基于“遞進式能力培養”的《化工原理》教學模式探索

耿龍龍，李榮春，王志剛，張秀玲

(德州學院化學化工學院，山東 德州 253023)

眾所周知，人才是創新的核心要素，特別是十九大將“人才強國戰略”寫入報告，以凸顯國家對人才資源的關注和重視。而高等學校作為創新型人才培養的高地，在服務國家戰略對高素質人才需求方面具有不可替代的作用。因此，如何提高學生的專業素養和創新能力成為高等學校普遍關注的問題。以化工專業人才培養為例，目前大都選用與理科相似的理論講授-專業實驗搭配的模式[1]。需要指出的是，雖然學生能夠掌握相對全面的理論知識，由于忽略了工科專業對儀器設備以及操作經驗的依賴，造成學生的實踐創新能力相對不足。尤其是隨著近年來精密機械，網絡技術以及人工智能等與現代化工的相互融合和促進，當前學生的知識儲備和創新能力已不能滿足現代產業的要求[2]。因此，探索和開發有效的教學模式，有效提升學生的知識儲備，尤其是實踐創新能力，對滿足國家和現代企業的人才需求意義重大。本文在總結當前學生能力培養的階段和特點的基礎上，以《化工原理》課程中離心泵性能為例介紹了基于遞進式能力培養的教學模式，該模式通過對教學資源進行整合尤其是結合學生認知規律進行遞進式能力培養，對于提高學生的動手能力和創新能力具有較強的現實意義。

1 基于遞進式能力培養的教學模式設計思想

目前，傳統的化工專業課程受應試教育的影響，大都采用課堂講授的模式進行。如《化工原理》課程離心泵性能部分的講授，一般先通過圖片介紹離心泵的基本結構、作用以及使用過程中注意事項；隨后通過介紹其性能參數(如揚程、流量、效率等)的定義以及公式推導，最后進一步通過練習和習題進行知識鞏固[3]。通過對比不難發現，傳統模式在學生的學習過程中存在諸多局限，一方面圖片信息相對片面，學生大都通過剛性記憶的方式進行學習。另外，即使學生記住了公式并能夠順利完成習題，上述模式的效果僅限于學生能夠做對習題，對學生的實踐和創新能力培養相對不足。

遞進式能力培養模式基于學生的認知和能力形成的規律，將課程培養目標進行分解并按照知識點的難易和相互關系，通過由易至難、逐級遞進的呈現方式進行教授[4]。在學習過程中的不同階段分別利用動態圖片、實物模型以及仿真操作等環節促進學生對知識點的理解和掌握。另外，還將充分發揮啟發教學、情境設置、案例分析等模式加強學生對知識點的運用和拓展[5]。通過該模式的開展，學生掌握的不僅僅是基本定義和相應的公式，而是能夠站在操作工人甚至工程師的角度去思考和處理問題。

2 基于遞進式能力培養的教學模式模塊構建

遞進式能力培養教學模式摒棄老師講-學生聽這一傳統模式，而是根據知識模塊的內容進行分解，并根據不同知識點的特點選擇相應的教學資源，通過知識點呈現的先后順序實現前為后用，相互協同，反復鞏固的效果，最終使學生的能力逐級提升的一種教學模式。以《化工原理》課程離心泵性能部分的內容為例，根據知識特點可分為離心泵結構組成認知，離心泵揚程-流量關系探究，離心泵性能測定實驗以及離心泵開車仿真模擬四個階段進行教授(圖1)。

圖1 基于遞進式能力培養的教學模塊配置

如圖1所示，在第一階段，由于學生第一次接觸流體輸送設備，我們通過認識學習的方式引導學生近距離觀察和拆裝離心泵的實物模型，讓學生對離心泵結構和組成以及流體輸送原理具有明確的認知。在第一階段的基礎上，通過課堂講授的方式讓學生了解離心泵的性能參數并結合輸送和控制過程掌握離心泵的主要性能參數(揚程-流量)之間的關系。由于此階段相對抽象且計算量較大，需要進一步鞏固學生對知識的理解和熟悉程度。因此，在第三階段我們將利用化工原理實驗的離心泵性能測定項目，在加深學生對第二階段知識點理解的同時強化學生的實踐動手能力，通過實驗探索和驗證鞏固學生的知識儲備。此外，結合現代企業的生產控制現狀，我們還進一步增加離心泵開車仿真模擬控制階段，通過模擬企業中控室的環境檢閱學生的知識運用能力，進一步培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

3 基于遞進式能力培養的教學模式實施效果

該模式在充分研究傳統教學以及當前新型模式的基礎上，結合學生的認知和能力培養的特點提出，通過對現有的教學資源進行整合并對知識框架進行分解，使學生的學習內容和能力培養逐級提升，最終培養學生具有扎實專業知識的同時具有較強實踐和創新能力。通過對本模式一年來的實施和探索進行總結，具有以下幾點優勢：首先，本模式摒棄傳統以教為主的講授模式，以學生為主體且充分考慮其學習能力和規律，引導學生參與學習和探索，有利于學生自我學習能力的培養；其次，本模式對相關教學資源進行分解并針對教學主線進行整合，避免了傳統模式中各自開展造成的知識點錯位現象，通過不同環節相互聯系，互為補充，逐級提高，有利于學生對知識點的鞏固和實踐能力的培養；最后，本模式結合需求方對人才能力和質量的要求，進一步增加仿真實訓環節來打通學生對知識的了解-掌握-運用-拓展，最終形成完整的知識體系，有利于學生創新能力和創新思維的培養。

4 結論

本文通過總結傳統教學模式并結合學生認知和能力培養的特點，針對基于遞進式能力培養的教學模式進行了探索，并在《化工原理》課程教學過程中獲得了較好的教學效果。通過引導學生參與探究并開展知識的驗證和拓展，使學生在掌握專業知識的同時養成了較強的實踐動手能力和創新能力。