基于BOPPPS教學模式的化工原理 課程思政設計與實踐

郭高麗，萬俊

(湖北工業(yè)大學工程技術學院，湖北 武漢 430068)

0 引言

2020年5月，教育部印發(fā)了《高等學校課程思政建設指導綱要》，明確了思想政治教育要貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進高校課程思政建設，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質量?；ぴ碚n程是一門化工類工科專業(yè)學生必修的專業(yè)基礎課，是自然科學領域向工程科學專業(yè)課過渡的橋梁課程，其概念和公式較多，計算量較大，實踐性強，課程從動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞三條主線闡述化工生產過程中各單元操作的基本原理、設計計算、典型設備等內容，具有工科的典型特點，蘊含著大量顯性和隱性的思政元素，本課程不僅起著培養(yǎng)學生專業(yè)知識和技能的作用，同時肩負著“立德樹人”的重要使命，是教書育人的重要載體。在這樣的情況下，如何做好教學設計，將思政元素潤物細無聲的融入平時的教學過程，便是迫在眉睫的關鍵問題。

BOPPPS教學模式是將傳統(tǒng)的教學過程進行模塊化分解[1]，細化為六個環(huán)節(jié)， 即課堂引入(Bridge-in)、教學目標(Objective)、前測(Preassessment)、參與式教學(Participatory learning)、后測(Post-assessment)和總結(Summary)。環(huán)環(huán)相扣，充分調動學生的積極性，發(fā)揮學生的能動作用[2]，是目前較受歡迎的教學模式之一。

1 基于BOPPPS教學模型的化工原理教學設計

在對化工原理課程進行教學設計時，不斷地對課程體系進行改進完善，充分利用超星學習通平臺，展開線上線下混合式授課模式，打通課內課外的交互教學空間，以“以培養(yǎng)應用型人才為目的”為前提，本著“以應用為目的，以必需夠用為度，加強針對性、實用性”的方針，將專業(yè)教學計劃及課程教學內容進行調整，利用學生的碎片化時間完成BOPPPS的部分模塊學習，使整個學習過程靈活可控。

在導入環(huán)節(jié)，可以融入與新課程內容相關的偉人故事、工程案例，中華傳統(tǒng)文化或日常生活實例，引起學生學習興趣；明確教學目標和重難點知識，詳細列出章節(jié)知識點的知識目標、能力目標和育人目標；向前置課程老師了解學生整體知識點的儲備情況，結合預習后的課前測，及時調整授課進度、授課方法和手段等；課中隨時把控與了解學生的個體差異、對學科知識鏈的掌握情況，突出學生的參與和互動學習；最后在總結部分強調所學的主要專業(yè)知識，加強課程的工程應用訓練[3]，進行課堂反思，優(yōu)化課程教學目標的設置及教學模式，化工原理課程思政點構建路徑，如圖1所示。

2 BOPPPS各環(huán)節(jié)思政教學要點

2.1 課程思政的導入

導入的目的是吸引學生的注意力，幫助學生專注在即將要介紹的內容。教師可借助于科技發(fā)展前言；將待學知識點與中國傳統(tǒng)文化、大國工匠精神、有趣的生活現(xiàn)象、社會熱點問題等思政元素相融合，讓學生于課前初步了解待學知識點，并產生一定興趣。比如在講流體靜力學中壓力的知識點時，以我國在研制核潛艇技術中攻克技術難關，使鋼材的特殊性能達到和突破國際領先水平，保障新型核潛艇下潛深度達到戰(zhàn)術技術要求為案例導入，引導學生關注我國國防科技事業(yè)的發(fā)展，增加學生的民族自豪感；在講解精餾章節(jié)時，以中國源遠流長的酒文化、古法釀酒、關于酒的古詩詞進行導入，宣揚我國古代人民的智慧與才華；講解摩擦系數(shù)(范寧因子f)知識點時，以顧毓珍先生早年曾在美國MIT深入研究經驗方程關系，研究出著名的顧毓珍公式，學成后回國報效國家，培養(yǎng)學生理想信念和科學精神教育的德育元素。

