新工科背景下工程化學(xué)教學(xué)內(nèi)容與模式創(chuàng)新研究

【摘" 要】 工程化學(xué)是工科專業(yè)中一門重要基礎(chǔ)課程，對學(xué)生的基礎(chǔ)化學(xué)知識掌握和思維能力培養(yǎng)至關(guān)重要。在新工科背景下，高校應(yīng)積極推動工程化學(xué)課程內(nèi)容與教學(xué)模式的改革創(chuàng)新，豐富工程化學(xué)的知識內(nèi)容，創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，從而激發(fā)學(xué)生對工程化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐動手能力以及各項綜合素質(zhì)，使其能夠成為新一代的工科人才?；诖耍恼轮饕槍π鹿た票尘跋鹿こ袒瘜W(xué)課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式的創(chuàng)新改革進(jìn)行研究，以期為工程化學(xué)教師推進(jìn)教學(xué)改革提供一定的經(jīng)驗借鑒。

【關(guān)鍵詞】 新工科；工程化學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)模式

新工科的建設(shè)目標(biāo)是培養(yǎng)新一代符合國家戰(zhàn)略需求、面向國際、擁有多學(xué)科知識基礎(chǔ)的復(fù)合型工程師。在新工科背景下，高校工科教育教學(xué)中知識結(jié)構(gòu)松散、教學(xué)模式單一等問題逐漸顯現(xiàn)，這在一定程度上影響了我國新一代工科人才的培養(yǎng)質(zhì)量。對此，高校應(yīng)積極響應(yīng)我國新工科建設(shè)的要求，提升高等工程教育的內(nèi)涵、特色和質(zhì)量水平，以工程教育教學(xué)改革為契機，助推我國新一代工科人才培養(yǎng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革貢獻(xiàn)力量。

一、新工科背景下高校工程化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容分析與改革思路

（一）高校工程化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)狀分析

工程化學(xué)是高校工科教育中土木、機械、材料等非化學(xué)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，通常開設(shè)在大一學(xué)期。工程化學(xué)課程主要包括化學(xué)反應(yīng)基本規(guī)律、溶液化學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、材料化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、能源化學(xué)、生命化學(xué)等內(nèi)容，是對高中物理、化學(xué)知識的拓展和延伸，起著承上啟下的重要作用?？梢姡こ袒瘜W(xué)是高校工科非化學(xué)專業(yè)所有課程知識的基礎(chǔ)和起點。只有幫助學(xué)生打牢這一基礎(chǔ)，他們才能更加高效地開展后續(xù)的學(xué)習(xí)活動。但目前來看，高校工程化學(xué)課程的內(nèi)容設(shè)置存在以下問題。

1. 知識結(jié)構(gòu)松散

工程化學(xué)作為工科教育中非化學(xué)專業(yè)的一門重要課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)知識的重要基礎(chǔ)和起點。在這一環(huán)節(jié)中，幫助學(xué)生構(gòu)建起基礎(chǔ)的學(xué)科知識體系至關(guān)重要。但目前，工程化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置較為分散，章節(jié)之間缺乏聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生難以構(gòu)建完善的課程知識體系。

2. 課程內(nèi)容理論性偏多，實際應(yīng)用偏少

工程化學(xué)是對高中物理、化學(xué)知識的拓展和延伸，也是其他專業(yè)課程知識的起點。因此，在這一階段中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、幫助學(xué)生打牢專業(yè)基礎(chǔ)尤為重要。然而，從工程化學(xué)的課程內(nèi)容來看，理論性知識內(nèi)容較多，而實際應(yīng)用知識偏少。繁多復(fù)雜的理論知識不僅可能影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還使得學(xué)生的學(xué)習(xí)呈現(xiàn)出“理論知識強、實踐能力弱”的狀態(tài)，這對學(xué)生今后的專業(yè)實踐能力提升不利。

