化學反應工程課程“重思考、強參與、廣輸出”教學模式探索

張艷維 張楠 付寧

摘 要：化學反應工程是化工與制藥類專業的核心課程，應用性和實踐性較強。本研究在分析其傳統教學模式存在問題的基礎上，提出構建“重思考、強參與、廣輸出”的教學模式，強化了學生對專業知識的理解和應用，教學效果顯著提升。

關鍵詞：智慧教學;課程思政;案例庫;以賽促學

化學反應工程是化學工程與工藝專業的一門專業必修課，其以工業反應過程為主要研究對象，內容涉及化學反應動力學、反應器傳遞特性、反應器類型結構、操作分析及反應器設計，涵蓋高等數學、物理化學、流體力學等多門學科，綜合性較強。

該課程強調分析和設計能力的訓練，以及理論與實際相聯系，旨在培養學生從基礎理論、工程觀點和經濟觀點出發綜合處理復雜工程問題的能力、“安全從設計開始”的工程倫理以及為經濟社會發展服務的家國情懷。為提升該課程教學效果，滿足綠色工程教育和新工科教育的需要，授課教師要立足課程特點和學生學情，積極探索構建新的教學模式。

一、傳統教學模式存在的問題

化學反應工程與數學、物理、化學等基礎學科密切相關，且與化工熱力學、化學動力學、傳遞過程等課程存在交叉關系。課程中的反應動力學、反應器設計等內容涉及大量的公式推導與計算，學生在學習時普遍感到理論抽象、推導煩瑣、工程問題多，學起來難度較大。傳統教學模式以教師單向輸出、學生被動接受為主，師生之間缺乏交流互動，教學效率低下，教學效果不理想，存在諸多問題。

（一）學生學習積極性不夠

化學反應工程課程中的公式具有很強的邏輯性及抽象性，需要學生有縝密的邏輯思維和豐富的想象力。在目前的教學環境下，教師雖然能運用新興的多媒體技術展示和講解課程內容，但如果學生基礎相對薄弱，學習起來就比較吃力，也很容易在學習伊始就失去信心和興趣，陷入學不會、不想學的困境。而傳統的板書教學雖然可以讓學生跟著教師的思路走，但整體上節奏較慢，能夠容納的知識點不多，教師在有限學時內難以完成教學任務，學生也很難學精學透。

（二）教師講解不全面不深入

化學反應工程教學內容涉及均相反應動力學、理想反應器、流體流動、催化劑及催化動力學等，知識點繁多。教師為完成教學大綱規定的教學內容，一味趕教學進度，無法深入講解理論內容，而該課程知識邏輯性和關聯性又很強，前面知識是后面知識的基礎，如果前面教師沒講透，學生理解不到位，則后面的知識學起來就更加吃力。

（三）理論知識與應用脫節

化學反應工程是一門嚴謹的、內在邏輯性強的學科，經過幾十年發展，理論體系日趨完善。其傳統教學側重理論方面的推導、求解，學生很容易走向“就理論談理論”的誤區，進而導致對課程內容內化不夠，不知道理論知識如何與化工生產實踐結合，更談不上在生產一線應用。

二、“重思考、強參與、廣輸出”教學模式構建

面對化學反應工程傳統教學存在的諸多問題，課程團隊充分調研了解學情，認真總結、仔細分析，針對課程公式多、推導過程繁雜、學生易厭煩的情況，優化設計課前、課中、課后教學環節，提出了“重思考、強參與、廣輸出”的教學模式。課前通過工程案例、設計課題以及行業人物事跡，啟發學生了解學習內容并進行思考（重思考）;課上通過隨堂練習、師生合作以及翻轉課堂，加強互動（強參與），強化學生對重難點的理解和掌握;課后通過作業、思維導圖以及自我考核強化總結;通過課程論文、PPT、學科競賽作品等，展示學生學習成果（廣輸出）。

課前通過讓學生了解行業人物事跡或工程案例來思考“為什么學”;課中通過師生合作、翻轉課堂、隨堂練習讓學生思考“學什么”;課后通過課后作業、思維導圖、自我考核讓學生思考“怎樣學”。總之，讓學生在參與中思考、在思考中參與，做到重思考與強參與緊密結合，促進學生對所學知識吸收和轉化，學會融會貫通、學以致用。在這一模式中，教學環節設計是基礎，重思考、強參與是抓手，廣輸出是目標導向。

