新工科背景下工程化學教學內容與模式創新研究

【摘" 要】 工程化學是工科專業中一門重要基礎課程，對學生的基礎化學知識掌握和思維能力培養至關重要。在新工科背景下，高校應積極推動工程化學課程內容與教學模式的改革創新，豐富工程化學的知識內容，創新課堂教學模式，從而激發學生對工程化學的學習興趣，培養學生的創新能力、實踐動手能力以及各項綜合素質，使其能夠成為新一代的工科人才。基于此，文章主要針對新工科背景下工程化學課程教學內容與教學模式的創新改革進行研究，以期為工程化學教師推進教學改革提供一定的經驗借鑒。

【關鍵詞】 新工科；工程化學；教學內容；教學模式

新工科的建設目標是培養新一代符合國家戰略需求、面向國際、擁有多學科知識基礎的復合型工程師。在新工科背景下，高校工科教育教學中知識結構松散、教學模式單一等問題逐漸顯現，這在一定程度上影響了我國新一代工科人才的培養質量。對此，高校應積極響應我國新工科建設的要求，提升高等工程教育的內涵、特色和質量水平，以工程教育教學改革為契機，助推我國新一代工科人才培養實現轉型升級，為新一輪科技革命和產業變革貢獻力量。

一、新工科背景下高校工程化學課程教學內容分析與改革思路

（一）高校工程化學課程教學內容現狀分析

工程化學是高校工科教育中土木、機械、材料等非化學專業的一門重要基礎課程，通常開設在大一學期。工程化學課程主要包括化學反應基本規律、溶液化學、物質結構、材料化學、環境化學、能源化學、生命化學等內容，是對高中物理、化學知識的拓展和延伸，起著承上啟下的重要作用。可見，工程化學是高校工科非化學專業所有課程知識的基礎和起點。只有幫助學生打牢這一基礎，他們才能更加高效地開展后續的學習活動。但目前來看，高校工程化學課程的內容設置存在以下問題。

1. 知識結構松散

工程化學作為工科教育中非化學專業的一門重要課程，是學生學習本專業知識的重要基礎和起點。在這一環節中，幫助學生構建起基礎的學科知識體系至關重要。但目前，工程化學課程教學內容設置較為分散，章節之間缺乏聯系，導致學生難以構建完善的課程知識體系。

2. 課程內容理論性偏多，實際應用偏少

工程化學是對高中物理、化學知識的拓展和延伸，也是其他專業課程知識的起點。因此，在這一階段中，激發學生的學習興趣、幫助學生打牢專業基礎尤為重要。然而，從工程化學的課程內容來看，理論性知識內容較多，而實際應用知識偏少。繁多復雜的理論知識不僅可能影響學生的學習興趣，還使得學生的學習呈現出“理論知識強、實踐能力弱”的狀態，這對學生今后的專業實踐能力提升不利。

（二）新工科背景下工程化學教學內容改革思路

1. 注重知識體系的構建

在內容建設方面，工程化學教師應從本專業的教學目標與教學特色出發，優化課程教學內容，分清主次，強化與專業相關的核心知識點之間的緊密聯系，從而幫助學生構建起基礎的學科知識體系。同時，可以嘗試引入一些生活中的實踐案例，將工程化學理論知識與社會實踐相結合，提高學生對知識內容的吸收效果。例如，針對土木專業學生，教師在講解電化學與金屬腐蝕的內容時，應將教學重點放在金屬的腐蝕與防護上，并引導學生結合已學知識探討防止金屬腐蝕的方法策略。此外，教師還可以利用多媒體引入具體情景案例，構建“問題情境”課堂，這樣既能激發學生的學習興趣，又能幫助學生將知識點與專業核心內容緊密結合，達到事半功倍的教學效果。