（二）新工科背景下工程化學(xué)教學(xué)內(nèi)容改革思路

1. 注重知識體系的構(gòu)建

在內(nèi)容建設(shè)方面，工程化學(xué)教師應(yīng)從本專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)特色出發(fā)，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，分清主次，強化與專業(yè)相關(guān)的核心知識點之間的緊密聯(lián)系，從而幫助學(xué)生構(gòu)建起基礎(chǔ)的學(xué)科知識體系。同時，可以嘗試引入一些生活中的實踐案例，將工程化學(xué)理論知識與社會實踐相結(jié)合，提高學(xué)生對知識內(nèi)容的吸收效果。例如，針對土木專業(yè)學(xué)生，教師在講解電化學(xué)與金屬腐蝕的內(nèi)容時，應(yīng)將教學(xué)重點放在金屬的腐蝕與防護(hù)上，并引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識探討防止金屬腐蝕的方法策略。此外，教師還可以利用多媒體引入具體情景案例，構(gòu)建“問題情境”課堂，這樣既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能幫助學(xué)生將知識點與專業(yè)核心內(nèi)容緊密結(jié)合，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

2. 緊跟學(xué)科發(fā)展前沿

在新工科背景下，教師應(yīng)積極結(jié)合學(xué)科發(fā)展前沿來豐富工程化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容，拓寬學(xué)生的知識面和視野。如上述提到的對土木工程專業(yè)學(xué)生講解電化學(xué)與金屬防腐的內(nèi)容時，當(dāng)學(xué)生制訂出可行的金屬防腐方案后，教師可以拓展介紹我國先進(jìn)的金屬防腐技術(shù)，如“金剛石薄膜涂層技術(shù)”“高能等離子體表面涂層技術(shù)”等。這樣不僅能拓寬學(xué)生的視野，還能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對工程化學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣。

3. 強化課程內(nèi)容與生活實際的聯(lián)系

針對工程化學(xué)理論知識較多、實踐應(yīng)用知識較少的問題，高校教師可以通過生活實驗的方式轉(zhuǎn)化課程內(nèi)容，加強理論知識與生活實際的聯(lián)系，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的動手實踐能力。首先，教師應(yīng)主動對工程化學(xué)知識內(nèi)容進(jìn)行篩選，選擇一些簡單的、符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展需求的、可供大學(xué)生進(jìn)行手動實踐的知識案例。其次，教師可以設(shè)計相應(yīng)的項目實踐方案。例如，在講解稀溶液依數(shù)性時，可以設(shè)計“為什么撒鹽有助于冰雪融化”的項目設(shè)計方案，讓學(xué)生以小組形式進(jìn)行實驗，探索食鹽有助于冰雪融化的奧秘，提升學(xué)生的動手實踐能力。接著，實驗完成后，教師應(yīng)要求學(xué)生完善設(shè)計方案，內(nèi)容包括項目目的、項目過程、科學(xué)原理、經(jīng)驗收獲等，鍛煉學(xué)生的分析、探究、總結(jié)歸納能力。最后，當(dāng)學(xué)生掌握“食鹽溶解于冰雪中形成稀溶液，稀溶液比純?nèi)芤耗厅c低，因此食鹽可以使冰雪融化”的原理后，教師應(yīng)設(shè)置更多探究性問題，如讓學(xué)生用所學(xué)理論解釋“冬天在汽車水箱中加入乙二醇可以防凍”這一現(xiàn)象，從而促使學(xué)生全面吸收本節(jié)知識點，并將工程化學(xué)理論知識與生活實踐相結(jié)合，為今后的專業(yè)實踐打好基礎(chǔ)。

