興趣。

第二，學習目標和結果(Objective/Outcome):教師應闡明本次課的學習目標，通過問題的引入，讓學生明白所學知識點要達到的目標。

第三，前測(Pre-test):通過提問，了解學生課前預習達到的效果，了解學生的個體性、差異性，以便教師及時的調(diào)整相應的教學方式方法。

第四，參與式學習(Participatory Learning):這是六大模塊的核心，要求教師靈活運用各種教學手段，讓學生參與互動，通過教師與學生，學生與學生之間的互動，提升學習效率，實現(xiàn)課堂教學目標。

第五，后測(Post-test):通過提問、隨堂作業(yè)等方式來檢驗教學效果，了解學生是否達成本次課的學習目標。

第六，總結(Summary):通過本次課知識點的回顧，對所學內(nèi)容進行總結，同時預告下次課的預習內(nèi)容。

3 BOPPPS教學法在《化工分離工程》教學中的設計與應用

反滲透是一類重要的化工分離方法，在化工生產(chǎn)和日常生活中都有廣泛的應用，我們以此為例來闡述BOPPPS教學模式在本課程中的使用。

(1)導言。以一個小故事作為開篇案例。1950年，美國科學家Sourirajan無意中發(fā)現(xiàn)海鷗在海面飛行時，從海面啜起一大口海水，隔了幾秒后，吐出一小口海水，他很疑惑，于是他抓了一只海鷗帶回實驗室研究，通過研究他發(fā)現(xiàn)在海鷗的嗉囊位置有一層薄膜，該薄膜構造非常精密，能把海水中的雜志過濾掉，轉化為淡水。海鷗體內(nèi)的這層粘膜組織，就是反滲透膜的原型。

(2)學習目標。與其他章節(jié)的分離過程相似，對于反滲透膜，我們要理解它的機理，并熟悉常見的生產(chǎn)實例，然后自己能設計出個別產(chǎn)品的分離工藝。這樣才能完成化工專業(yè)認證課程目標中的(2)和(3)，同時對應了畢業(yè)要求問題分析和設計開放解決方案。

(3)前測。通過提問來發(fā)現(xiàn)學生預習時不明白的地方，或者通過學生主動提出疑問來發(fā)現(xiàn)問題。比如有同學問到：雞蛋殼里有薄膜，腌咸雞蛋時，鈉離子能進入雞蛋內(nèi)部，但雞蛋內(nèi)的水分子不散失，這說明鈉離子小于水分子。而很多家里用的純水機里也有一個膜，這個膜可以通過水分子，但鈉、鉀、鈣等離子都被濾掉了，這又說明鈉離子大于了水分子。這到底是怎么回事？

(4)參與式學習。教師結合教學內(nèi)容讓學生多方位參與教學討論，主動學習相關知識。在介紹反滲透機理時，將學生分成三個小組，分別根據(jù)優(yōu)先吸附-毛細孔流動機理、溶解-擴散機理和Kedem-Katchalsky不可逆熱力學模型，分別討論這三種機理的理論解釋和優(yōu)缺點。并且針對前測環(huán)節(jié)中同學提出的疑問，通過討論和教師引導看是否能夠解決。回到前測中同學提到的問題，雞蛋外頭的滲透壓高，鈉離子會從滲透壓高的那側滲透到低的那側，比如工業(yè)上腌鴨蛋還會向食鹽溶液充高壓空氣，食鹽溶液的滲透壓增加，滲透力增強，只要3個小時就能腌好鴨蛋。而純水機里的膜只透過水分子不透過鈉離子，是因為這里選用的膜會優(yōu)先吸附水分子，在膜附近就會是水分子層，所以水分子優(yōu)先透過膜，即優(yōu)先吸附-毛細孔流動機理來解釋這個現(xiàn)象。所以反滲透膜不能用篩分機理來解釋，如果因為鈉離子比水分子小就說優(yōu)先透過鈉離子，這種說法是錯誤的。

(5)后測。設計一道分離過程的題目，比如利用所學的反滲透膜的知識，寫出海水淡化制備純水的方法，并說明原理。如果時間充裕，可以再寫出其他制備純水的方法，比如用離子交換的方法制備純水，并對這些制備純水的不同方法進行比較。

(6)總結。首先，總結反滲透膜的幾個機理。其次，總結常見的生產(chǎn)實例并會理論解釋，最后，自己能對個別產(chǎn)品設計出分離方案。這樣六個過程結束后一個完整的知識模塊就算完成了。

4 利用BOPPPS教學法改進《化工分離工程》教學的思考

BOPPPS教學法給化工分離工程的教學提供了一種行之有效的教學模式，解決了教學過程中學生積極性差、參與度較低等問題[3]。但是，高效率的運用BOPPPS教學法也對教師提出了更高的要求。首先，我們要領悟BOPPPS教學法的精髓，BOPPPS教學方法的核心是以學生為中心，充分發(fā)揮學生的主體地位，從被動學習變?yōu)橹鲃訉W習。其次，BOPPPPS教學法的六個模塊并不是缺一不可的，順序也不是一成不變的，所以要求教師根據(jù)不同的知識靈活安排各階段的內(nèi)容和各階段的時間分配，這就要求教師在備課過程中設計課程時要有廣度、有深度，只有這樣才能喚醒學生的求知欲望。最后，重視學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，結合專業(yè)認證培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，將BOPPPS教學方法與其他各種教學方法進行融合交匯，不要造成單一化誤區(qū)，比如參與式學習環(huán)節(jié)可以混合使用案例分析式、導向式、辯論賽等教學方法，我們以辯論賽為例，可以選擇有代表性的專題，開展學生課堂辯論會，正反方將對各自的分離工藝展開闡述，并對自己方法的優(yōu)點和對方方法的缺點逐一展開說明，這樣可以拓寬學生的知識面，鍛煉學生的辯論能力，提高學生的學習興趣。比如在后測環(huán)節(jié)也可以采用指導學生查閱中外文資料，閱讀化工分離工程的專題文獻，撰寫讀書報告，撰寫專題論文，制作 PPT演講稿等，以加強理論聯(lián)系實際。

總之，在專業(yè)認證的大背景下，結合化工專業(yè)認證培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，我們?nèi)フ{(diào)整和改進化工分離工程課程的課堂教學內(nèi)容和方式方法，提高了學生的學習興趣，激勵了學生的學習動力，提高了學生分析問題和解決問題的能力，提高了學生的化工分離工程意識和綜合素質(zhì)。為其將來從事化工過程的開發(fā)、設計、建設和科學管理打下牢固的化工工藝基礎。今后我們也將在不斷優(yōu)化中進行持續(xù)改進。