2.2 學習目標

在每章節(jié)學習之前，明確提出學生的學習目標。比如在講解第二章流體輸送機械中的離心泵的氣蝕現(xiàn)象時，明確教學目標：(1)知識目標：掌握離心泵安裝高度的計算方法，理解離心泵產生汽蝕現(xiàn)象的原因；(2)能力目標：培養(yǎng)學生的工程概念和工程實踐能力；(3)育人目標：培養(yǎng)學生弘揚正能量，以積極態(tài)度面對人生。隨后結合案例讓學生進行思考：某地出現(xiàn)干旱天氣，當?shù)剞r民們用離心泵抽取河道內的水來灌溉農田。在開始時，泵運轉良好，但經過連續(xù)抽水河道水液面下降到一定程度時，很多抽水泵開始發(fā)出較大的噪聲并伴隨著泵的劇烈振動。在這種情況持續(xù)一段時間后，管路無水流出，但是河道內的水量仍有很多。你能為農民伯伯們解決這個問題嗎？在對這個案例展開講解的過程中，首先講解離心泵發(fā)生氣蝕的原因，發(fā)生氣蝕的后果及如何解決，同時培養(yǎng)學生要像流體輸送設備一樣，時時給外界輸送正能量，擁有積極向上的生活態(tài)度。

再比如講授管內流體流動的摩擦阻力損失時，我國西部大開發(fā)的標志性項目“西氣東輸”工程，管道全長4160 km。此重大工程既可以促進西部地區(qū)經濟的發(fā)展，又可加快西部資源開發(fā)的步伐，而且對調整我國的能源結構，改善生態(tài)環(huán)境都具有重要意義。在鋪設管道時，壓氣站的設置數(shù)量和管道內部有無涂層有較大的聯(lián)系，同樣的輸送距離，有涂層的壓氣站設置數(shù)量較少，平均輸送站間距較長，你從中獲得了什么啟示？通過此案例的層層剖析，可達到讓學生掌握管內流動阻力損失計算方法，熟悉設計型計算和操作型問題的解決思路這一知識目標；培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力目標；通過了解顧毓珍事跡和西氣東輸工程，培養(yǎng)學生的愛國主義情懷和大國工匠精神的育人目標。

2.3 前測

在前測階段，學生根據(jù)老師在學習通端提供的課件、參考教材及重要文獻資料，針對教學內容中的重、難點知識發(fā)布作業(yè)，引導學生獨立或者合作完成。對于教師而言，通過前測，可以了解學生的興趣與能力，進而調整講授內容的深度與進度；而對于學生而言，可以通過前測聚焦于特定目的，也可借此向教師表達復習或者深度講解的需求[4]?？荚?、作業(yè)、討論，開放式問題均可達到前測的目的。比如，對于流體靜力學章節(jié)，可以設置前測：(1)等壓面的選擇，需要滿足幾個條件？(2)我國863重大專項“蛟龍?zhí)枴鄙顫撈鞯淖畲笙聺撋疃仁嵌嗌伲看藭r“蛟龍?zhí)枴背惺艿暮Ｋ畨毫τ卸啻?？問題的設置，引導同學們去自發(fā)學習教學內容，并查閱“蛟龍?zhí)枴毕嚓P資料，通過了解其下潛深度的不斷突破，培養(yǎng)學生的培養(yǎng)學生對祖國文化自信力、愛國情懷和科學探索精神。

2.4 參與式學習

化工原理課程中會講到很多以人名命名的公式和定律，如“牛頓冷卻定律”“傅里葉定律”“玻爾茲曼定律”“雷諾準數(shù)”“普朗克定律”“顧毓珍公式”等，在講授這些公式專業(yè)含義同時，讓同學們線下分組，搜集每個單元操作的發(fā)展歷史，國內外相關科學家們對于每個化工階段作出的貢獻，介紹這些公式和定律背后的故事，潛移默化當中學生便領會了從牛頓、傅里葉、雷諾，到顧毓珍、蘇元復、侯德榜等科學家們的事跡，引導和激發(fā)學生學習他們不畏艱辛、勇于探索的精神和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度。

通過經典典故剖析、專題嵌入，豐富課堂元素?；ぴ碚n程涉及到的公式推導特別多，比如在講到流體力學原理的相關知識時，單純的講公式推導學生會感覺非常的枯燥。此時若引入 “大禹治水”的典故，剖析其“治水須順水性，水性就下，導之入?！薄案咛庤復?，低處疏導”的治水思想，便會迅速抓回學生的眼球。通過講解大禹在認真研究和測量山地尺寸的基礎上，采取疏通河道，拓寬峽口的方法，讓洪水能更快地通過， 讓同學們在知其然的同時，也知其所以然，在經典典故中學習到連續(xù)性方程原理的知識點。