二、新工科背景下高校工程化學(xué)課程教學(xué)模式分析與創(chuàng)新

（一）新工科背景下高校工程化學(xué)教學(xué)模式分析

1. 教學(xué)模式固化，教學(xué)效果不明顯

工程化學(xué)課程內(nèi)容以化學(xué)理論知識為基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式以理論教學(xué)為主。雖然這種教學(xué)模式在幫助學(xué)生快速掌握大量理論知識方面具有一定優(yōu)勢，但也在一定程度上導(dǎo)致了課堂氛圍的沉悶和單調(diào)。學(xué)生在這種環(huán)境下，往往只是被動地接受知識，而缺乏主動思考和實踐的機會，從而導(dǎo)致知識理解、遷移、應(yīng)用能力相對較弱。這顯然不符合新工科背景下工科人才的培養(yǎng)要求，新工科強調(diào)的是實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而固化的教學(xué)模式顯然難以滿足這一需求。

2. 教學(xué)方法低效，影響學(xué)生吸收

一般而言，工程化學(xué)開設(shè)于大一時期，每周兩個課時，內(nèi)容涵蓋材料化學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、環(huán)境化學(xué)等，教師還需穿插經(jīng)典教學(xué)案例、學(xué)科前沿知識等。然而，許多教師為保證課堂內(nèi)容的完整性，采用“填鴨式”和“滿堂灌”的教學(xué)方法，通過壓縮師生交流互動、減少探索類和延伸類知識的比例來完成教學(xué)任務(wù)。這種方法不僅低效，而且大量知識的堆積讓新生難以適應(yīng)，進(jìn)而喪失了對工程化學(xué)的興趣。

3. 評價體系不完善

工程化學(xué)課程的評價主要采用“平時成績+期末成績”的方式，其中平時成績包括課堂表現(xiàn)、課堂作業(yè)、章節(jié)測驗等。然而，這種評價體系過于注重對學(xué)生學(xué)科知識的掌握程度的考驗，卻忽視了對學(xué)生綜合素質(zhì)和應(yīng)用能力的考察。這導(dǎo)致評價缺乏全面性和綜合性，無法及時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和能力培養(yǎng)情況，進(jìn)而影響了學(xué)生綜合素質(zhì)能力的進(jìn)一步提升。

（二）新工科背景下工程化學(xué)課程教學(xué)模式創(chuàng)新

新工科背景下，要實現(xiàn)工程化學(xué)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，高校必須深化工程化學(xué)課程教學(xué)模式改革，以新理念、新思路、新方法提升工程化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量。

1. 優(yōu)化課程體系，構(gòu)建混合式教學(xué)模式

在新工科背景下，高校應(yīng)主動優(yōu)化工程化學(xué)課程體系，嘗試構(gòu)建混合式教學(xué)模式。首先，教師要加強對工程化學(xué)內(nèi)容的梳理，將知識點、拓展延伸內(nèi)容、案例分析等按照重點與非重點分類。在線下課堂教學(xué)中，教師要充分利用面對面教學(xué)的優(yōu)勢，重點講解晦澀難懂的理論知識點。在線上，教師要利用現(xiàn)代化信息教學(xué)平臺，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源庫，匯總和講解非重點知識及延伸拓展類、案例分析類內(nèi)容。每完成一個知識點講解后，學(xué)生可自主跟隨網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)。這種線上線下交叉轉(zhuǎn)換的教學(xué)方式，不僅能讓教師更從容地與學(xué)生互動，還能讓學(xué)生獲得豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，拓展學(xué)科知識的廣度與深度，保持良好的學(xué)習(xí)熱情。

在混合式教學(xué)模式的構(gòu)建中，教師還需注意對學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為進(jìn)行監(jiān)督與管理。例如，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的提醒功能，及時督促學(xué)生完成補充內(nèi)容的學(xué)習(xí)，并設(shè)置小測驗了解知識掌握情況?；蛘?，在后臺建立學(xué)生監(jiān)測系統(tǒng)，將學(xué)習(xí)時長、學(xué)習(xí)活躍度、答題正確率等納入監(jiān)測體系，以便全面掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，隨時調(diào)整教學(xué)計劃。