三、探索實施

（一）融入課程思政

課程團隊充分利用專業課教學的價值引領作用，把社會主義核心價值觀等思政元素融入教學活動中，對學生進行理想信念、工匠精神、工程倫理等教育。在授課過程中，教師結合化學反應工程發展史中的國內外人物事跡開展思政教育，如打破“洋油壟斷”的陳俊武院士、“中國催化劑之父”閔恩澤院士、“中國工業結晶之母”王靜康院士，以及國外的“牧場化學家”范特霍夫、電離學說創始人阿倫尼烏斯等。他們雖然身在不同地域、不同時期，但都對科學有著執著的追求和無限的熱愛;學生學習他們的事跡，感悟他們的精神，能夠有效激發學習的內生動力。

（二）打造智慧課堂

課程團隊運用現代教育理論和現代信息技術，打造線上線下相結合的智慧課堂，通過對教學資源的設計、開發、利用、評價和管理，實現教學效果最優化。在線上課堂，教師利用雨課堂、釘釘等線上工具布置課前預習，進行課堂選人、隨堂練習、課堂測試等，保障學生全員全程參與教學活動;利用學習通等在線教學平臺的過程評價功能，實時收集、整理學生參與活動的情況數據，實現對學生個體學習過程的跟蹤和反饋;通過建立數據分析模型，不斷完善過程評價機制，利用智慧課堂助力重思考和強參與。在線下課堂，師生面對面交流，共同商討復雜工程問題的解決方案，此時教師能及時了解學生的學習狀態及其對知識的消化吸收情況，也可以督促、鼓勵學生往深處學、往難處鉆，學生之間也容易形成濃厚的“比學趕超”氛圍，學習效率大大提升。

總之，線上線下相結合使課堂從教室延伸到課外，教學過程中工程案例的引入使學生看到了“知識大有用武之地”，體會到了“為什么學”，極大地激發了學習興趣，學生自主學習能力和創新能力得到明顯提高。師生共同解剖工程案例的過程，是一個對知識點掰開揉碎并吸收內化的過程，顯著提升了學生分析、解決問題的能力。在學習討論過程中，同學之間、師生之間頻繁交流互動，學生的表達溝通能力得到明顯提升。此外，智慧課堂上學生自主學習的時間相對比較自由，多數學生在學習過程中都能夠發散思維、自由發揮，及時獲得成就感，對課程教學的滿意度也不斷提升。

（三）創建案例庫

針對學生容易陷入空談理論的情況，課程團隊運用案例教學法，遵循OBE理念，根據課程目標篩選案例素材，撰寫案例內容，使案例全程貫穿課程內容。結合線上線下混合式教學模式，調整知識要點布局，并由淺入深、循序漸進地加以講解，逐步引導學生開拓思路、積極探索，以獲得知識、能力、素質的全面提升。課程案例庫建設的基本原則是貼合教學內容、突出背景、講究實效。課前，教師通過發布案例引導學生了解課程內容，開展線上自主學習;課中，教師通過案例演示，精心講解重難點，并讓學生結合小組討論加深記憶和理解。

（四）開展考核

為了深化課程的實踐性，培養學生學以致用的能力，課程考核以能力為導向，注重考查學生對基礎知識的掌握和運用。具體而言，通過學習通、雨課堂等學習平臺中的搶答、選人等功能，及時考查學生對當堂知識點的掌握情況;通過作業和期末考試考查學生的分析思辨能力;通過課程論文和PPT演示考查學生對反應器設計等核心知識點的掌握情況。

“重思考、強參與、廣輸出”教學模式實施以來，課程團隊所帶的專業班級課堂氣氛明顯好轉，學生參與度大大提升，學習主動性顯著增強，參與“互聯網+化學反應”工程大賽、大學生化工設計大賽等學科比賽的熱情高漲，參賽人數增多，獲獎比例提升，總體上取得了良好的教學效果。

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責編：文 墨