基于学生个性化发展的化工基础课程的教学改革

张连凤，魏亦军

(淮南师范学院 化学与材料工程学院，安徽 淮南 232001)

化工基础是化学师范生学习化工生产过程及其规律的一门重要课程，本课程主要培养学生的化学工程意识和创新能力。然而，受传统教学理念与课程规划的影响，很多化学(师范)专业的学生不重视化工类课程，对化工基础课程的学习缺乏主动性。具体表现在：(1)课程内容繁多、跨度大，学生难以准确把握；(2)教学手段多以传统的“以教师为中心”的教学模式，不能切合学生的个性化发展而使课堂教学气氛变得消极；(3)考核办法过于陈旧，特别是平时成绩的评价指标过于简单笼统，这也是学生缺乏学习主动性的原因之一。

重视实践教学，培养学生的应用技术能力和创新意识是实现应用型人才培养的重要途径。因此，结合专业培养目标，构建符合当代学生个性化、时代多元化的教学新方法，对提高教学质量、强化学生的工程实践能力和创新能力有重要的意义。近年来，我们不断地改革教学方法，从理论教学、实践教学以及考核办法三个方面入手，探索适应学生个性发展的新方法，从而充分调动学生的学习兴趣。

1 理论教学改革

化工基础课程的教学主体内容为“三传一反+化工工艺学”，实则涵盖了化工原理、化学反应工程与化工工艺学三门课程的部分内容[1]。由于课程内容较繁杂，而且大部分高校在课程改革后将化工基础课程的课时数安排在50课时左右，如淮南师范学院化学专业设置为54课时，因此，精简教学内容、优化课时分配显得尤为重要。

1.1 重组教学内容 突出重难点

考虑到化学专业学生的工学基础知识薄弱，需循序渐进、由浅入深地进入到工科理论的学习，我们特将授课内容作了调整和优化。

首先是课程的导入。课程主体内容教学开始前，我们选择一种学生熟悉的化工产品硫酸为例，讨论工业生产硫酸的基本流程，让学生对化工生产过程有一个初步的“预热”。对涉及到的化工单元操作的原理以及反应器不展开讲解，强调化学工程原理对工业生产的重要性，为学习后续的内容做铺垫。主体内容的学习过程中，仍以工业生产硫酸为实例贯穿于单元操作与化学反应工程中，既巩固了单元操作或反应工程的原理，又能够抽提出化学工艺学的研究方法和特征。

“三传”(即传动、传热、传质过程)的内容均包括传递原理与传递设备，讲授中着重讲解传递过程的基本原理，对于离心泵、换热器、吸收塔、精馏塔等设备只讲解工作原理，引导学生自学设备的构件与使用方法。化学反应工程的内容以工业反应器为核心。教学中，通过比较实验室规模的反应器与工业反应器的异同，摄入化学反应器的放大过程，使得理论紧密联系生产实际、提高学生的实践认知能力，便于日后从事相关科研与产品研发的工作。

此外，我们还将化学工业及化学工程学的发展纳入到教学内容中，目的是为了拓宽学生的知识面，紧跟学科前沿。增设新颖、实用的内容可让学生深切感受化工基础课程的魅力和价值所在，进而提升了专业兴趣，为学生学习主动性的激发打下了良好的基础。

1.2 更新教学方法 激发学习兴趣

学习兴趣是学生学好一门课程的内在推动力。为了激发学生学习化工基础课程的兴趣，我们在第一次课讲授绪论时，特向学生介绍了最新的世界20强化工企业概况及其主要产品等。学生在了解了化工企业与化工产品之后表示很感兴趣，并意识到化工基础是一门紧密联系生产实际的技术基础课程，更加重视本课程。

教学方法上，我们以传统课堂教学与翻转课堂教学相结合的方式进行。采用传统课堂教学时，我们交替使用问题讨论式与启发式教学法，强化学生对原理的理解。如流体流动中伯努利方程的应用，我们提出了两个实际案例：一是著名的“船吸现象”；二是列车或地铁站台设置安全黄线的目的。以学生熟悉的实例引发思考，很大程度上激发了学生的学习兴趣、活跃了课堂氛围。再如，在讲授液体的精馏时，我们摒弃复杂的理论推导过程，以学生熟悉的蒸馏实验为问题导向，利用相图分析普通蒸馏存在的问题，启迪学生大胆思考、追根溯源、寻找解决思路，从而自然地过渡到精馏，再重点讲解精馏的原理，有效提升了学生对新理论的接受度。改变教学方法后，很多学生反映自己对先前所学物理化学中的知识有了更深入的理解，更增强了学好本门课程的自信心。

教学手段上，我们采用丰富的化工素材、生动形象的动画展现化工设备的内部结构、单元操作原理及工艺流程。多媒体技术充分合理的利用在一定程度上调动了学生的学习激情、提升了课堂教学的效果。

1.3 构建智慧课堂 拓宽学习空间

化工基础是化学师范专业本科生专业必修课中唯一的紧密联系化工生产实际的技术基础课程。课程担负着由理及工、由基础到应用的特殊使命。然而，本课程的知识点多、工程性强、设备类型多，要想学生充分掌握课程的知识点，必须打破传统教学课堂的束缚，让学生与教师有个更广阔的交流空间。鉴于此，我们在超星学习通APP上建立了本课程的师生交流平台。课前，在超星学习通APP中推送课件、备课笔记、设备的工作原理动画，上传任务清单，让学生提前预习推送的资料，并记录预习过程中遇到的问题。

