師范生化工基礎教學改革措施

楊云霞，施衛忠，張紅梅，王彥卿

(鹽城師范學院 化學與環境工程學院，江蘇 鹽城 224007)

0 引言

師范生是大學培養體系中的重要群體，是未來教師的預備者，將來的就業目標是到各級各類學校或教育機構從事專業教學工作，是基礎教育的中流砥柱。師范生的培養教學體系要求學生掌握基本知識和理論的同時，要及時掌握學科發展趨勢，培養學科素養和綜合能力[1]。在當前化工行業是國民經濟重中之重的背景下，化學師范類學生對化工行業的學習，是通識教育的理念需求，也有助于師范類學生增強對化工行業的自信，強化新師范教育內涵建設，深入貫徹至后續人才培養中[2]。

化工基礎是鹽城師范學院為化學師范生開設的一門必修專業課，與應用化工專業化工原理相對應，旨在讓化學師范類學生在學習化學及教育科學知識的基礎上，構建全面的知識結構，拓展化學工業與工程學的基礎內容，掌握化學學科發展趨勢，增強學科素養，提升適應社會發展的能力。然而，目前化工基礎在教學體系部分存在諸多問題，需要緊跟時代與教育改革的需求，融入新時代工程教育人才培養方式與理念[3]。因此，結合化學師范生專業特點與新工科改革精神，本文引入項目式教學方法，將化工基礎知識與真實情境結合，以學生為中心，進行一定的教學體系探索與建議，有效落實教師與學生的任務，融入課程思政，增強學生的工程理念與實踐能力，將化學化工重要性概念深入骨髓，為培養多層次化學與化工人才打好基礎。

1 化工基礎課程教學存在的問題

化工基礎是高校為非化工類專業學生開設的有關化學工業與化學工程學原理的專業課程。對于鹽城師范學院來說，化工基礎是一門具有專業性和工程性的專業理論課，是化學師范生人才培養體系中的難點。化工基礎課程聚焦于“三傳一反”(動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞、化學反應)，解析化工生產中的各種單元操作(流體輸送、傳熱、吸收、精餾)[4]。在實際教學過程中，化學師范生缺少工程概念，內心抵抗工程學科知識；在教學部分，老師按照化工原理體系教學，導致化工基礎課程中存在諸多問題。

1.1 教材缺少時效性，課程內容理論性過強

在目前教學及教材改革創新背景下，要求教學不僅要讓學生掌握書本理論知識和應用前景，還要獲取與時代共進步的價值觀。教材是課程物化形態與文本素材之一，這也就要求課程所用教材及課程內容均具有時效性。鹽城師范學院化學(師范)專業化工基礎所用的教材是2002年6月清華大學出版社出版的圖書，第二版于2012年進行了相關修訂，但隨著化工行業與經濟的飛速發展，其教材內容過舊，通過及時更新，教學改革才具有實踐意義。

化工基礎是一門典型的工科課程，其課程重點內容為化工傳遞過程及反應工程原理，將流體流動、傳熱、吸收和精餾等單元操作進行解析，涉及各種設備、操作參數、物料衡算、能量衡算等理論知識，且課程教材中基本以模式圖代替實際工程用圖，所涉及的儀器種類較多，內部結構很難解釋清楚，缺少真實感。對于化學師范生來說，前期僅學習過高等數學、線性代數、大學物理等偏工科課程，與化學傳統專業基礎課四大化學課程相比，化工基礎是一門理論性及綜合性的課程，化學師范生普遍認為難度過高。

1.2 教學與考核方式

化工基礎在師范院校的教學也是相當于化工原理課程的簡化版，教師教學模式仍然以常規ppt授課為主，上課所講授的內容復雜，課程任務繁重冗雜，許多公式推導過程，課堂氛圍一般，學生學習起來比較困難。化工基礎此門課程考核方式以考試成績為主，占比70%，平時成績考核一般由考勤、作業兩者組成，占比30%。由于課程理論性過強，考試也大多數是上課所展示的例題改編，難以客觀反映學生的知識綜合應用能力、工程素養和創新能力；平時作業經常存在抄襲現象，上課時在下面玩手機，學習效果差，考核弊端明顯。

1.3 學生自身原因

化工基礎是一門綜合性和應用性很強的學科，注重理論聯系實際，強調將理論知識與生產實際相結合。化學(師范)專業學習以中小學教學方法及教育素質為主，化工基礎課程內容與學生所學專業知識的相關性不高，很多學生對于此課程存在逆反心理。同時高等院校統一招考，專業設置門檻低，部分化學(師范)專業學生在高中將化學作為選修科目，化學基礎非常薄弱。同時化學(師范)專業學生普遍缺少工程意識，學習帶有一定的功利性，在學習過程積極性低，缺乏足夠的學習動力[5]。

