面向新工科，《工程化學》教學模式創新探索

李青，劉有勢，李廣利

（湖南工業大學生命科學與化學學院，湖南株洲 412000）

1 《工程化學》課程教學現狀分析

《工程化學》課程是工科《普通化學》教學改革的成果，是化學學科結合工程技術的橋梁，它是對化學進行整體的闡述和研究，是現代工程技術人員知識結構和能力結構的重要組成部分。 課程開設的目的是使化學和工程技術盡可能地聯系起來，訓練學生能運用化學知識解決實際工程當中遇到的問題，是培養“新工科”技術人才的重要基礎課程[1]。

目前該課程教學現狀基本存在以下幾點問題：1）課程內容多、教學任務重且課時少。 教師在教學過程中， 不得不將課程內容知識點壓縮，縮減與學生課堂互動環節，為保證課程的正常進度將知識點全盤傳授給學生。 2）課程內容與專業結合不緊密，教學內容理論性偏多，與工程技術實際應用聯系不夠密切，導致學生普遍對該門課程重視不夠甚至認為沒有必要學習該門課程。 3）在教材內容的編撰上，《工程化學》針對的是多方面工程技術人才，各工程專業解決實際工程問題所需要的化學背景知識并不一致，不同學院在授課時往往選擇的是同一本教材，尚不能體現出工程專業的差異性。

2 《工程化學》課程教學的改革與思考

對于本科生一年級教學，要在有限的學時內讓學生學好這門課，同時，又要從不同工程類型出發。 為提高工程化學教學的針對性和實用性，教師在工程化學教學過程中，必須針對不同專業的特點， 對教學內容和主要知識點進行適當調整，以提高教學質量與實際效果。 在教學內容上適當的傾向對應專業特點的教學設計。 因此，迫切需要我們明確《工程化學》的教學目標，優化重組教學內容，進行教法的改革，培養符合新經濟形式發展形勢下的新工科人才[2]。

2.1 優化教學模式框架，構建“混合式”課堂教學模式

面對新工科人才培養目標，必須深化課程教學模式改革，提高教學質量，這是達成培養目標的關鍵。 《工程化學》課程普遍存在教學任務重且課時少、教學模式單一等問題，在傳統的《工程化學》教學模式下，教師為了完成教學任務，不得不采用“填鴨式”和“滿堂灌”的模式，壓縮師生間的教學互動，減少知識點的延伸拓展，以完成每節課既定的授課任務。 大一入學新生還沒有適應與高中階段完全不同的大學課程學習方式， 導致學生因課程內容過多難以消化，普遍產生畏難情緒，最終可能甚至喪失對該門課程學習的積極性[3]。

采用“混合式”教學模式，將傳統的線下《工程化學》課程授課方式有機的與線上微課慕課等相結合，構建和不斷完善課程體系，充分發揮各自的優勢。 教師的角色可以從傳統的單一輸出轉變為引導、啟發、監控，學生則從被動接受而變得更具主動性、積極性、創造性。 在課程體系上，利用現代信息技術，將傳統的紙質教科書改造成“碎片化”知識點內容，學生可以自主地對知識點進行學習，可以反復學、從容的學。 輔助師生線下課內與課外的“互動式”教學，注重打破時間和空間的局限性，充分利用網絡教學綜合平臺各個模塊的功能，提高學生自主學習的能力，提升學生自身的綜合素質。 在教學內容方面，教師可以利用大數據背景下豐富海量的網絡教學資源，將化學與生活、化學與生產、化學與科技等教學素材豐富到線上教學中，通過網絡教學平臺實現知識點的共享和延伸， 可以拓展化學課程的廣度和深度，提高學生對化學這門學科的認識，增加學習的趣味性，活躍學生的思維，同時也可以解決教師在傳統教學模式下由于課時少而無法拓展知識點的矛盾。 在教學效果反饋方面，可以結合線上的學習考試系統，實時了解學生掌握知識程度的動態情況。 通過設計學習習慣、活躍度、章節測試、期末考試等多個維度的檢測體系，綜合考察學生的學習成績。 以試題題庫為依托，隨機抽題，無序組卷，實現無紙化、無監考的自動化考試，增加學習的趣味性和成就感，減少教師的簡單、重復勞動，支持教師將時間和精力轉向如討論、任務協作、面對面交流互動等更高價值的活動中去[4]。

