案例直接導入法在精細化學品化學教學中的應用初探

李學峰　趙艷茹

[摘要]系統分析和論證了案例教學法的必要性和可行性,舉例論述了直接導入案例教學法在精細化學品化學教學中的實施步驟。該方法顯示了良好的教學效果:學生的學習興趣和積極性顯著提高;使學生更加輕松牢固地掌握必要的知識;提高了學生的創新能力以及靈活運用知識的能力。

[關鍵詞]直接導入案例 應用型案例 精細化學品化學

案例教學,是指在教師的引導下,再現案例實景,把學生帶入特定事件的現場,深入角色,以提高學生實際運用知識能力的一種教學方法。

案例方法在教學中的應用,首先始于哈佛大學法學院。最初該學院的目的是為了讓學生加強對法律規則和條文的理解和掌握,從而強調在教學中參與分析和討論個別案例。由于成效顯著,使得該方法迅速被其它院校所采用和推廣。目前,國內外許多高校和培訓機構都采用了類似的教學方法,但專業局限在法學(律)、醫學、經濟、商學等。該方法在化學化工課程中的應用較少。同時,在高校化學專業課程研究和改革實踐中,人們普遍把課程研究和改革焦點集中在必修課程,而忽視了對選修課程教學改革的研究。選修課程的開設旨在擴大學生知識領域和知識延展性,對其教學方法和課程建設改革的研究很有必要。

筆者承擔我校的應用化學和化學工程與工藝專業課——精細化學品化學的教學,結合課程特點和自身研究經驗,在教學中引入了案例教學法,取得了良好的效果。

一、實施案例教學的必要性和可行性

精細化學品化學是化工、應用化學專業的重要專業課,具有幫助深化理論知識理解、初步了解精細化工產品和提高學習化工專業興趣的重要作用。這門課雖然包含大量的產品實例,但是大都是泛泛而談,甚或一筆帶過。以往,在該課程的講授中,大多采用理論簡述和產品簡單羅列的方法。該課程是理論聯系實際的重要應用,筆者結合自身教學經驗和學習其他同仁的寶貴經驗,認為采用案例教學法進行講授具有較為充分的必要性和可行性。

1.實施案例教學法的必要性

(1)案例教學法可以提高學生學習化工專業的興趣

應用化學和化工專業的學生在進入大學以來已經學習了無機、分析、有機和物理化學等專業基礎課,面對的都是艱澀的理論知識,同時,多年來化工背負的“操作瓶瓶罐罐和污染嚴重”的名聲,更容易使學生降低學習的興趣。案例教學法提供活生生的產品實例和經典的生產解決方案,結合多媒體授課形式,將會使學生看到化工創造了當代整個物質世界和化腐朽為神奇的巨大作用,會提高學生學習該專業的興趣。

(2)案例教學法可以使學生加深對理論知識的理解和掌握

如前所述,學生在學習四大化學和其它專業基礎課后,雖然掌握和了解了一些理論知識,但是最多也仍是“紙上談兵”,不利于知識的牢固掌握和深入理解。例如,表面張力是個非常抽象的概念,難以理解和掌握,尤其是表面張力的方向對許多學生來說更是難懂。只有在《精細化學品化學》中學習了表面活性劑及其應用部分后,才會對表面張力有徹底的理解。如果采用案例教學法,通過對表面活性劑的作用原理和重要用途等知識的分析和講解,會使學生對表面張力的理解更深入、更直觀。

(3)案例教學法可以提高學生的創造能力

一般來講,知識可分為3個層面,即原理性知識、特殊案例知識(智慧)、把原理和規則運用到特殊案例中的知識(綜合運用知識和智慧解決問題的能力)。一般學校教學只傳授第一層面的知識,或稱為書本知識;而學生掌握第二層面知識較少,因此,對第三層面知識的掌握勢必減少,即學生的綜合能力和創新能力較差。所以,引入案例教學,可使學生在第二層面知識的缺陷方面得到有效彌補,從而也可以增加學生第三層面的知識。

2.實施案例教學法的可行性

(1)學生渴望真正掌握精細化工方面的知識

在習慣了大量單純的公式、分子式和直接理論講授后,學生非常渴望能夠接受到由生活實例到化學理論、由淺入深的全新教學模式。案例直接導入法正是從“看得見摸得著”的生活和生產實例入手,將多彩多姿的使用過的、看到的、聽到的精細化學品展示在學生眼前,然后,逐漸引出產品的作用原理、公式參數和具體產品組成規格等,勢必使學生容易接受、樂于接受。

(2)學生的前期知識積累充足

在學習《精細化學品化學》之前,學生已經學習了4大化學、高分子化學、反應工程等化學專業基礎課,前期知識積累充足,完全可以理解《精細化學品化學》中的基本理論。此外,已學了應化和化工專業課程的學生已經進行了課程實習和參觀實習,對工廠和化工產品有了初步的認識,對學習《精細化學品化學》也有較大的幫助。

