王昌濟，武成利

（安徽理工大學 化學工程學院，安徽 淮南 232001）

0 引言

化工設(shè)計課程涉及化工工藝、機械、安全環(huán)保、職業(yè)衛(wèi)生、經(jīng)濟管理等多領(lǐng)域不同專業(yè)，具有理論難度深、知識體系復雜等特點，其教學成效直接關(guān)乎化學工程人才的培養(yǎng)質(zhì)量［1-3］。

開展化工設(shè)計課程特點及教學方法研究，對增強學生理解和應用能力，培養(yǎng)其工程理念和創(chuàng)新意識等方面有著十分重要意義。陳景波等［4］圍繞設(shè)計實施方案等方面進行探討，采用以孕育、孵化、形成、運用4個階段遞進式培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力。嚴宗誠等［5］立足化工設(shè)計院對人才培養(yǎng)的需求，采用課程內(nèi)容為基礎(chǔ)，結(jié)合設(shè)計軟件應用的方式改進教學方法。魏慶玲等［6］分析當前形勢下化工設(shè)計課程教學中存在的問題，通過實踐教學環(huán)節(jié)的融合、網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)平臺輔助教學等改革教學方法，調(diào)動學生學習積極性和主動性。涂令軍等［7］對課程內(nèi)容進行模塊化建設(shè)，通過集線上資源、混合式教學、過程性課程考核和課程目標達成度評價為一體的信息化課程體系建設(shè)，提升學生工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。何祿英等［8］從革新課程教學內(nèi)容、教學方法、教學評價等方面，對課程“金課”建設(shè)進行分析和探討，為化工類特色高校化工類專業(yè)課程教育提供參考。楊慶春等［9］采用“專題式理論教學—項目式案例分析—開放式作業(yè)強化”的項目驅(qū)動式教學模式，結(jié)合虛擬仿真實驗教學，激發(fā)學生的學習興趣與實踐技能。褚效中等［10］從課程體系、教學內(nèi)容及方法等方面對化工設(shè)計課程進行改革，形成注重教學過程的“一體化、多層次”評價機制。王璐等［11-13］提出以翻轉(zhuǎn)課堂為基礎(chǔ)展開線上線下相結(jié)合的教學模式，借此提升學生學習興趣及教學質(zhì)量。張德謹?shù)龋?4］通過分析化工專業(yè)課程教學中存在的問題，探索化工設(shè)計大賽在人才培養(yǎng)過程中的地位和作用。陳慧蓉等［15］結(jié)合工程應用型人才的培養(yǎng)目標，將翻轉(zhuǎn)課堂與工程項目教學模式深度融合，提出基于探究式學習與翻轉(zhuǎn)課堂的工程項目教學模式優(yōu)化策略。

綜上所述，諸多高校針對化工設(shè)計課程教學開展大量的研究并提出一系列改革措施，成效斐然。但大多數(shù)成果都是依據(jù)其自身的辦學理念和教學基礎(chǔ)，不具有普適性。因此，考慮到安徽理工大學的學科建設(shè)及人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀，該門課程教學應當因地制宜，在借鑒前人先進教學經(jīng)驗的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新發(fā)展。本文擬采用翻轉(zhuǎn)課堂和項目化教學有機結(jié)合教學模式，同時將人文視角理念引入化工設(shè)計課程教學“過程管理”，多方位、多角度“因材施教”，旨在培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實踐的綜合素養(yǎng)。

1 化工設(shè)計課程教學中存在的問題

1）理論教學效果不佳。課堂雖然是教育者和學習者之間互動的重要場所，單一的“滿堂灌”“填鴨式”教學方法，很難使學生保持長時間的注意力。

2）過程教學管控不嚴。當前化工設(shè)計課程偏重于“結(jié)果管理”，教學過程對學生平時成績評價比重較低，導致學生學習主要靠死記硬背，期末考試臨時抱佛腳。

3）教學方法內(nèi)生動力不足。課堂教學的目標是教會學生學習的方法，增加專業(yè)認知廣度和深度，而非單純的知識積累。傳統(tǒng)的教學方法集中體現(xiàn)在條理和規(guī)范性上，缺乏靈活多樣且行之有效的內(nèi)生動力，導致教師教學、學生學習中存在一些被動或應付情緒。

