化工熱力學(xué)教學(xué)過(guò)程中的案例教學(xué)法應(yīng)用問(wèn)題研究

陳麗軍,唐安江,唐石云,張紅燕

(貴州理工學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 550003)

案例教學(xué)法由來(lái)已久，在辯證哲學(xué)、法學(xué)、醫(yī)學(xué)、管理學(xué)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，并取得了很好的教學(xué)效果。最早蘇格拉底的教學(xué)過(guò)程被編輯成書，成為眾人的學(xué)習(xí)范本，奠定了西方案例教學(xué)的先河。現(xiàn)代案例教學(xué)法是由哈佛大學(xué)最早提出，在醫(yī)學(xué)和法學(xué)教學(xué)中摸索總結(jié)出的有效教學(xué)方法，如現(xiàn)在為大家所熟知的臨床實(shí)踐、模擬法庭等都是案例教學(xué)法的成功應(yīng)用。我國(guó)案例教學(xué)法自1979年從哈佛大學(xué)引入后，也得到了較好的應(yīng)用，尤其是在管理學(xué)領(lǐng)域[1-3]。案例教學(xué)法除了知識(shí)、理論傳授以外，在提高學(xué)生推理能力和解決問(wèn)題的能力等方面相較于傳統(tǒng)教學(xué)方法具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。這與大學(xué)生最終培養(yǎng)目標(biāo)相一致，因此受到各高校、各專業(yè)的重視。

傳統(tǒng)化工熱力學(xué)教學(xué)主要以灌輸?shù)姆绞较驅(qū)W生傳授知識(shí)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能、思維能力的開發(fā)和培養(yǎng)極其不利。尤其化工熱力學(xué)課程內(nèi)容抽象而繁雜，很難激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。為改善化工熱力學(xué)教學(xué)情況，提高教學(xué)效果，很多高校的很多老師都在教學(xué)方式方法等方面做了大量的研究、嘗試和探索。

關(guān)于案例教學(xué)法在化工熱力學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的研究很多。如馮新等[4-6]將生活中常見的液化氣、天然氣的液化壓縮和貯存、輪胎充氣、高原反應(yīng)等問(wèn)題引入化工熱力學(xué)教學(xué)，有效引導(dǎo)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，極大的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。高光華等[7]將工程研究實(shí)例三元體系高壓液液平衡測(cè)定與關(guān)聯(lián)等引入化工熱力學(xué)本科教學(xué)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力和科學(xué)研究精神有很大幫助。張軍、胡琳娜、張存等[8-11]都將案例運(yùn)用到了實(shí)際的化工熱力學(xué)教學(xué)中，并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)和分析，具有代表性的案例在教學(xué)中的應(yīng)用，使得教學(xué)內(nèi)容具象化，教學(xué)過(guò)程更加生動(dòng)，對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神和創(chuàng)新意識(shí)，提高教學(xué)質(zhì)量確實(shí)有很大的作用。但在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中也不可避免的出現(xiàn)了很多問(wèn)題，教學(xué)效果與預(yù)期不符。本文針對(duì)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行探索和分析，結(jié)合我校實(shí)際情況，嘗試調(diào)整優(yōu)化案例教學(xué)法的執(zhí)行效果，使其盡可能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

1 案例教學(xué)法在化工熱力學(xué)教學(xué)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

1.1 案例數(shù)量少，新穎性不足

目前在熱力學(xué)教學(xué)過(guò)程中使用的案例多數(shù)都是經(jīng)過(guò)幾十年應(yīng)用驗(yàn)證的，雖然相對(duì)來(lái)說(shuō)內(nèi)容和問(wèn)題設(shè)計(jì)較為嚴(yán)謹(jǐn)，但因?yàn)閮?nèi)容涉及的很多領(lǐng)域區(qū)域性和時(shí)代性明顯，并不適合各地區(qū)院校普遍化使用。尤其是對(duì)很多現(xiàn)代大學(xué)生來(lái)說(shuō)，很多傳統(tǒng)化工行業(yè)，如石油化工、合成氨等并沒有什么吸引力，而新興的化工行業(yè)，如新能源開發(fā)、新材料新工藝等相關(guān)案例又幾乎難以看到。案例數(shù)量少，可選擇空間小，案例內(nèi)容新鮮度不夠都不利于案例教學(xué)法在課堂教學(xué)中有效運(yùn)用。