(3)教師具有教學改革和提高教學方式的動力

作為講授該門課程的教師,多年來也苦于“填鴨式”教學方式造成的尷尬局面:一方面,是教師認真備課、力圖講解系統;另一方面,是學生對所學課程似懂非懂,不感興趣。所以,在吸取他人的成功經驗后,經過認真探索,案例直接導入教學法已經初見成效,教師更愿意深入研究,廣泛發掘合適的案例,開發一套行之有效、靈活多變、適應廣泛的案例教學法,為進一步提高教學效果而不懈努力。

二、案例教學法組成和實施程序

在已有的案例教學法中我們看到,實施步驟可設定為設計案例、剖析案例、解決案例和推廣及升華案例4個方面,其核心在于剖析案例。也有采用順序和邏輯多案例講述、結合提出問題的案例教學法實施步驟。筆者結合教學要求、教學實踐和前人經驗,總結出直接導入案例教學法,其實施步驟歸納為:

案例→提出并回答問題→典型產品簡介→強調重要參數和指標。

首先,在一系列活生生的案例基礎上,提出學生感興趣且切中基礎理論核心的問題,回答問題,逐步深入,反向推理,最終使學生對精細化學品的作用原理很輕松、自然地理解、掌握、接受;最后,要強調掌握部分重要的參數和指標。這樣的結果就使學生掌握了基本且必要的產品作用原理和重要性能參數,符合教學要求和就業入門的目的。

三、案例舉例及剖析

以“表面活性劑”部分為例。

首先,導入肥皂和洗衣粉的實用案例。肥皂和洗衣粉是人們日常生活經常接觸的精細化學品,可謂是“看得見摸得著”的例子,雖然可能有部分學生對這類洗滌劑有初步的認識,但是真正了解其洗滌作用原理的并不多。因此,此案例滿足“聽說過但不熟悉”的要求。在運用多媒體教學時,可在肥皂和洗衣粉的種類、造型、顏色以及使用對象和部位等方面充分展現其多樣性,使學生認識到該類日用品還有很多“高端產品”,還有很大的開發空間和前景。在此過程,還可以簡要說明肥皂的來歷等科技發展歷史。

其次,用生活中的多個實例來顯示表面活性劑的其它作用。例如,透明狀、水溶性注射針劑生產中表面活性劑的增溶作用;化妝品和農藥乳狀液產品中表面活性劑的乳化作用;墨水的制備中表面活性劑的分散作用;漿料中表面活性劑的消泡作用;在新型紡織品材料中的防水、防污作用等。

從這些實例繼續講述膠束、表面活性劑的兩親性結構、性能參數(CMC值、HLB值)等重要理論知識,就很容易被學生接受和理解掌握了。具體講述和實施過程如圖1所示:

當然,在回答問題時要詳細地講清楚某產品或某概念、參數的定義、分類、使用范圍以及測定方法等。

四、教學效果評價

近3年來,本教研組在精細化學品化學教學中實施案例教學法,在13個精細化學品專題均設計了合理的案例和實施步驟,取得了較為顯著的成效:

1.充分調動了學生學習的興趣和積極性

以往學生看到和聽到的,只是簡單的知識和理論傳遞,倍感生硬和乏味,興趣不大,課堂氣氛非常沉悶。如今采用案例教學法后,學生的學習興趣大大提高。很多同學對其中的問題饒有興趣,課堂上積極參與教學互動,下課后主動與老師探討。此外,學生對自己專業前途也增強了信心,很多學生表示對某一個精細化學品專題感興趣,愿意到公司、企業大顯身手,反過來更提高了學習此類專業課的興趣性和積極性。2.學生掌握精細化工的知識更加牢固、更加有針對性

學生在課堂上了解的大量案例,對化學化工的發展有了更加深入的認識。并且對知識理論的掌握經歷了由淺入深、由提出問題到上升理論理解的過程,使其對化工知識的掌握更加牢固,能夠達到看到一個精細化學品就想到其主要原理、參數和用途,而這些基本知識,正是學生在就業之前所應該初步掌握的。同時,有的學生對某一種精細化學品感興趣,就會在課堂聽講的基礎上自己查閱資料,積極參與實驗教學活動,加深對該領域的了解和認識,為以后的就業打下堅實的基礎。

3.提高了學生的創新能力和靈活運用知識的能力

學生學習后,經常會提出一些很有價值的問題,如用什么取代有毒的亞硝酸鹽拉絲液和防腐劑、如何提高涂料的光致變色性能等,很多學生對發明創造產生了濃厚的興趣。此外,學生能看到產品就想到相關的物理化學知識,達到靈活運用知識的目的。例如,說到催化劑,馬上想到其4個特點,聯想到用ΔG判斷一個反應能否進行和用ΔG計算出反應的理論產率。

五、結語

綜上所述,“案例→提出并回答問題→典型產品簡介→強調重要參數和指標”這一案例直接導入法,在精細化學品的教學中是一種良好的方法。實施此方法具有充分的必要性和可行性,并且在教學實施中取得了良好的效果。當然,該方法還在不斷完善中,相信隨著實踐經驗的積累和不斷的學習交流,案例直接導入法將會在精細化學品和其它化學專業課程的教學中,發揮越來越重要的作用,顯示越來越優異的教學效果。

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基金項目:許昌學院教學研究項目(編號:2008036)。