BOPPPS教学法在《化工分离工程》教学中的应用

张艳霞，李 平，姜 娜

(济南大学 化学化工学院，山东 济南 250022)

自2014年中国加入《华盛顿协议》以来，教育部大力推进工程学科的专业认证。化学工程与工艺专业是我国最先开始工程认证的专业，通过工程认证专业的毕业生就拥有了进入国际市场就业的通行证。作为认证专业的专业任课教师，应深刻理解工程教育认证这项工作的重要意义，结合专业认证培养目标和毕业要求去调整和改进所任专业课程的课堂教学内容和方式，使学生能够通过相关课程达成毕业要求。这需要每一位任课教师从自己的课程入手，首先从课堂教学进行改革。

1 化工分离工程的课程目标

化工分离工程是化学工程与工艺专业本科生的专业基础课，本课程的目的和任务是使学生掌握各种新型分离技术及操作过程的基础知识、基本理论和基本应用能力，掌握分离过程的本质及其变化规律，能正确运用理论知识解决化工分离工程问题。培养学生综合运用所学知识进行新工艺、新过程、新技术开发的能力，为将来从事化工分离过程工作奠定基础。通过本课程的学习，使学生达到以下课程目标。

(1)了解分离操作在化工生产中的重要性，了解化工分离过程的分类，了解一些新型分离技术的基本原理及适用范围。

(2)掌握恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏、分子蒸馏、超临界流体萃取、双水相萃取、反胶团萃取、吸附、离子交换、反渗透、纳滤及超滤等分离过程的基本理论、基本工艺、典型设备及应用。

(3)通过课堂讲解、讨论和学生课下阅读、思考，通过掌握各种化工分离技术的原理及应用，强化学生对化工分离工程的认识，拓宽学生的知识面，增强学生独立思考问题和解决问题的能力。

(4)要求学生在学完本课程后，能运用各种分离技术的基本理论，独立地完成分离顺序和分离过程的设计。

化工分离工程选用的教材为北京化学工业出版社2013出版的、陈欢林主编的新型分离技术[1]。该教材共有十一章，知识点琐碎，传统教学模式是教师讲、学生听，学生普遍反映学习过程枯燥，学习效果欠佳。因此，借鉴国际先进教育理念，引入更有效的教学方法来组织课堂教学势在必行。在这种背景下，我们应用了BOPPPS教学方法设计课堂教学过程，取得了更有效的教学效果。

2 BOPPPS教学方法简介

BOPPPS模型是北美高校推崇的一个教学模式，它是根据教育学和心理学的认知理论提出的一种教学过程设计。该模型按照“起承转合”把教学过程分为了六个模块[2]，每一个英文字母代表一个相对独立的教学环节。

第一，导言(Bridge-in):这是一节课教学的第一个环节，教师应该通过提问，或者通过案例的形式导入本次课的学习内容，这种方法能吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。

第二，学习目标和结果(Objective/Outcome):教师应阐明本次课的学习目标，通过问题的引入，让学生明白所学知识点要达到的目标。

第三，前测(Pre-test):通过提问，了解学生课前预习达到的效果，了解学生的个体性、差异性，以便教师及时的调整相应的教学方式方法。

第四，参与式学习(Participatory Learning):这是六大模块的核心，要求教师灵活运用各种教学手段，让学生参与互动，通过教师与学生，学生与学生之间的互动，提升学习效率，实现课堂教学目标。

第五，后测(Post-test):通过提问、随堂作业等方式来检验教学效果，了解学生是否达成本次课的学习目标。

第六，总结(Summary):通过本次课知识点的回顾，对所学内容进行总结，同时预告下次课的预习内容。

3 BOPPPS教学法在《化工分离工程》教学中的设计与应用

反渗透是一类重要的化工分离方法，在化工生产和日常生活中都有广泛的应用，我们以此为例来阐述BOPPPS教学模式在本课程中的使用。

(1)导言。以一个小故事作为开篇案例。1950年，美国科学家Sourirajan无意中发现海鸥在海面飞行时，从海面啜起一大口海水，隔了几秒后，吐出一小口海水，他很疑惑，于是他抓了一只海鸥带回实验室研究，通过研究他发现在海鸥的嗉囊位置有一层薄膜，该薄膜构造非常精密，能把海水中的杂志过滤掉，转化为淡水。海鸥体内的这层粘膜组织，就是反渗透膜的原型。

