新工科背景下“化工原理”課程信息化教學(xué)探索

舒群威,王雪麗,羅 孜,韋德舉

(貴州理工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院,貴州 貴陽 550025)

0 引言

在新工科建設(shè)推動下,工程教育認(rèn)證已突顯其重要性,是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向的合格性評價,其核心理念為“以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)”[1-3]。課程是人才培養(yǎng)過程中的核心環(huán)節(jié),課程質(zhì)量直接影響專業(yè)人才培養(yǎng)的成敗。

在新工科建設(shè)和工程教育認(rèn)證的背景下,信息化教學(xué)已突顯重要,創(chuàng)新信息化教學(xué)改革已是必然。“化工原理”是化工相關(guān)專業(yè)的核心專業(yè)必修課程,是綜合運(yùn)用多學(xué)科相關(guān)知識,解決化工相關(guān)生產(chǎn)過程中各種實(shí)際操作問題的工程科學(xué)[4-7],是聯(lián)系理論課程到專業(yè)課程的橋梁,也是理論向工程過度的橋梁。該課程重點(diǎn)培養(yǎng)化工類學(xué)生的工程思維、創(chuàng)新思維、解決實(shí)際工程問題的能力,是學(xué)校工程教育認(rèn)證首先需要加強(qiáng)建設(shè)的課程。

貴州理工學(xué)院自2013年建校以來,學(xué)校堅(jiān)持地方性、應(yīng)用型辦學(xué)定位,緊密結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展要求開展學(xué)校內(nèi)涵建設(shè);以“強(qiáng)責(zé)任、精技術(shù)、善管理、重實(shí)踐、求創(chuàng)新”為目標(biāo),培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展、適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

1 我校化工原理課程教學(xué)現(xiàn)狀

我校建校比較晚,年輕教師比例比較高,大部分都是來自高校的碩士、博士畢業(yè)生,缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)歷,大多采用傳統(tǒng)的PPT教學(xué),教學(xué)方法單一,課堂互動性差,主要根據(jù)考勤和期末考試進(jìn)行考核評價。隨著工程教育認(rèn)證的推進(jìn)和信息化教學(xué)改革的深入,開展化工原理課程信息化教學(xué)改革具有深刻的意義。

1.1 傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性

傳統(tǒng)教學(xué)模式中,化工原理課程教學(xué)幾乎是老師一個人在課堂上完成的,學(xué)生參與課堂教學(xué)過程比較少,老師只顧課堂講授,很少認(rèn)真思考學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和課堂教學(xué)效果。課堂上,學(xué)生不是積極思考,而是被動學(xué)習(xí)知識,不能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和課堂教學(xué)效果不理想。

1.2 學(xué)生掛科率較高,學(xué)習(xí)難度較大

“化工原理”課程單元操作分類較多、內(nèi)容復(fù)雜、計(jì)算公式多、單元操作之間連貫性不大,公式推導(dǎo)比較繁瑣,經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)公式較多,推導(dǎo)方法冗長難于理解[8]。而且我校學(xué)生大多都是貴州本地生源,基礎(chǔ)比較薄弱,遇到化工原理復(fù)雜的公式推導(dǎo),容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒,久而久之,學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)失去興趣,導(dǎo)致期末考試掛科率較高。

1.3 考核評價方式不夠合理

考核是教學(xué)成效的指揮棒,考核評價方式的制定對于整個教學(xué)的成功至關(guān)重要。傳統(tǒng)的考核評價方式主要依賴考勤和期末考試,缺乏過程考核,這就導(dǎo)致大部分學(xué)生臨近期末考試死記硬背考試知識點(diǎn),拼命刷題,提高熟練度,從而達(dá)到考試要求。這種考核評價方式不能有效促進(jìn)教師的教學(xué)改進(jìn)和學(xué)生的學(xué)習(xí)成效,也不能很好地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力、分析和解決工程問題的能力。