学生在学习通的讨论区留下各自课前预习时遇到的问题，教师根据学生的反馈优化教学设计方案。课堂教学时，依据不同的授课专题，采用传统的教师讲授与翻转课堂相结合的方式进行。如：涉及难懂的概念、复杂的公式推导、理论计算等内容时，采取传统的课堂教学模式；而对于设备的结构、工作原理等内容时采取课前预习、课上讨论的翻转教学模式。课后，根据学生的课堂学习情况以及学生发布的问题，录制解答微视频，推送至学习通的资料模块，供学生课下复习内化。智慧课堂的教学流程如图1所示。

图1 智慧课堂的教学流程图

智慧课堂的构建能够改变传统的“以教师为中心”的教学模式，努力实现“以全体学生为中心”的智慧教学模式，能更好地帮助学生自主学习，更为师生建立了开放的教室，实现动态的开放课堂。此外，智慧课堂使师生之间、生生之间的交流互动立体化，学习方式智能化，评价反馈即时、精准化[2]。

2 实践教学改革

随着社会的发展和科学技术的进步，用人单位对高素质复合型人才的需求越来越大，化学师范生在择业时遇到的就业压力凸显，而教师行业的招聘量只是庞大的师范类毕业生队伍中的“冰山一角”。因此，加大化学师范生的工程意识培养力度，培养应用能力较强的复合型化学人才势在必行[3]。

2.1 调整实验开设时间 及时巩固强化

以往我院的化工基础实验安排在理论课的下一学期，较长的时间间隔使得部分学生遗忘了之前所学的理论知识、部分学生对知识点模糊不清。理论知识的缺乏对实验的开展有较大的影响：一方面学生的自信心不足，容易造成实验不认真、效果差等问题；另一方面实验过程中学生出错的机率增大。为解决以上问题，我们将化工基础实验课程调整到理论课的后半学期，这样的实验操作既有一定的理论基础又能及时巩固理论知识，化工基础的理论课程与实验课达到相辅相成的效果。

2.2 增设虚拟仿真实验 增强工程意识

现有的化工基础实验多为验证型实验，只有少数综合型或设计型实验，这些实验内容着重于原理的验证和应用，学生很难从这些独立的实验中感知连续化的化工生产过程。为加强化学师范生对工程概念与处理方法的理解，我们特在实践教学中增加了虚拟仿真实验。依托我院现有的虚拟仿真教学条件，以煤制甲醇变换反应为仿真项目，让学生体验化学工业的现代化生产，有助于学生储备自动化生产的操作工艺流程、可能面临的故障以及解决故障的常用方法。仿真实验的开设，一方面让学生身临其境般地感受到实际生产的操作流程与方法，弥补了化工基础实验的不足；另一方面，学生置身于虚拟仿真的操作现场，充分调动了他们的学习热情，同时也拓宽了学生的视野，培养了他们的实际动手能力与创新能力[4]。

3 考核办法改革

为尽可能地避免学生平时学习不认真、考试临时抱佛脚的局面，督促学生尊重学习规律、重视知识积累过程，我们在教学大纲中提高了平时成绩在课程总评成绩中的权重，并在课堂教学中细化平时成绩的考核内容。目前，多数高校考试课的平时成绩占总成绩的20%～40%[5]。考核指标过于简单，通常包含有考勤、课后作业、课堂提问几个模块[6]。这几个考核指标在实践中难以区分学生的平时成绩，原因在于：(1)学生人数多，很难做到对每位学生进行提问；(2)学生的课后作业抄袭严重，作业质量出现“一边倒”的倾向。针对上述问题，我们将平时成绩在总评成绩中的权重由之前的30%提高到45%，考核指标包括有出勤情况、课堂快答、课后作业、课外阅读、笔记质量五个方面，各项比例如表1所示。

表1 平时成绩考核内容与所占比例

成绩考核的标准与考核内容在本课程的第一节课就向学生传达，并在之后的课堂教学中严格执行。考勤与课堂快答环节均在在超星学习通中进行，上课前各班学生用手机签到，即省时又有效。教师将课前准备好的问题上传至APP学习资料中，每位学生在课堂上快速回答。一段时间后，学生的学习主动性有了明显的提高，且学生的成绩差异逐渐显著。

随着科技的改革与创新，新技术与新设备不断涌现，教材上的相关内容变得陈旧、前言信息少。课外阅读能够扩大学生的知识面，能让学生及时了解最新的化工动态，课外阅读的考核体现在课程结束前学生提交的课程小结中。

考核办法的改革使得绝大部分学生能够聚精会神地投入到课堂学习中来，并认真地完成课后作业。极少数学生虽积极性仍不高，但他们对自己的平时成绩越来越重视，相比之前的学习状态还是有了一定程度的提升。

4 结语

为实现培养“实基础、强技能、重应用、能创新”的高素质应用型专门人才的目标，本文分析了我校化工基础课程的教学现状，探讨和总结了以学生个性化发展为目标的化工基础课程理论教学及实践教学改革方法，提出了科学完善的课程考核体系。从实践效果来看，学生的学习积极性显著提升，教学效果有了较大的改观，学生的评教好评度明显增加。同时，化工基础课程的教学改革为化学师范生拓宽专业视角和就业渠道做了铺垫。并且，在工程教育专业认证的国际背景下，为培养符合新时代要求的应用型人才夯实了基础。