新工科背景下“化工原理”课程信息化教学探索

舒群威,王雪丽,罗 孜,韦德举

(贵州理工学院化学工程学院,贵州 贵阳 550025)

在新工科建设推动下,工程教育认证已突显其重要性,是一种以培养目标和毕业要求为导向的合格性评价,其核心理念为“以学生为中心、成果导向和持续改进”[1-3]。课程是人才培养过程中的核心环节,课程质量直接影响专业人才培养的成败。

在新工科建设和工程教育认证的背景下,信息化教学已突显重要,创新信息化教学改革已是必然。“化工原理”是化工相关专业的核心专业必修课程,是综合运用多学科相关知识,解决化工相关生产过程中各种实际操作问题的工程科学[4-7],是联系理论课程到专业课程的桥梁,也是理论向工程过度的桥梁。该课程重点培养化工类学生的工程思维、创新思维、解决实际工程问题的能力,是学校工程教育认证首先需要加强建设的课程。

贵州理工学院自2013年建校以来,学校坚持地方性、应用型办学定位,紧密结合区域经济社会发展要求开展学校内涵建设;以“强责任、精技术、善管理、重实践、求创新”为目标,培养德智体美劳全面发展、适应地方经济社会发展需要的高素质应用型人才。

我校建校比较晚,年轻教师比例比较高,大部分都是来自高校的硕士、博士毕业生,缺乏教学经验和实践经历,大多采用传统的PPT教学,教学方法单一,课堂互动性差,主要根据考勤和期末考试进行考核评价。随着工程教育认证的推进和信息化教学改革的深入,开展化工原理课程信息化教学改革具有深刻的意义。

1.1 传统的教学模式不能有效激发学生的学习主动性

传统教学模式中,化工原理课程教学几乎是老师一个人在课堂上完成的,学生参与课堂教学过程比较少,老师只顾课堂讲授,很少认真思考学生的学习效果和课堂教学效果。课堂上,学生不是积极思考,而是被动学习知识,不能有效激发学生的学习积极性,使得学生的学习效果和课堂教学效果不理想。

1.2 学生挂科率较高,学习难度较大

“化工原理”课程单元操作分类较多、内容复杂、计算公式多、单元操作之间连贯性不大,公式推导比较繁琐,经验半经验公式较多,推导方法冗长难于理解[8]。而且我校学生大多都是贵州本地生源,基础比较薄弱,遇到化工原理复杂的公式推导,容易产生厌学情绪,久而久之,学生对该课程的学习失去兴趣,导致期末考试挂科率较高。

1.3 考核评价方式不够合理

考核是教学成效的指挥棒,考核评价方式的制定对于整个教学的成功至关重要。传统的考核评价方式主要依赖考勤和期末考试,缺乏过程考核,这就导致大部分学生临近期末考试死记硬背考试知识点,拼命刷题,提高熟练度,从而达到考试要求。这种考核评价方式不能有效促进教师的教学改进和学生的学习成效,也不能很好地培养学生创新实践能力、分析和解决工程问题的能力。

针对以上问题,如何让学生学好“化工原理”课程,需要利用好线上线下教学平台、改变以老师为主的教学模式、改革细化课程考核、让学生变被动学习为主动学习,是我校“化工原理”课程教学急需解决的问题。本课题组根据工程教育认证理念和“新工科”建设要求,积极推进化工原理信息化教学改革实践,已取得了较好的教学效果,为我校其他专业课程信息化教学改革提供借鉴。

2.1 理论教学教材的选择

“化工原理”课程是化学工程与工艺、制药工程、生物制药、酿酒工程等专业的核心专业必修课程,也是相关理工类专业研究生入学必考课程,是拥有过硬实践技能的基础,也是学好其他化工相关专业课程的基础。经过化工教研室老师共同参与讨论,一致同意选择华东理工大学陈敏恒院士主编的第五版《化工原理》教材,该教材为普通高等教育“十五”国家级规划教材、普通高等教育“九五”国家级规划教材,荣获中国石油和化学工业优秀出版物奖·教材一等奖。该教材新技术更新速度快,是多所重点高校研究生入学考试的参考教材。