4）理論聯(lián)系實際不緊密。當前化工設(shè)計主要是理論教學為主，理論與實際脫節(jié)。培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際，提高學生的工程思維意識和應用能力是當前化工設(shè)計課程教學面臨的核心問題。

5）學習資源及方法有限。教師授課及學生學習的資源大都局限于教材書本及PPT課件。利用豐富的信息化平臺，從無限信息中提取價值信息，讓學生從單純的課本知識學習中脫離出來，更為全面、真實感知這門課程的意義，主動構(gòu)建知識體系，是教學改革的一項重要內(nèi)容。

2 化工設(shè)計課程教學改革的舉措

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂提升理論教學效果

翻轉(zhuǎn)課堂又稱為翻轉(zhuǎn)學習或倒置課堂，教師不再大幅占用時間來講授課程，而是通過優(yōu)化組合課堂內(nèi)外的時間，引導學生在課前、課中及課后自主完成學習。其優(yōu)點主要有：

1）要領(lǐng)清晰、目標明確。借鑒相關(guān)學者的改革經(jīng)驗，并結(jié)合化工設(shè)計課程目標，筆者在翻轉(zhuǎn)課堂教學方法上做一些創(chuàng)新嘗試。首先根據(jù)化工設(shè)計課程的特點，將知識內(nèi)容進行分解，凝練出關(guān)鍵問題，然后將問題分配給不同小組，并讓每個成員承擔相應的任務(wù)。例如：對于物料衡算與能量衡算這一部分，可分解成衡算基準、平衡方程、衡算過程、結(jié)果分類等若干個關(guān)鍵問題，教師首先進行綜述并分配任務(wù)，然后以小組為單位，分別由各個組員講解1節(jié)課程內(nèi)容，最后小組之間開展討論。與此同時，教師在講解過程中根據(jù)實際情況進行適時點評與指導。

2）因材施教、模式新穎。翻轉(zhuǎn)課堂教學中學生充分參與“教”與“學”，學生通過角色轉(zhuǎn)變對理論知識有更深刻的體驗和理解，學習成效更明顯。翻轉(zhuǎn)課堂改變教師“一言堂”的傳統(tǒng)教學模式，更有利于培養(yǎng)學生的積極性和主動性。例如：以空分深冷工藝設(shè)計為例，讓學生對設(shè)計圖提出自己的看法及思路，或者讓學生根據(jù)教材及主觀理解自主設(shè)計流程圖，充分討論、互相點評，不斷修改和優(yōu)化設(shè)計方案。

3）教學自主、靈活高效。從教育心理學的角度來看，學習情趣誘導是教學實踐中事半功倍的有效前置手段，此種模式調(diào)動學習者的主動性，學習過程更為有趣高效。因此，翻轉(zhuǎn)課堂可以令學生全身心投入到學習過程中，教學成效直線上升。通過建立關(guān)系來動態(tài)的構(gòu)建知識體系，讓學生在翻轉(zhuǎn)課堂教學中有更多的時間來驗證和改進學習方法。與傳統(tǒng)課堂相比，學生有更多的課堂時間與老師和其他同學進行互動，更自由靈活地參與課程學習中，顯著提升學生溝通和理解的能力，教師也更容易獲得有效的反饋和做出差異化的指導。

2.2 項目化教學增強學生實踐能力

翻轉(zhuǎn)課堂教學較好地改善化工設(shè)計理論教學效率不高問題，然而此課程不僅要求學生掌握專業(yè)知識，更重要的是提高學生實踐動手能力。項目化教學是一種以項目為主要組織形式的教學方法，它通過讓學生參與到具體的項目活動，提高學生的主動性、創(chuàng)造性和實踐能力，促進其知識、技能和情感等多方面的綜合發(fā)展，是一種基于行為主義（直接指導）和建構(gòu)主義（體驗式學習）的教學法。鑒于翻轉(zhuǎn)課堂及項目化教學的特點，若將兩者有機結(jié)合并充分發(fā)揮其優(yōu)勢互補，教學效果將得到本質(zhì)提升。