2. 緊跟學科發展前沿

在新工科背景下，教師應積極結合學科發展前沿來豐富工程化學課程教學內容，拓寬學生的知識面和視野。如上述提到的對土木工程專業學生講解電化學與金屬防腐的內容時，當學生制訂出可行的金屬防腐方案后，教師可以拓展介紹我國先進的金屬防腐技術，如“金剛石薄膜涂層技術”“高能等離子體表面涂層技術”等。這樣不僅能拓寬學生的視野，還能進一步激發學生對工程化學課程的學習興趣。

3. 強化課程內容與生活實際的聯系

針對工程化學理論知識較多、實踐應用知識較少的問題，高校教師可以通過生活實驗的方式轉化課程內容，加強理論知識與生活實際的聯系，從而激發學生的學習興趣，鍛煉學生的動手實踐能力。首先，教師應主動對工程化學知識內容進行篩選，選擇一些簡單的、符合學生認知發展需求的、可供大學生進行手動實踐的知識案例。其次，教師可以設計相應的項目實踐方案。例如，在講解稀溶液依數性時，可以設計“為什么撒鹽有助于冰雪融化”的項目設計方案，讓學生以小組形式進行實驗，探索食鹽有助于冰雪融化的奧秘，提升學生的動手實踐能力。接著，實驗完成后，教師應要求學生完善設計方案，內容包括項目目的、項目過程、科學原理、經驗收獲等，鍛煉學生的分析、探究、總結歸納能力。最后，當學生掌握“食鹽溶解于冰雪中形成稀溶液，稀溶液比純溶液凝固點低，因此食鹽可以使冰雪融化”的原理后，教師應設置更多探究性問題，如讓學生用所學理論解釋“冬天在汽車水箱中加入乙二醇可以防凍”這一現象，從而促使學生全面吸收本節知識點，并將工程化學理論知識與生活實踐相結合，為今后的專業實踐打好基礎。

二、新工科背景下高校工程化學課程教學模式分析與創新

（一）新工科背景下高校工程化學教學模式分析

1. 教學模式固化，教學效果不明顯

工程化學課程內容以化學理論知識為基礎，傳統的課堂教學模式以理論教學為主。雖然這種教學模式在幫助學生快速掌握大量理論知識方面具有一定優勢，但也在一定程度上導致了課堂氛圍的沉悶和單調。學生在這種環境下，往往只是被動地接受知識，而缺乏主動思考和實踐的機會，從而導致知識理解、遷移、應用能力相對較弱。這顯然不符合新工科背景下工科人才的培養要求，新工科強調的是實踐能力和創新能力的培養，而固化的教學模式顯然難以滿足這一需求。

2. 教學方法低效，影響學生吸收

一般而言，工程化學開設于大一時期，每周兩個課時，內容涵蓋材料化學、物質結構、環境化學等，教師還需穿插經典教學案例、學科前沿知識等。然而，許多教師為保證課堂內容的完整性，采用“填鴨式”和“滿堂灌”的教學方法，通過壓縮師生交流互動、減少探索類和延伸類知識的比例來完成教學任務。這種方法不僅低效，而且大量知識的堆積讓新生難以適應，進而喪失了對工程化學的興趣。

3. 評價體系不完善

工程化學課程的評價主要采用“平時成績+期末成績”的方式，其中平時成績包括課堂表現、課堂作業、章節測驗等。然而，這種評價體系過于注重對學生學科知識的掌握程度的考驗，卻忽視了對學生綜合素質和應用能力的考察。這導致評價缺乏全面性和綜合性，無法及時反饋學生的學習效果和能力培養情況，進而影響了學生綜合素質能力的進一步提升。