以上問題或多或少的制約了化工基礎課程的教學效果。目前，教育創新的潮水涌動，是永不停息的行動迭代與思考疊加。教育改革與創新需要融通各種高效的學習方式、引進更適宜的學習內容和資源，切實提升學生面向未來的思維與能力。

2 化工基礎項目式教學改革設計

2.1 項目式教學概念

目前，教育改革與創新均會引入新的學習方式、引進更適宜的學習內容，項目式教學即為一種新型的教師教學與學生學習的探究性方式。項目式學習將課程內容與真實情境結合，設計一系列教學項目，以學生為中心帶入真實生活問題，將課程具體知識點以子項目形式出現，通過小組合作形式，引導學生解決實際問題，并進行成果展示與評價考核，深入掌握課程內涵，有效提升學生的科學思維和解決問題的能力[6]。項目式教學是一種以學生為中心，以真實、有意義的問題為驅動，讓學生在解決問題的過程中自主建構知識，進而獲得新知、提升能力的一種學習模式。

化工基礎旨在讓化學師范類學生拓展化學工業與工程學的基礎內容，構建合理的知識結構，掌握化學學科發展趨勢，增強學科素養，提升學科和社會發展的能力。項目式教學將真實情境融入學科學習，初心即為培養學生的學科素養，增強學生整合知識、解決問題的能力，因此將項目式教學方法應用于化學師范生化工基礎教學中，符合此門課程的教學目的，本文對化工基礎課程內容與考核方式進行設計，有望提升學生的學習熱情與教學效果。

2.2 項目式教學流程

項目式教學是新的教學模式與學習模式的結合，強調解決真實存在的實際問題，因此，選擇一個現實、有意義的問題是至關重要的。所謂有意義的問題，既可以是能夠促進學生思維發展、擴大知識容量的問題，也可以是幫助學生形成正確價值觀、培養化學學科核心素養的問題。有意義的問題應該建立在學生的已有經驗基礎之上，讓學生從已有的知識出發，由舊知到新知的過渡，較好地引起學生的共鳴，激發學生的興趣。不僅能夠讓學生在項目實驗完成的過程中獲得高注意力，還能夠調動學生發自內心自主探究問題的積極性，使得項目的實施更順利。

因此，實行項目式教學對于教師和學生都提出了新的要求。筆者對已報道的項目式教學進行總結[7]，得出項目式教學基本階段(項目確定—項目實施—項目評價)，以及每個階段對教師和學生的基本要求。首先在項目確定階段，探究項目設立的意義，提出項目中蘊含問題，明確項目任務，針對化工基礎課程對于化學師范生學習要求，落實新工科改革方向，提升非化工專業學生的工科素養；在項目實施階段，通過小組活動取長補短，加強學生內部交流，滲透課程思政教育，切實加強學生對于化工專業的熱愛與行業自信，有助于化學師范生后續工作中，培養更多的化學化工人才；在項目評價階段，需要完善評價機制，加強教學反思及學生內部評價，不以硬式考核作為唯一指標，有助于學生真正融入項目中。

2.3 項目式教學內容設計與教材編寫

在項目式教學內容設計中，要注意以下幾點內容：(1)項目內容要符合學科課程標準要求，不能脫離學科重點難點，提升學生學科素養；(2)項目內容要源于教材而高于教材，融合現實生活情境，提升學生學習積極性；(3)項目內容具有體系性，培養學生收集資料，利用不同方式解決問題的能力；(4)項目成果具有可展示性，促進學生展示與評價的能力[8]。

基于以上項目式教學內容設計要求，結合化工基礎課程要求和課程難點“三傳一反”，筆者從教材中挑選了生產生活中的真實項目，并結合每章節內容重難點，設計對應的子項目，項目內容整體保證在教學過程中具有合理性與可實施性[9]。

在實際情境中，項目的單元操作不會單一出現，每個項目中都幾乎包含若干個單元操作。在課程學習中，通過模型簡化與關鍵內容提取，將項目內容集中于某個重要單元操作中，如學校浴室供水，以熱量傳遞為主線，將供水方式與管道系統選擇放在一個子項目中，幫助學生溫固動量傳遞章節的關鍵知識。教學項目內容課內學習以教材為依托，擴充理論知識；課程中間可安排學生去實地參觀考察，認知設備構造與材料種類，并結合建材市場考察，認識實際化工相關的配件，通過化工管理基礎知識，建立經濟核算的意識，樹立感性認識。與此同時，為了幫助學生更好的了解化工設備細節，建議學校建立一個化工材料配件展覽室，在課程學習過程中，一步步的實踐滲透有助于提高學生的化學學科素養。在上述基礎上，將課內外活動進行記錄，對項目要求及任務進行解答，形成完整報告。化工基礎課程項目教學設計如表1所示。