針對以上問題,如何讓學(xué)生學(xué)好“化工原理”課程,需要利用好線上線下教學(xué)平臺、改變以老師為主的教學(xué)模式、改革細(xì)化課程考核、讓學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí),是我校“化工原理”課程教學(xué)急需解決的問題。本課題組根據(jù)工程教育認(rèn)證理念和“新工科”建設(shè)要求,積極推進(jìn)化工原理信息化教學(xué)改革實(shí)踐,已取得了較好的教學(xué)效果,為我校其他專業(yè)課程信息化教學(xué)改革提供借鑒。

2 “化工原理”課程信息化教學(xué)改革探索

2.1 理論教學(xué)教材的選擇

“化工原理”課程是化學(xué)工程與工藝、制藥工程、生物制藥、釀酒工程等專業(yè)的核心專業(yè)必修課程,也是相關(guān)理工類專業(yè)研究生入學(xué)必考課程,是擁有過硬實(shí)踐技能的基礎(chǔ),也是學(xué)好其他化工相關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。經(jīng)過化工教研室老師共同參與討論,一致同意選擇華東理工大學(xué)陳敏恒院士主編的第五版《化工原理》教材,該教材為普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材、普通高等教育“九五”國家級規(guī)劃教材,榮獲中國石油和化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀出版物獎·教材一等獎。該教材新技術(shù)更新速度快,是多所重點(diǎn)高校研究生入學(xué)考試的參考教材。

2.2 教師教學(xué)和實(shí)踐能力的提升

專業(yè)能力強(qiáng)、實(shí)踐能力強(qiáng)的教師隊(duì)伍是高質(zhì)量完成教學(xué)任務(wù)的重要條件之一[9]。學(xué)校有政策鼓勵教師積極參加社會實(shí)踐(包含到企業(yè)鍛煉)、服務(wù)社會項(xiàng)目,將此作為職稱申請的一個必要條件。此外,還可以采取積極鼓勵青年教師多做化工相關(guān)的科學(xué)研究和大型的教研活動、參加學(xué)術(shù)交流會、繼續(xù)深造提升自己的學(xué)歷、到企業(yè)掛職,或者可以請企業(yè)資深的高級工程師到學(xué)校兼職等[9]。學(xué)校已經(jīng)評審?fù)ㄟ^了一大批具有企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)的“雙師型”教師,他們已具有較好的專業(yè)能力和實(shí)踐能力。

2.3 教學(xué)材料的準(zhǔn)備

教師一般提前一周準(zhǔn)備好下一次課的教學(xué)材料,主要包括慕課視頻、線上平臺用學(xué)生課前預(yù)習(xí)或課后復(fù)習(xí)習(xí)題、教學(xué)PPT課件、教學(xué)講義(教案)[10]。慕課視頻是化工教研室根據(jù)教學(xué)安排錄制的為方便學(xué)生課前或課后自主學(xué)習(xí)用視頻;上傳線上平臺學(xué)生課前預(yù)習(xí)是老師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)層層篩選出來的,具有一定的代表性和針對性;教學(xué)PPT課件是教師根據(jù)學(xué)生的課前課后學(xué)習(xí)情況、教學(xué)大綱中的教學(xué)重難點(diǎn)編制的上課材料(包含課堂練習(xí)與討論題目)。

2.4 線上線下教學(xué)的實(shí)施

根據(jù)OBE教育理念,以學(xué)生為中心,問題為導(dǎo)向,教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體進(jìn)行教學(xué),變“教”為“思”、為“學(xué)”[3]。上課前一天,教師先根據(jù)教學(xué)計(jì)劃,結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況,制定學(xué)生線上課前預(yù)習(xí)慕課視頻和習(xí)題,發(fā)布到線上學(xué)習(xí)平臺,學(xué)生在線觀看慕課視頻,作答線上預(yù)習(xí)習(xí)題。如果學(xué)生遇到不懂的問題,可以反復(fù)觀看視頻、討論區(qū)進(jìn)行討論和查閱相關(guān)資料等,提前自主學(xué)習(xí)課堂知識。這種以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式可以促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,不斷提升學(xué)生的成績和教師課堂教學(xué)效果。老師根據(jù)學(xué)生課前在線查閱情況以及學(xué)生觀看視頻和習(xí)題作答情況,精準(zhǔn)掌握學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)情況,總結(jié)概括學(xué)生自主學(xué)習(xí)遇到的問題。