（二）新工科背景下工程化學課程教學模式創新

新工科背景下，要實現工程化學的人才培養目標，高校必須深化工程化學課程教學模式改革，以新理念、新思路、新方法提升工程化學課程的教學質量。

1. 優化課程體系，構建混合式教學模式

在新工科背景下，高校應主動優化工程化學課程體系，嘗試構建混合式教學模式。首先，教師要加強對工程化學內容的梳理，將知識點、拓展延伸內容、案例分析等按照重點與非重點分類。在線下課堂教學中，教師要充分利用面對面教學的優勢，重點講解晦澀難懂的理論知識點。在線上，教師要利用現代化信息教學平臺，構建網絡學習資源庫，匯總和講解非重點知識及延伸拓展類、案例分析類內容。每完成一個知識點講解后，學生可自主跟隨網絡教學平臺進行拓展學習。這種線上線下交叉轉換的教學方式，不僅能讓教師更從容地與學生互動，還能讓學生獲得豐富的網絡教學資源，拓展學科知識的廣度與深度，保持良好的學習熱情。

在混合式教學模式的構建中，教師還需注意對學生的網絡學習行為進行監督與管理。例如，利用網絡教學平臺的提醒功能，及時督促學生完成補充內容的學習，并設置小測驗了解知識掌握情況。或者，在后臺建立學生監測系統，將學習時長、學習活躍度、答題正確率等納入監測體系，以便全面掌握學生學習情況，隨時調整教學計劃。

2. 加強實驗環節，設計分層次的實驗教學模式

科研理論并非憑空產生，而是千百次實驗的結果，是實踐經驗的結晶。因此，在工程化學課程教學中，教師應高度重視實驗教學環節的設計，通過實踐來幫助學生鞏固和延伸理論知識，從而有效培養他們的實踐能力和創新精神。

為了實現這一目標，教師可以嘗試構建“興趣+基礎+發展”的分層次實驗教學模式。首先，實驗教學目標應以激發學生的科研興趣為主導。教師可以帶領學生參觀本校的化學展覽室、能源工程實驗室等，或者與企業合作，為學生提供參觀學習的機會，從而激發他們的學習動力和對專業的初步認知。其次，在學生掌握了一定的知識基礎后，教師應帶領學生進入本校實驗室進行基礎實驗操作。通過親手操作，學生可以提升化學實驗技能，同時培養嚴謹認真的實驗精神。最后，在實訓實習期間，高校應結合專業特點引進特色實驗項目，為有能力的學生提供充足的實驗機會。在教師的指導下，學生可以進行深入研究，從而提升學習成就感和知識應用能力。此外，教師還應注重對學生實驗學習成果的評估與監督，確保實驗教學效果。

3. 完善課程評價，注重評價方式的多樣化選擇

教學模式的創新必然伴隨著教學評價體系的改革，這是提升教學質量和效果的關鍵環節。首先，教師要摒棄以往單一的評價方式，結合學生的課堂表現、平時測驗、實驗報告、期末成績以及綜合素質等多個方面，同時考慮線上線下、理論學習和實驗實踐中的表現，對學生進行綜合性、整體性的評價。這樣的評價方式能更全面地反映學生的學習狀況和能力水平。

其次，教師應嘗試多元化的評價方法。例如，對學生的核心能力與綜合素質可以采用質化評價方法，在教學任務結束后進行綜合評估；而對課堂表現、測驗成績、期末成績等則可以采用量化評價方法，讓學生通過具體分數直觀了解自己的學習成果。評價完成后，教師要歸納總結所有評價結果，形成全面的總結性評價。

最后，高校教師還應注重教學反饋體系的建立。一方面是階段性反饋，教師應根據教學實際情況和進度，靈活選擇反饋時間，讓學生了解自己在不同階段的學習成果和表現，起到督促和提醒的作用；另一方面是總結性反饋評價，教師應以鼓勵性評價為主，注重評價內容的全面性，讓學生看到自己的優點，為接下來的專業課程學習樹立信心，促進學生全面發展。

三、結語

在新工科背景下，加強工程化學課程教學內容與教學模式的創新尤為重要。高校應當積極響應國家對新工科人才培養的要求，通過豐富課程教學內容、構建完善的知識體系、強化實驗環節設計、完善評價體系等措施，深入推進工程化學課程改革，旨在培養一批素質高、能力強、具備多學科知識基礎的新工科人才。

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