2.2 教师教学和实践能力的提升

专业能力强、实践能力强的教师队伍是高质量完成教学任务的重要条件之一[9]。学校有政策鼓励教师积极参加社会实践(包含到企业锻炼)、服务社会项目,将此作为职称申请的一个必要条件。此外,还可以采取积极鼓励青年教师多做化工相关的科学研究和大型的教研活动、参加学术交流会、继续深造提升自己的学历、到企业挂职,或者可以请企业资深的高级工程师到学校兼职等[9]。学校已经评审通过了一大批具有企业工作经验的“双师型”教师,他们已具有较好的专业能力和实践能力。

2.3 教学材料的准备

教师一般提前一周准备好下一次课的教学材料,主要包括慕课视频、线上平台用学生课前预习或课后复习习题、教学PPT课件、教学讲义(教案)[10]。慕课视频是化工教研室根据教学安排录制的为方便学生课前或课后自主学习用视频;上传线上平台学生课前预习是老师根据教学目标层层筛选出来的,具有一定的代表性和针对性;教学PPT课件是教师根据学生的课前课后学习情况、教学大纲中的教学重难点编制的上课材料(包含课堂练习与讨论题目)。

2.4 线上线下教学的实施

根据OBE教育理念,以学生为中心,问题为导向,教师为主导,学生为主体进行教学,变“教”为“思”、为“学”[3]。上课前一天,教师先根据教学计划,结合学生实际情况,制定学生线上课前预习慕课视频和习题,发布到线上学习平台,学生在线观看慕课视频,作答线上预习习题。如果学生遇到不懂的问题,可以反复观看视频、讨论区进行讨论和查阅相关资料等,提前自主学习课堂知识。这种以问题为导向的教学模式可以促进学生自主学习,激发学生学习积极性,不断提升学生的成绩和教师课堂教学效果。老师根据学生课前在线查阅情况以及学生观看视频和习题作答情况,精准掌握学生课前自主学习情况,总结概括学生自主学习遇到的问题。

课中,老师首先对学生自主学习遇到的问题重点答疑,带领学生一起回顾上一次课的重难点,引导学生进行本节课的学习;需要学生简单了解的内容多提问学生,鼓励学生积极探索,自主学习;重难点知识点部分由老师进行讲解或组织讨论,过程中多以视频、动画的形式呈现,结合板书完成重难点知识点的学习,课堂上让学生抢答随堂练习习题,这种师生互动的课堂氛围可以激发学生深入学习和探索的情绪,引导学生积极主动思考[6]。另外,将 “思政元素”“美育元素”与专业知识一起引入课堂教学中,如国际国内重大新闻、化工相关的科学研究重大进展、化工相关企业的活动、公益性活动视频、请您欣赏美的图片等,增加课堂的吸引力,激发学生的学习兴趣、弘扬爱国精神、崇尚工匠精神,培养学生欣赏美、创造美的综合能力,引导学生积极参与师生互动教学,完成课堂教学重难点内容。

课后,学生根据课堂上老师讲的重难点和解题方法进行在线总结,分析自己课堂表现、重难点知识的掌握情况,自己优势和不足,不断改进自己的学习。老师根据学生课堂表现和自己授课方式方法进行总结,分析自己课堂教学的优缺点和不足,持续提升自己的课堂教学质量和改进教学效果;根据本节课的教学重难点整理出课后习题和本节重难点知识点发布到线上,便于学生自主复习本节内容和进行讨论,久而久之学生的自主学习积极性、分析解决实际工程问题能力将逐步提升。

2.5 优化理论课程考核方式

根据OBE教育理念,课题组经过近两年的化工原理教学改革,目前的考核方式是平时成绩40%(包含线上慕课与预习10%、课堂练习5%、课堂互动10%、课堂讨论5%、客观题作业5%,线下书面作业5%)+期末考试卷面成绩60%。该考核方式很好地体现了学生的过程考核,激发学生的过程和自主学习积极性,培养学生工程实践、创新思维、解决工程实际问题的能力,能很好地评价学生学习效果和教师教学效果。

我校化学工程与工艺专业是第一批参加工程教育认证的专业,“化工原理”课程是该专业的核心必修课程。根据工程教育认证要求,课程组对该课程在教学中发现的问题,从化工原理理论教学教材的选择、教师教学和实践能力的提升、线上线下教学实施、优化化工原理理论课程考核方式等方面开展教学改革实践。经过两年的改革实践表明:教学效果、教学质量不断提升,学生的创新思维、分析解决问题的能力显著提高,我校化工专业人才培养质量显著提高。

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