1.2 案例內(nèi)容設(shè)計(jì)過(guò)于專業(yè)化

化工熱力學(xué)課程本身內(nèi)容就比較抽象，專業(yè)性較強(qiáng)，對(duì)于基礎(chǔ)不太好的同學(xué)來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)起來(lái)非常吃力，也因此很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我們?cè)谡n堂上采用案例教學(xué)法的其中最重要的一個(gè)目的就是增加趣味性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。如果案例內(nèi)容專業(yè)性太強(qiáng)，學(xué)生沒有什么工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，很難有切身體會(huì)，要運(yùn)用對(duì)他們來(lái)說(shuō)本就抽象艱澀的知識(shí)來(lái)解決高度專業(yè)化的問(wèn)題，反而進(jìn)一步增加了學(xué)習(xí)難度，難以達(dá)到教學(xué)目的。

1.3 案例教學(xué)組織不合理

案例教學(xué)法是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的有效方法，但要想達(dá)到這樣的效果，其具體實(shí)施過(guò)程的設(shè)計(jì)就至關(guān)重要。每門課程都具有自己獨(dú)特的個(gè)性，根據(jù)課程內(nèi)容特點(diǎn)，有針對(duì)性的設(shè)計(jì)課堂教學(xué)組織形式是案例教學(xué)法順利開展的關(guān)鍵。化工熱力學(xué)學(xué)習(xí)關(guān)鍵在于原理的理解、模型的構(gòu)建及其二者在解決實(shí)際問(wèn)題上的應(yīng)用。需要將抽象理論與實(shí)際工程問(wèn)題有機(jī)結(jié)合，如果粗放的將各種案例通過(guò)問(wèn)題設(shè)置、小組討論、教師總結(jié)的形式組織開展，教學(xué)效果將大打折扣。

1.4 總結(jié)不到位，后繼乏力

案例教學(xué)由于案例本身的設(shè)計(jì)、過(guò)程控制等問(wèn)題的存在，其執(zhí)行結(jié)果本來(lái)就很難預(yù)測(cè)，到最后通常又以教師對(duì)案例中涉及到的理論、原理等知識(shí)的總結(jié)延伸，討論過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題、學(xué)生表現(xiàn)的總體評(píng)價(jià)等為結(jié)束。學(xué)生撰寫的總結(jié)報(bào)告良莠不齊，如果不能進(jìn)行針對(duì)性的考核評(píng)價(jià)，引起學(xué)生的足夠重視，以個(gè)別案例討論的小結(jié)為相關(guān)內(nèi)容全部結(jié)束，學(xué)生能力培養(yǎng)只能是空談。

2 有效提高案例教學(xué)效果的建議

2.1 深入了解課程內(nèi)容和學(xué)生情況

課程內(nèi)容是案例設(shè)計(jì)篩選的前提。這里的課程內(nèi)容不單指當(dāng)前所教授的課程，還應(yīng)該包括其前期支撐課程和后置課程。化工熱力學(xué)是專業(yè)基礎(chǔ)課，在專業(yè)學(xué)習(xí)中起到承前啟后的作用，需要良好的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)基礎(chǔ)，尤其是基礎(chǔ)化學(xué)中的物理化學(xué)，很多化工熱力學(xué)的內(nèi)容都可以看做是物理化學(xué)中相關(guān)內(nèi)容的延伸。同時(shí)很多熱力學(xué)模型的構(gòu)建和應(yīng)用又需要大量的物理數(shù)學(xué)知識(shí)。鑒于此，培養(yǎng)方案和課程教學(xué)大綱的制定就尤為重要，做好前期準(zhǔn)備工作才能為后續(xù)課程的開展打下良好的基礎(chǔ)。案例內(nèi)容和教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)才能更具有可行性。