以安徽理工大學自建的20 kg/h煤氣化試驗平臺設(shè)計為例，首先讓學生自主研究并論證項目設(shè)計方案；其次制定項目目標，明確各自任務(wù)及時間節(jié)點；最后通過項目的各項指標完成情況，檢驗和評估項目開展質(zhì)量。教師在全過程中進行跟蹤指導，確保學生學習和實踐能力得到雙向培養(yǎng)。

2.3 意識形態(tài)下的人文視角教學

學生是教學的主體，人文教學有利于平衡其情感和認知差異。成功的教學方法雖不能面面俱到，但可以根據(jù)教學的環(huán)節(jié)“量身定制”教學。授課過程中不僅要備教材、備教法，更重要的是“備學生”。根據(jù)學生學習的特點，可大致分以下幾類，如表1所示。

表1 學生類型及特點

科學的教學工作要“一人一策”“因材施教”。例如，對于模范學習型學生要給予表彰，充分發(fā)揮其模范引領(lǐng)作用；對于努力障礙型學生要給予鼓勵，引導其改變學習方法和提高學習效率；對于自信匱乏型學生，讓其承擔“教師”或“演講者”的角色，借此機會展示和提升自信心；對于依賴監(jiān)督型的學生，要創(chuàng)造其獨立自主學習的空間和機會，讓他們承擔起監(jiān)督和被監(jiān)督的責任，從而擺脫依賴的習慣性；對于學習厭煩型學生，要適時給予一定心理疏導，讓其理解課程內(nèi)涵與意義，激發(fā)他們熱愛學習的興趣和動力。

3 效果分析與評價

本文采用達成度來檢驗學生對本課程專業(yè)知識的掌握程度及評估學生綜合能力培養(yǎng)情況。達成度即達成率，是指目標的完成程度。達成度=學生成績平均值/該教學活動理論值×100%。其中，學生成績平均值為本課程所有學生成績的平均值；理論值為該教學活動針對某指標點的滿分值。本課程達成度考核分為5 個標準：90%～100%為優(yōu)秀，80%～89%為良好，70%～79%為中等，60%～69%為及格，低于60%為不及格。

以化工設(shè)計為例，將課程培養(yǎng)目標分解為若干個指標點，其中掌握化工設(shè)計的基本內(nèi)容、主要規(guī)范、進行工藝設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)的理論知識水平為指標點①，學生分析解決問題及化學工程計算的能力為指標點②，每項指標的滿分均為50分。課程教學改革前，對應指標①考核內(nèi)容的學生平均成績?yōu)?9分，計算該指標點的達成度為39/50×100%=78%，標準為中等；對應指標②考核內(nèi)容的學生平均成績?yōu)?3分，計算該指標點的達成度為33/50×100%=66%，標準為及格。而實施課程改革后，指標①的達成度為90%，較改革前提高12%，達到優(yōu)秀標準，表明學生理論知識掌握水平明顯提高；指標②的達成度為85%，較改革前增幅19%，達到良好標準，表明學生在解決實際問題及化工物料衡算等方面的綜合能力也得到較大提升。

課程改革效果評價除目標達成度分析外，還采用問卷調(diào)查方式來診斷教學過程中存在問題并提出改革措施，幫助教師查找課程教學短板，進而調(diào)整和完善教學方案。通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，課程改革前非常滿意的學生占比35%，比較滿意占比55%，不滿意占比10%，主要源于教學模式單一、課程體驗感差、專業(yè)知識理解困難、過程學習枯燥乏味、缺乏實踐活動及學習動力不足等問題。課程改革后非常滿意的學生占比65%，比較滿意占比35%，不滿意占比0%，表明學生對改革后的教學方法更為認可。

4 結(jié)語

通過翻轉(zhuǎn)課堂、項目化教學相結(jié)合，同時將人文視角貫穿于教學全過程，課程各項指標點達成度較高，學生分析解決問題、知識鞏固以及理論聯(lián)系實踐等多方面能力得到有效提升，具有一定可操作性和指導性。