基于案例教學(xué)法的工程化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實踐探究

王 芬 楊秀淼 趙雨涵 徐 彬

（安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232001）

0 引言

工程化學(xué)基礎(chǔ)以化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)理論和物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論為基礎(chǔ)，強調(diào)理論意義和實際應(yīng)用，在課程中緊密聯(lián)系當前迅速發(fā)展的材料、能源、環(huán)境等科學(xué)和工程實例[1]，可以培養(yǎng)非化學(xué)化工類學(xué)生的科學(xué)思維方法、實踐能力。2017年，教育部為應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，提出高等院校的新工科建設(shè)，培養(yǎng)一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭提供智力和人才支撐[2]。在新工科背景下，對高校教師的課程創(chuàng)新教學(xué)方法提出了新的挑戰(zhàn)。

案例教學(xué)法（Case-Based Teaching）是一種以案例模擬或者重現(xiàn)的辦法引導(dǎo)學(xué)生獨立思考的教學(xué)法，其優(yōu)點在于能將復(fù)雜、抽象的問題現(xiàn)實化、具體化，該教學(xué)方法起源于19世紀70年代哈佛商學(xué)院，逐漸成為一種風靡全球，被認為代表未來教育方向的成功教育模式[3]。工程化學(xué)基礎(chǔ)課程的開設(shè)涉及機械、材料、安全等多個工科專業(yè)，如何利用案例教學(xué)法提高課堂教學(xué)效率和達到學(xué)以致用的效果，就成為工程化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實踐中極為迫切的任務(wù)。

1 工程化學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

在機械設(shè)計及其自動化專業(yè)的工程化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實踐經(jīng)驗中，存在如下問題：（1）培養(yǎng)方案：教材選用了浙江大學(xué)陳林根教授主編的工程化學(xué)基礎(chǔ)第二版，教材系統(tǒng)介紹了化學(xué)反應(yīng)規(guī)律、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、材料化學(xué)、能源等工程實際應(yīng)用中涉及的化學(xué)知識，在教學(xué)課時少的限制下讓機械類專業(yè)學(xué)生掌握教材廣泛的知識，并有效的掌握和運用，明顯是不太現(xiàn)實的；（2）學(xué)生方面：機械專業(yè)學(xué)生的化學(xué)知識程度還處于初高中狀態(tài)，存在課程內(nèi)容跨度較大、知識銜接不足等問題；（3）教學(xué)方面：傳統(tǒng)教學(xué)模式較為單一，且學(xué)生認為課程內(nèi)容離本專業(yè)知識較遠，對課程缺乏重視性，存在學(xué)習(xí)興趣不足、畏難情緒等問題。

2012年探索新工科建設(shè)以來，越來越多的學(xué)者開始探究工程化學(xué)基礎(chǔ)課程的創(chuàng)新教學(xué)實踐，其主要嘗試的創(chuàng)新教學(xué)方法主要有思維導(dǎo)圖、課程思政、案例教學(xué)法等[3，4]，而案例教學(xué)法因其化繁為簡的獨特優(yōu)勢也逐漸成為教育研究的熱點之一。針對傳統(tǒng)工程化學(xué)基礎(chǔ)的課堂教學(xué)質(zhì)量不足的問題，探究如何創(chuàng)新地引入案例教學(xué)法是高校勢在必行的一個任務(wù)。

2 案例教學(xué)法的優(yōu)勢與設(shè)計理念

在任何學(xué)習(xí)過程中興趣是最好的老師，課堂教學(xué)中采用圖片、視頻等案例素材，能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，構(gòu)思巧妙的互動場景也更易于學(xué)生接受和掌握新知識。本文案例教學(xué)法以工程化學(xué)基礎(chǔ)教材的重難點為核心，創(chuàng)設(shè)貼近機械類專業(yè)學(xué)生日常生活、工程實際的情境，培養(yǎng)學(xué)生以化學(xué)的視角去解決今后工作中的實際工程問題。如圖1，本文設(shè)計了工程化學(xué)基礎(chǔ)課程的案例教學(xué)法基本思路。