充分了解學(xué)生才能更好的調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)其想象力和創(chuàng)造力，實(shí)現(xiàn)案例教學(xué)的目的。在案例教學(xué)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題就是學(xué)生參與力度和發(fā)揮情況不理想。案例教學(xué)對(duì)學(xué)生的要求是很高的，因此正確認(rèn)識(shí)每一個(gè)學(xué)生的個(gè)性特征、興趣愛好、優(yōu)點(diǎn)特長(zhǎng)對(duì)案例設(shè)計(jì)和教學(xué)順利開展具有重要意義。與學(xué)生建立良好的溝通紐帶，充分體現(xiàn)每位學(xué)生在教師心中和課程中的重要性，提高學(xué)生對(duì)課程的關(guān)注度，才能得到學(xué)生的支持，保證教學(xué)工作的有效實(shí)施，這對(duì)案例教學(xué)來(lái)說(shuō)尤為重要。

2.2 構(gòu)建化工熱力學(xué)案例庫(kù)

案例是案例教學(xué)的起點(diǎn)，是案例教學(xué)法課堂實(shí)施和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的保障。化工熱力學(xué)本身就是解決實(shí)際工程問(wèn)題的工具，如狀態(tài)方程模型，其建立和發(fā)展大多就是基于石油化工生產(chǎn)發(fā)展的需要而開展的。要尋找相關(guān)案例并不是太難的事情，但要將其切實(shí)應(yīng)用到本科教學(xué)中還是需要進(jìn)行嚴(yán)格的篩選分類，設(shè)計(jì)修改的。這需要教師，包括熱力學(xué)課程老師和相關(guān)課程，如物理化學(xué)、化工原理、反應(yīng)工程等相關(guān)老師，與具有相當(dāng)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)工作人員一起通過(guò)討論，篩選設(shè)計(jì)適用于教學(xué)的案例，在案例中將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際問(wèn)題有機(jī)結(jié)合，同時(shí)也需要為課堂教學(xué)留出足夠的調(diào)整空間，使上課教師能夠在教學(xué)過(guò)程中針對(duì)教授對(duì)象的知識(shí)結(jié)構(gòu)、認(rèn)知水平等實(shí)際情況做好靈活選擇。

2.3 分類設(shè)計(jì)組織課堂案例教學(xué)