(2)学习目标。与其他章节的分离过程相似，对于反渗透膜，我们要理解它的机理，并熟悉常见的生产实例，然后自己能设计出个别产品的分离工艺。这样才能完成化工专业认证课程目标中的(2)和(3)，同时对应了毕业要求问题分析和设计开放解决方案。

(3)前测。通过提问来发现学生预习时不明白的地方，或者通过学生主动提出疑问来发现问题。比如有同学问到：鸡蛋壳里有薄膜，腌咸鸡蛋时，钠离子能进入鸡蛋内部，但鸡蛋内的水分子不散失，这说明钠离子小于水分子。而很多家里用的纯水机里也有一个膜，这个膜可以通过水分子，但钠、钾、钙等离子都被滤掉了，这又说明钠离子大于了水分子。这到底是怎么回事？

(4)参与式学习。教师结合教学内容让学生多方位参与教学讨论，主动学习相关知识。在介绍反渗透机理时，将学生分成三个小组，分别根据优先吸附-毛细孔流动机理、溶解-扩散机理和Kedem-Katchalsky不可逆热力学模型，分别讨论这三种机理的理论解释和优缺点。并且针对前测环节中同学提出的疑问，通过讨论和教师引导看是否能够解决。回到前测中同学提到的问题，鸡蛋外头的渗透压高，钠离子会从渗透压高的那侧渗透到低的那侧，比如工业上腌鸭蛋还会向食盐溶液充高压空气，食盐溶液的渗透压增加，渗透力增强，只要3个小时就能腌好鸭蛋。而纯水机里的膜只透过水分子不透过钠离子，是因为这里选用的膜会优先吸附水分子，在膜附近就会是水分子层，所以水分子优先透过膜，即优先吸附-毛细孔流动机理来解释这个现象。所以反渗透膜不能用筛分机理来解释，如果因为钠离子比水分子小就说优先透过钠离子，这种说法是错误的。

(5)后测。设计一道分离过程的题目，比如利用所学的反渗透膜的知识，写出海水淡化制备纯水的方法，并说明原理。如果时间充裕，可以再写出其他制备纯水的方法，比如用离子交换的方法制备纯水，并对这些制备纯水的不同方法进行比较。

(6)总结。首先，总结反渗透膜的几个机理。其次，总结常见的生产实例并会理论解释，最后，自己能对个别产品设计出分离方案。这样六个过程结束后一个完整的知识模块就算完成了。

4 利用BOPPPS教学法改进《化工分离工程》教学的思考

BOPPPS教学法给化工分离工程的教学提供了一种行之有效的教学模式，解决了教学过程中学生积极性差、参与度较低等问题[3]。但是，高效率的运用BOPPPS教学法也对教师提出了更高的要求。首先，我们要领悟BOPPPS教学法的精髓，BOPPPS教学方法的核心是以学生为中心，充分发挥学生的主体地位，从被动学习变为主动学习。其次，BOPPPPS教学法的六个模块并不是缺一不可的，顺序也不是一成不变的，所以要求教师根据不同的知识灵活安排各阶段的内容和各阶段的时间分配，这就要求教师在备课过程中设计课程时要有广度、有深度，只有这样才能唤醒学生的求知欲望。最后，重视学生综合素质的培养，结合专业认证培养目标和毕业要求，将BOPPPS教学方法与其他各种教学方法进行融合交汇，不要造成单一化误区，比如参与式学习环节可以混合使用案例分析式、导向式、辩论赛等教学方法，我们以辩论赛为例，可以选择有代表性的专题，开展学生课堂辩论会，正反方将对各自的分离工艺展开阐述，并对自己方法的优点和对方方法的缺点逐一展开说明，这样可以拓宽学生的知识面，锻炼学生的辩论能力，提高学生的学习兴趣。比如在后测环节也可以采用指导学生查阅中外文资料，阅读化工分离工程的专题文献，撰写读书报告，撰写专题论文，制作 PPT演讲稿等，以加强理论联系实际。

总之，在专业认证的大背景下，结合化工专业认证培养目标和毕业要求，我们去调整和改进化工分离工程课程的课堂教学内容和方式方法，提高了学生的学习兴趣，激励了学生的学习动力，提高了学生分析问题和解决问题的能力，提高了学生的化工分离工程意识和综合素质。为其将来从事化工过程的开发、设计、建设和科学管理打下牢固的化工工艺基础。今后我们也将在不断优化中进行持续改进。