2．2 結合專業內容，融入“專業導向”教學培養模式

《工程化學》 課程內容中教學理論和定量計算偏多，在專業領域和實際應用中偏少，學生常常會覺得課程主線不清晰， 知識點散亂無關聯，與本專業關系不大。 因此，在授課過程中，尤其是在有限的課時情況下，教師無需將教材當中的內容全盤講授，而應該針對授課專業緊密相關的章節部分進行詳細講解，同時又不能一味的灌輸理論知識、去推導已被證明的定律和原理，而應該結合授課專業的實際情況， 對所學內容有所側重。 例如：對于土木專業來說，電化學與金屬腐蝕的章節內容講授時，可以不用花太多課時放在如何用符號書寫表示原電池和電解池，而應該側重于金屬腐蝕與防護，這部分內容可以結合土木專業的橋梁工程中鋼鐵構件和混凝土的腐蝕等工程實例，如采用“問題情境式”教學法。 例如：2001年，中國某大橋發生斷裂，引導學生找到事故發生的原因是由于在一些水體污染嚴重的地區腐蝕性物質含量會增大，造成了橋梁鋼鐵構件的嚴重生銹，而其根本原因就在于鋼鐵在水體中發生了電化學腐蝕，由此結合所學析氫腐蝕和吸氧腐蝕的理論基礎，啟發學生去尋找橋梁的電化學防護方法[5]。

對于不同的工科類型專業，可結合“新工科”的內涵和授課專業的人才培養目標，有針對性的對課程體系、 知識框架進行合理的優化和調整，達到側重點不同、分層化教學的目的，實時、適當地對授課內容進行篩選、優化，以提高教學效果。以適應不同工程人才的培養目標。 同樣的對于機械類專業的學生，在講授電化學與金屬腐蝕的內容時，講授的側重點可以放在原電池電解池的設計上。 例如：為新能源電動車小模型設計原電池，在這個過程中不僅使得學生能夠將所學的理論知識解決實際的工程實例，同時能夠激發學生在探索過程中的興趣，激發學生主動將化學課程知識點融入到專業的探索熱情，引導學生如何利用所學的化學基本理論聯系專業中涉及到的實際工程問題，收到事半功倍的效果。

關注“新工科”人才培養對化學學科的需求，在《工程化學》課程教學中能夠突出工科特色，引入工程實例，這也對授課老師在課程設置上提出了更高的要求。 隨著不同學科之間的交叉滲透深入，教師應該結合不同專業、學科的特點，拓展自身的專業知識儲備， 把握好不同學科的講授內容，多了解授課專業、學科的教學、科研等新動態，關注專業發展的前沿性成果，融會貫通，探討其中相關的化學內容，并實際應用到教學中。

2．3 加強實驗環節，設計“分層次”實驗教學模式

除了理論教學外，化學是一門以實驗為基礎的中心學科， 實驗是教學中不可缺少的重要環節。 通過對實驗過程觀察到的現象，總結出的結果， 可以對所學的理論知識進一步鞏固和延伸。同時，學生自主參與探索，使得學生的動手操作和獨立分析問題的能力得到訓練，培養初步科研探索的思維模式。 在開設實驗項目時，應該針對性的選擇以專業為導向，與專業特色對應、密切聯系的實驗內容。 同時，要注重實驗項目實驗內容的層次性，根據學生的專業特點，設定“基礎+綜合+創新”的實驗教學模式。 基礎實驗旨在要求學生掌握基本的化學實驗技能，綜合型實驗要求培養學生綜合運用理論指導實驗問題的能力，研究與創新實驗則可以培養學生的創新能力。 采用“分層次”的實驗教學模式，可以充分發揮學生的主觀能動性， 實現學生的對所學知識技能的鞏固—應用—延伸—創新的能力。

在實踐教學中，教師可以采用“提問式”“啟發式”等方式給學生更多的空間，培養學生的思維創新能力。 適當增加自選型、開放性的實驗項目內容。 有些實驗項目存在實驗場地、設備不足的，或是實驗存在一定的安全隱患、實驗難度高且成本大等問題，可以通過開設虛擬仿真實驗充分的彌補這些不足。 在實踐教學評價方面，傳統的“實驗報告+實驗操作” 考核機制無法滿足對每一位學生掌握技能的綜合評價，可針對設計的“分層次”實驗項目內容設定的培養目標要求，按比例對學生的表現進行打分。 同時，為了強調實驗原理對實驗可行性分析的指導地位，應適當的增加理論考試，考試內容可以包括基本操作使用注意事項、實驗原理的分析以及所得結果的討論。

3 結論

“新工科”是基于國家戰略發展新需求，立德樹人，它更強調學科的實用性、交叉性與綜合性?；瘜W學科的發展極大的促進了工科領域的拓展，發生了空前的多層次、多尺度交叉與滲透。 對于“新工科”人才來說，不僅需要有工程技術專業技能，更需要具備一定的化學素養。 時代在發展，作為新時代的高校老師，我們要與時俱進，改革和創新教學思路，優化教學模式框架，構建“混合式”課堂教學模式，把握好專業導向，融入“專業導向”教學培養模式，加強實驗環節，設計“分層次”實驗教學模式，以提高學生的學習興趣和培養學生的自主學習和創新能力，培養具備跨界融合、多元化、創新型卓越工程人才。