案例教學(xué)法在實(shí)施過(guò)程中有很多的不確定性，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)偏離教師初衷的情況，但如果給定案例情景，設(shè)置過(guò)多限制性因素，學(xué)生就很難發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，不利于學(xué)生創(chuàng)造力、創(chuàng)新能力等的培養(yǎng)和提高。因此在案例設(shè)計(jì)及組織實(shí)施方面需要從專業(yè)、現(xiàn)實(shí)等多個(gè)角度出發(fā)，在充分考慮各種情景的前體下，進(jìn)行靈活多變的案例設(shè)計(jì)。也可以根據(jù)課程特點(diǎn)對(duì)案例進(jìn)行分類設(shè)計(jì)，循序漸進(jìn)的將不同類型的案例加入到不同階段的教學(xué)活動(dòng)中。依據(jù)化工熱力學(xué)課程內(nèi)容可以按照不同的需要進(jìn)行案例整理和設(shè)計(jì)。為充分調(diào)動(dòng)課堂氣氛，可設(shè)計(jì)與日常生活非常貼近的生活化趣味案例，如液化氣組成及液化工藝；也可根據(jù)當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)發(fā)展情況設(shè)計(jì)案例，如燃料電池汽車動(dòng)力設(shè)計(jì)。或者根據(jù)課程安排，將案例按照印證型、分析型、解決型、探究型等不同類型進(jìn)行分類整理，形成體系，在教學(xué)過(guò)程中，教師通過(guò)認(rèn)真篩選準(zhǔn)備，以其中的典型案例或者特色案例為范本，引導(dǎo)或指導(dǎo)學(xué)生一起在進(jìn)行了充分的課前準(zhǔn)備后，在課堂上組織開展多層次的深入討論，務(wù)求做到每位同學(xué)都能夠參與其中，最后共同對(duì)案例中出現(xiàn)的想象、原理、準(zhǔn)則，討論過(guò)程中迸發(fā)的亮點(diǎn)、存在的問(wèn)題等進(jìn)行總結(jié)。完成課堂教學(xué)并不是案例教學(xué)的重點(diǎn)，最重要的事應(yīng)該是在課后，需要要求每位同學(xué)根據(jù)準(zhǔn)備和討論情況完成自己的總結(jié)分析報(bào)告，報(bào)告需涉及案例的閱讀分析，信息的獲取，用什么方法解決了哪些問(wèn)題，及未解決的疑問(wèn)等。在完成整個(gè)分析報(bào)告后，學(xué)生在案例庫(kù)中自行選擇案例，根據(jù)前期學(xué)習(xí)成果，充分利用課后時(shí)間，獨(dú)立完成不同的案例分析，做好案例分析報(bào)告。將整個(gè)教學(xué)過(guò)程做成完整的閉環(huán)設(shè)計(jì)。學(xué)生將教學(xué)內(nèi)容內(nèi)化，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)和提高學(xué)生能力的目的。

2.4 改革考核方式

教學(xué)效果必須要通過(guò)考核結(jié)果來(lái)進(jìn)行判斷。傳統(tǒng)的考核方式主要采取閉卷考試的形式，考核方式單一，無(wú)法體現(xiàn)學(xué)生掌握、應(yīng)用知識(shí)，分析解決問(wèn)題、創(chuàng)新等方面的能力。為解決這一問(wèn)題，有很多老師進(jìn)行了很多考核方式方法改革的嘗試[12]，如在綜合成績(jī)中增加平時(shí)成績(jī)、課堂表現(xiàn)成績(jī)等；或者在考試中改變閉卷考的形式，通過(guò)開放性的試題設(shè)置，考核學(xué)生綜合能力。這在一定程度上對(duì)教學(xué)效果的提升起到了積極作用。但針對(duì)運(yùn)用案例教學(xué)法開展教學(xué)活動(dòng)的課程，考慮到其教學(xué)形式的特殊性，需要對(duì)課程考核評(píng)價(jià)方式進(jìn)行全新的調(diào)整和嘗試。如在綜合成績(jī)中單列案例考核成績(jī)一項(xiàng)，通過(guò)設(shè)計(jì)完整可行的案例教學(xué)考核方式，建立完善的評(píng)價(jià)機(jī)制和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，在考核結(jié)果中充分體現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握度和各項(xiàng)能力的成長(zhǎng)情況。

3 結(jié)論

案例教學(xué)法是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的有效手段。在化工熱力學(xué)教學(xué)過(guò)程中引入案例教學(xué)能夠明顯提高課程教學(xué)效果，但在當(dāng)前化工熱力學(xué)教學(xué)過(guò)程中也存在著諸如案例數(shù)量、質(zhì)量等無(wú)法滿足教學(xué)需要等問(wèn)題。解決這些問(wèn)題首先需要進(jìn)行課程案例庫(kù)的建設(shè)，為案例教學(xué)法在化工熱力學(xué)教學(xué)中的廣泛應(yīng)用和推廣奠定基礎(chǔ)。同時(shí)需要正確引導(dǎo)學(xué)生逐漸改變學(xué)習(xí)方式，加強(qiáng)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)和管理，改革和調(diào)整課程考核方式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)育人的初衷。