圖1 案例教學(xué)法基本思路

首先，在準備階段：教師結(jié)合前期教學(xué)經(jīng)驗、專業(yè)培養(yǎng)方案、行業(yè)高新技術(shù)發(fā)展等因素，對課程內(nèi)容進行精選、整合，學(xué)生對素材、主題進行預(yù)習(xí)。其次，在教學(xué)過程中：教師在案例設(shè)計上需設(shè)計一個可以涵蓋本章節(jié)重難點的核心問題，保證案例教學(xué)過程中的準確性和指向性。在案例研討中：教師可以引入頭腦風暴法、思維導(dǎo)圖等方法，提高學(xué)生的參與度、知識遷移、思維發(fā)散，同時教師應(yīng)適時地提醒規(guī)則，保證案例教學(xué)過程中的內(nèi)容不偏離教學(xué)大綱。再次，在實驗實踐中：可以借助演示實驗，強化學(xué)生的實驗操作技巧和知識理解。最后，在教學(xué)評價環(huán)節(jié)：學(xué)生參與教學(xué)評價調(diào)研，教師通過學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)批改、教學(xué)評價等反饋環(huán)節(jié)，對案例教學(xué)法進行優(yōu)化改善。

3 工程化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中的案例設(shè)計

3.1 課程重整，內(nèi)容精選

工程化學(xué)基礎(chǔ)第六章內(nèi)容是化學(xué)反應(yīng)和材料的保護，本文對該章節(jié)進行案例教學(xué)，結(jié)合機械類專業(yè)的培養(yǎng)方案特點、教材內(nèi)容要求，將該章節(jié)的知識點進行精簡、整合，將學(xué)習(xí)目標優(yōu)化為：理解化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的區(qū)別，掌握析氫和吸氧腐蝕的電化學(xué)機理，了解影響金屬腐蝕速率的因素。

3.2 創(chuàng)設(shè)情景，實例引入

本案例選擇探索頻道紀錄片《船舶巨無霸》、互聯(lián)網(wǎng)鍋爐防腐資料進行視頻素材剪輯，展示船舶、鍋爐行業(yè)的金屬腐蝕現(xiàn)象、防腐措施等。隨后提出問題：（1）鍋爐腐蝕和船舶腐蝕有什么區(qū)別？結(jié)合教材寫出其中之一的腐蝕化學(xué)反應(yīng)方程式；（2）目前，工業(yè)最常見的防腐方式有哪些？談?wù)勱P(guān)于金屬防腐的前沿技術(shù)。

3.3 探究導(dǎo)學(xué)，課堂考核

將學(xué)生分組對問題展開研討，限時安排小組代表將答案寫在黑板上，教師對各小組的答案進行考核評價，成績計入期末總成績，教師進行課堂總結(jié)、知識點回顧。

3.4 評價反饋，教學(xué)改進

在頭腦風暴環(huán)節(jié)可以很好地調(diào)動學(xué)生的參與度、思維遷移發(fā)散，答案評價考核機制也讓學(xué)生重視案例教學(xué)活動，最后教師根據(jù)課堂情況完成查缺補漏的鞏固環(huán)節(jié)。不足之處，可以發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生的課前預(yù)習(xí)積極性不足，需提高師生課前準備工作的互動性。

4 結(jié)語

本文通過分析工程化學(xué)基礎(chǔ)課程特點以及前期教學(xué)中的不足，結(jié)合機械類學(xué)生的實際情況，利用多媒體完成案例教學(xué)的探究導(dǎo)學(xué)，克服了機械類專業(yè)學(xué)生在該課程上的基礎(chǔ)薄弱、興趣不足等問題。案例教學(xué)法最大化的提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、知識遷移、工程思維能力，同時本文提出來的案例教學(xué)基本思路也適用于其他課程，具有進一步開闊思路、探索的空間。