2. 加強實驗環(huán)節(jié)，設(shè)計分層次的實驗教學(xué)模式

科研理論并非憑空產(chǎn)生，而是千百次實驗的結(jié)果，是實踐經(jīng)驗的結(jié)晶。因此，在工程化學(xué)課程教學(xué)中，教師應(yīng)高度重視實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計，通過實踐來幫助學(xué)生鞏固和延伸理論知識，從而有效培養(yǎng)他們的實踐能力和創(chuàng)新精神。

為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，教師可以嘗試構(gòu)建“興趣+基礎(chǔ)+發(fā)展”的分層次實驗教學(xué)模式。首先，實驗教學(xué)目標(biāo)應(yīng)以激發(fā)學(xué)生的科研興趣為主導(dǎo)。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀本校的化學(xué)展覽室、能源工程實驗室等，或者與企業(yè)合作，為學(xué)生提供參觀學(xué)習(xí)的機會，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動力和對專業(yè)的初步認(rèn)知。其次，在學(xué)生掌握了一定的知識基礎(chǔ)后，教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入本校實驗室進(jìn)行基礎(chǔ)實驗操作。通過親手操作，學(xué)生可以提升化學(xué)實驗技能，同時培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的實驗精神。最后，在實訓(xùn)實習(xí)期間，高校應(yīng)結(jié)合專業(yè)特點引進(jìn)特色實驗項目，為有能力的學(xué)生提供充足的實驗機會。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生可以進(jìn)行深入研究，從而提升學(xué)習(xí)成就感和知識應(yīng)用能力。此外，教師還應(yīng)注重對學(xué)生實驗學(xué)習(xí)成果的評估與監(jiān)督，確保實驗教學(xué)效果。

3. 完善課程評價，注重評價方式的多樣化選擇

教學(xué)模式的創(chuàng)新必然伴隨著教學(xué)評價體系的改革，這是提升教學(xué)質(zhì)量和效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先，教師要摒棄以往單一的評價方式，結(jié)合學(xué)生的課堂表現(xiàn)、平時測驗、實驗報告、期末成績以及綜合素質(zhì)等多個方面，同時考慮線上線下、理論學(xué)習(xí)和實驗實踐中的表現(xiàn)，對學(xué)生進(jìn)行綜合性、整體性的評價。這樣的評價方式能更全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和能力水平。

其次，教師應(yīng)嘗試多元化的評價方法。例如，對學(xué)生的核心能力與綜合素質(zhì)可以采用質(zhì)化評價方法，在教學(xué)任務(wù)結(jié)束后進(jìn)行綜合評估；而對課堂表現(xiàn)、測驗成績、期末成績等則可以采用量化評價方法，讓學(xué)生通過具體分?jǐn)?shù)直觀了解自己的學(xué)習(xí)成果。評價完成后，教師要歸納總結(jié)所有評價結(jié)果，形成全面的總結(jié)性評價。

最后，高校教師還應(yīng)注重教學(xué)反饋體系的建立。一方面是階段性反饋，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)實際情況和進(jìn)度，靈活選擇反饋時間，讓學(xué)生了解自己在不同階段的學(xué)習(xí)成果和表現(xiàn)，起到督促和提醒的作用；另一方面是總結(jié)性反饋評價，教師應(yīng)以鼓勵性評價為主，注重評價內(nèi)容的全面性，讓學(xué)生看到自己的優(yōu)點，為接下來的專業(yè)課程學(xué)習(xí)樹立信心，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

三、結(jié)語

在新工科背景下，加強工程化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式的創(chuàng)新尤為重要。高校應(yīng)當(dāng)積極響應(yīng)國家對新工科人才培養(yǎng)的要求，通過豐富課程教學(xué)內(nèi)容、構(gòu)建完善的知識體系、強化實驗環(huán)節(jié)設(shè)計、完善評價體系等措施，深入推進(jìn)工程化學(xué)課程改革，旨在培養(yǎng)一批素質(zhì)高、能力強、具備多學(xué)科知識基礎(chǔ)的新工科人才。

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