基于上述項目式教學內容的改革，化工基礎教材編寫也可作為改革的一部分內容，良好的教材是課程實施的基本保證，也是課程標準的直接體現。目前國內化工相關的應用型教材缺口很大，像鹽城師范學院這樣的二類本科院校選用的教材盲目追求理論知識的深度和廣度，選擇雙一流大學出版的教材。由于學生理論知識的差異，同時配套的實驗室及實踐平臺跟不上，忽略了本身實踐技能的培養和培訓。最終理論能力培養不足雙一流學校的學生，實踐能力不如中專技校的學生，培養的人才處于尷尬的位置。因此，基于項目式教學的新型教材也可進入籌備階段，教材內容對于已有的理論基礎做到有的放矢，重點放在化工基礎中項目的設計、小組實施方案及評價，并在其他同類教材忽略的與生活生產相結合的工藝流程、化工設備選型與細節管道布置等方面進行補充和要求，教材中所有插圖均采用與實際相關的工程產品，替換原有的模式圖，符合師范專業學生的實際水平，配合學生的認知規律，將達到良好的教學效果。

2.4 項目式教學考核

化工基礎課程的考核方式一般是通過期末考試成績和平時成績的形式確定學生的最終成績。平時作業經常存在抄襲現象，考試也大多數是上課所展示的例題改編，通過硬性筆試難以客觀反映學生的知識綜合應用能力、工程素養和創新能力。項目式教學采用以教師和學生為雙重主體的教學模式，在項目的三個階段對教師和學生都提出了不同的要求，由于項目式教學重點集中于項目前期材料收集，中期實地實踐，并解決子項目所提出的任務，后期成果展示，特別是項目評價階段，原有的考核方法已經很難滿足項目式教學要求。

在化工基礎教學中，依據課程對于化學師范生培養的需求，將理論教學占比降低，切實著重提升學生的實踐能力，關注設計“項目”的初衷，使師范類學生完成項目的過程中更多地了解化工知識。從師范生角度而言，即通過“做中學”的方式進一步培養學生增強對化工行業的自信，在從業之后能在潛移默化中影響初高中學生。具體來說，針對師范生的項目式教學不能以考試成績為主，而選擇多元化的評價方式，考核分為三部分：項目實踐過程中學生的全程活動記錄過程以及報告的展示環節(40%)，組內和組間學生互評(20%)，課程理論知識的考核(40%)。總體來說，不以教師考核為主，加入小組評價和學生主體，通過情景式項目式教學實踐與小組間互評，即可激發學生對于化學工業的學習興趣，也可通過小組監督，督促不努力的同學為小組努力；最后，期末理論考核增加部分工程綜合性問題，可鞏固學生理論知識，全面增強學生的學科素養。

2.5 課程思政的融入

化工基礎課程作為重要的專業基礎課，與化學工業息息相關，蘊含著豐富的思政元素，是潛在的發揮育人功能的優秀載體。就學生本身而言，化工基礎課程教學難點也在化學師范生無法認知此門課程的重要性與必要性。目前教育改革要求梳理化工基礎的課程思政體系，通過教學體系改革幫助學生樹立化學學科及化工行業的文化自信，加強學生對課程重要性的認識。

筆者在項目式教學法中，需要通過統籌優化項目式學習教學內容，深入提煉不同項目與思政教育的關聯性，如表1最后一列所示，如愛國情懷、工匠精神、文化自信、節能減排、人文精神、安全環保等要素。舉例來說，熱堿法凈化二氧化碳符合目前“3060”雙碳計劃要求，通過化工行業的“吸收”操作實現環保減排，可促進社會整體綠色生產與發展，通過相關視頻，信息化的智慧教學可對高等教育產生深刻影響。項目教學法將課程思政內容融入項目實施中，在切實實踐與任務展示過程中，引導學生樹立良好的思想觀念，增強化學師范生從事化學教學的學科素養[10]。

3 結語

綜上所述，化學(師范)專業與應用化學專業要求不同，化學師范生無法認知此門課程的重要性與必要性，針對化學(師范)專業化工基礎課程教學改革有必要性，通過引入項目式教學，結合真實問題情境，融入理論知識難點，設置不同教學項目，按階段落實教師及學生的任務，可促進學生學習積極性，加深對理論知識的理解，提高學生獲取知識、解決工程問題的能力。在此基礎上改革教學考核方式，融入課程思政，全面增加學生的工程思想，增強化工行業文化自信與化學學科素養，促進化學師范生在工作中為社會培養更多愿意從事化工的人才。