通過翻轉課堂、辯論式教學等多種教學方法和手段，結合學生搜集或制作的每日動畫(展示化工設備的工作原理)，形象生動的展現(xiàn)化工單元操作的動態(tài)過程，使教學內容更為形象直觀，更具表現(xiàn)力，做到“抽象問題具體化、微觀問題宏觀化、動態(tài)問題動態(tài)化、表達方式多元化”，調動學生學習的積極性和主動性，激發(fā)學生的興趣和學習熱情。比如在講解伯努利方程式的知識點時，首先讓同學們分組搜索關于伯努利方程的案例及現(xiàn)象，然后每組同學們分別對自己搜集的案例進行講解展示分析，一方面極大調動了學生的熱情，另一方面，對擴充教學資源也起到了很大的輔助作用。

2.5 后測

在線上預習，線下學習結束之后，需要檢測學生對知識點的掌握情況，后測的設置便可檢測學生是否達到了預定的教學目標。后測題目的設置往往以應用為主，通過設置一定的情景模式，引導學生去解決工程或日常生活中可能面臨的問題。比如在傳熱的換熱器章節(jié)，我們可以設置后測：青藏鐵路自昆侖山北坡西大灘至唐古拉山南麓的安多河谷，通過多年凍土區(qū)約550 km，如果讓青藏鐵路的路基穩(wěn)定，就必須保持凍土的熱穩(wěn)定性，而凍土的熱穩(wěn)定性有一個溫度閾值(臨界值)，超過這個溫度，凍土就會融化。因此，解決凍土熱穩(wěn)定性的最好辦法就是給路基降溫保溫，將溫度保持在融化溫度閾值之下。請同學們查閱資料，了解中國的科學家們是如何破解青藏鐵路高原凍土這一世界性難題的？同學們若回答此問題，則需要掌握換熱器的類型、常用換熱器的工作原理。此后測問題的額外設置，既檢測了學生的學習效果，又培養(yǎng)學生學以致用、解決問題的能力。還培養(yǎng)了學生“挑戰(zhàn)極限、勇創(chuàng)一流”的青藏鐵路精神。

2.6 小結

在最后的總結部分，學生對前面所學的知識點以思維導圖的形式歸納總結，教師通過對學生多階段的任務考核，了解學生對知識點的掌握情況，對接下來的教學任務及時做出調整，優(yōu)化課程教學的設計和部署。

3 教學實踐效果

通過對化工原理課程進行BOPPPS模型的構建，并適當調整教學原有內容，將家國情懷、工匠精神、科技前沿等德育元素，全面融入于理論教學、實驗教學，同時拓展到學科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽等學生的第二課堂，實現(xiàn)從“教學”到“教育”的轉變。課程教學體系的改革，充分激發(fā)了學生學習興趣，調動了學生的學習熱情，促進了學生知行合一，幫助學生在專業(yè)方面成才，引導學生在精神領域成人，為培養(yǎng)具有高素質的道德情操和愛崗敬業(yè)精神的化工應用型人才打下了良好基礎。

4 結語

綜上所述，在教學環(huán)節(jié)引入思政教學元素對學生端正學習目標，提高學習興趣，加強學習主動精神具有點睛作用。諸如本文例舉的“工匠精神”“青藏鐵路精神”等是被列入“中國共產黨人精神譜系” 的紅色精神，全國各行各業(yè)和全國人民都在認真學習、大力弘揚，我們在教學實踐中更應該結合現(xiàn)代化的教育理念，融會貫通、靈活運用。本文通過對化工原理課程進行 BOPPPS 模型重構，圍繞“以學生為中心”重新設計教學過程，是對課程教學體系改革進行的有益嘗試，目的是使學生在系統(tǒng)獲得專業(yè)知識的同時，培養(yǎng)高尚的愛國主義精神和家國情懷，有助于學校培養(yǎng)符合新時期要求的德才兼?zhèn)涞幕眯涂萍既瞬拧?/p>