課中,老師首先對學(xué)生自主學(xué)習(xí)遇到的問題重點(diǎn)答疑,帶領(lǐng)學(xué)生一起回顧上一次課的重難點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行本節(jié)課的學(xué)習(xí);需要學(xué)生簡單了解的內(nèi)容多提問學(xué)生,鼓勵學(xué)生積極探索,自主學(xué)習(xí);重難點(diǎn)知識點(diǎn)部分由老師進(jìn)行講解或組織討論,過程中多以視頻、動畫的形式呈現(xiàn),結(jié)合板書完成重難點(diǎn)知識點(diǎn)的學(xué)習(xí),課堂上讓學(xué)生搶答隨堂練習(xí)習(xí)題,這種師生互動的課堂氛圍可以激發(fā)學(xué)生深入學(xué)習(xí)和探索的情緒,引導(dǎo)學(xué)生積極主動思考[6]。另外,將 “思政元素”“美育元素”與專業(yè)知識一起引入課堂教學(xué)中,如國際國內(nèi)重大新聞、化工相關(guān)的科學(xué)研究重大進(jìn)展、化工相關(guān)企業(yè)的活動、公益性活動視頻、請您欣賞美的圖片等,增加課堂的吸引力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、弘揚(yáng)愛國精神、崇尚工匠精神,培養(yǎng)學(xué)生欣賞美、創(chuàng)造美的綜合能力,引導(dǎo)學(xué)生積極參與師生互動教學(xué),完成課堂教學(xué)重難點(diǎn)內(nèi)容。

課后,學(xué)生根據(jù)課堂上老師講的重難點(diǎn)和解題方法進(jìn)行在線總結(jié),分析自己課堂表現(xiàn)、重難點(diǎn)知識的掌握情況,自己優(yōu)勢和不足,不斷改進(jìn)自己的學(xué)習(xí)。老師根據(jù)學(xué)生課堂表現(xiàn)和自己授課方式方法進(jìn)行總結(jié),分析自己課堂教學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)和不足,持續(xù)提升自己的課堂教學(xué)質(zhì)量和改進(jìn)教學(xué)效果;根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)重難點(diǎn)整理出課后習(xí)題和本節(jié)重難點(diǎn)知識點(diǎn)發(fā)布到線上,便于學(xué)生自主復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容和進(jìn)行討論,久而久之學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性、分析解決實(shí)際工程問題能力將逐步提升。

2.5 優(yōu)化理論課程考核方式

根據(jù)OBE教育理念,課題組經(jīng)過近兩年的化工原理教學(xué)改革,目前的考核方式是平時成績40%(包含線上慕課與預(yù)習(xí)10%、課堂練習(xí)5%、課堂互動10%、課堂討論5%、客觀題作業(yè)5%,線下書面作業(yè)5%)+期末考試卷面成績60%。該考核方式很好地體現(xiàn)了學(xué)生的過程考核,激發(fā)學(xué)生的過程和自主學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐、創(chuàng)新思維、解決工程實(shí)際問題的能力,能很好地評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果和教師教學(xué)效果。

3 結(jié)語

我校化學(xué)工程與工藝專業(yè)是第一批參加工程教育認(rèn)證的專業(yè),“化工原理”課程是該專業(yè)的核心必修課程。根據(jù)工程教育認(rèn)證要求,課程組對該課程在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題,從化工原理理論教學(xué)教材的選擇、教師教學(xué)和實(shí)踐能力的提升、線上線下教學(xué)實(shí)施、優(yōu)化化工原理理論課程考核方式等方面開展教學(xué)改革實(shí)踐。經(jīng)過兩年的改革實(shí)踐表明:教學(xué)效果、教學(xué)質(zhì)量不斷提升,學(xué)生的創(chuàng)新思維、分析解決問題的能力顯著提高,我校化工專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量顯著提高。