陳靜娟，孔學(xué)軍，何承東

（安慶師范學(xué)院　化學(xué)化工學(xué)院，安徽　安慶　246003）

基于翻轉(zhuǎn)課堂的化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)的思考

陳靜娟，孔學(xué)軍，何承東

（安慶師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，安徽安慶246003）

化工設(shè)計(jì)課程對于培養(yǎng)學(xué)生化工工程設(shè)計(jì)能力具有重要的作用，是化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課.化工設(shè)計(jì)課程具有涉及知識面寬、設(shè)計(jì)過程復(fù)雜、與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合緊密、經(jīng)驗(yàn)和理論方面的參考資料繁多等特點(diǎn).翻轉(zhuǎn)課堂是一種新型的教學(xué)模式，應(yīng)用這種教學(xué)模式教學(xué)能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)習(xí)的效率和深度.本論文將探討翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式應(yīng)用于化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)需要解決的幾個(gè)問題.

化工設(shè)計(jì)課程；翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)模式

1　化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)的重要性

化工設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)出某一化學(xué)品的生產(chǎn)流程，并從安全性、經(jīng)濟(jì)性、合理性等角度考察其可行性，然后進(jìn)行不同規(guī)模的放大試驗(yàn)，最后合理選擇廠區(qū)并完成核心的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備以及相應(yīng)的輔助設(shè)備和車間布置等設(shè)計(jì)的任務(wù).無論是新產(chǎn)品研發(fā)還是成熟產(chǎn)品的投產(chǎn)或擴(kuò)大生產(chǎn)，都需要對生產(chǎn)流程及設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，可見，化工設(shè)計(jì)是化工生產(chǎn)過程中至關(guān)重要的一個(gè)步驟，對化工行業(yè)乃至國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展都起著關(guān)鍵作用.隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，化工設(shè)計(jì)方面的高素質(zhì)人才越來越受到歡迎和需要.全國高等院校為此增設(shè)了化工設(shè)計(jì)課及與之配套的實(shí)踐課.但目前我國大部分化工專業(yè)畢業(yè)生不能勝任化工設(shè)計(jì)方面的工作［1］.

2　傳統(tǒng)模式下化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)存在的問題

化工設(shè)計(jì)是一門綜合性課程，需要包括無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和物理化學(xué)在內(nèi)的基礎(chǔ)化學(xué)知識，同時(shí)還必須具備化工原理、化工和傳遞過程、化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)、化工熱力學(xué)、化工儀表自動(dòng)化控制、化學(xué)反應(yīng)工程等各種專業(yè)知識，同時(shí)還需要具備一定的經(jīng)濟(jì)學(xué)知識和社會學(xué)知識.化工設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的基本目標(biāo)是，使學(xué)生熟悉化工設(shè)計(jì)的內(nèi)容和程序，并且能夠在實(shí)際應(yīng)用中指導(dǎo)工程實(shí)際問題.化工設(shè)計(jì)課程作為一門應(yīng)用學(xué)科，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生工業(yè)工程的觀念，同時(shí)結(jié)合化工設(shè)計(jì)課程自身特點(diǎn)，通過反應(yīng)器設(shè)計(jì)與工業(yè)生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)的對比，使學(xué)生更清晰地認(rèn)識化工設(shè)計(jì)的整體性和全局性，并與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，組織學(xué)生討論以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，加深學(xué)生對化工設(shè)計(jì)課程的認(rèn)知與掌握［2］.其次，計(jì)算機(jī)在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用幾乎貫穿于工程設(shè)計(jì)的全過程和設(shè)計(jì)工作的各個(gè)方面，因而化工技術(shù)人員必須掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行化工設(shè)計(jì)的基本技能是一個(gè).在這種形勢下，高等院校為了培養(yǎng)化工行業(yè)的高素質(zhì)人才，必須強(qiáng)化化工設(shè)計(jì)類課程教學(xué)中計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件的應(yīng)用.再次，由于化工設(shè)計(jì)是一門針對化學(xué)工程實(shí)踐過程中問題和解決方案的應(yīng)用課程，必須重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，因?yàn)樗桥囵B(yǎng)工科學(xué)生工程意識的重要環(huán)節(jié)，但由于目前化工廠從安全的角度考慮，同時(shí)目前各高校在學(xué)生實(shí)習(xí)方面的投入并不令人滿意，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)習(xí)的時(shí)間不長、實(shí)習(xí)認(rèn)識不深，只能完成部分工段或設(shè)備的學(xué)習(xí).綜上可以看出，運(yùn)用目前傳統(tǒng)的教學(xué)模式授課，會存在以下問題：（1）教師單調(diào)地授課講解，內(nèi)容枯燥、抽象，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不夠，缺少獨(dú)立思考，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率不高；（2）化工設(shè)計(jì)與工程實(shí)際結(jié)合相當(dāng)緊密，依賴簡單的課堂教學(xué)，不能達(dá)到書本理論聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際的目的，因而無法有效地提高學(xué)生進(jìn)行化工設(shè)計(jì)和在以后工作中解決工業(yè)實(shí)際設(shè)計(jì)問題的能力；（3）由于條件的限制，高校很難開設(shè)化工設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)知化工設(shè)計(jì)的機(jī)會少之又少.因此，為了幫助學(xué)生順利進(jìn)行化工設(shè)計(jì)，達(dá)到教學(xué)目的也為了滿足用人單位的需要，并保持與化工現(xiàn)代教育的發(fā)展同步，化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)的改革和創(chuàng)新研究迫在眉睫［3］.

3　翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢

翻轉(zhuǎn)課堂或稱顛倒課堂（Flipped Class/Inverted Classroom），是2007年由兩位美國化學(xué)老師Jonathan Bergman和Aaron Sams首次嘗試，2011年“傳統(tǒng)教育的顛覆者”薩爾曼·可汗在TED大會演講報(bào)告時(shí)指出現(xiàn)代信息技術(shù)使課堂“翻轉(zhuǎn)”成為可能；翻轉(zhuǎn)課堂是將傳統(tǒng)的以課堂為核心的教學(xué)結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)過來，即讓學(xué)生在課前學(xué)習(xí)所需掌握的知識，在課堂上則對課前學(xué)習(xí)的知識進(jìn)一步掌握與深化的一種新型教學(xué)模式.與傳統(tǒng)課堂相比，翻轉(zhuǎn)課堂具有非常明顯的優(yōu)勢：（1）翻轉(zhuǎn)課堂突破了時(shí)間和空間的局限，可以隨時(shí)隨地、利用零散的時(shí)間學(xué)習(xí)，并且可以對難懂的知識點(diǎn)重復(fù)學(xué)習(xí)；（2）翻轉(zhuǎn)課堂革新了教學(xué)結(jié)構(gòu)：翻轉(zhuǎn)課堂由傳統(tǒng)的“先教后學(xué)”向“先學(xué)后教”轉(zhuǎn)變，能夠提高學(xué)習(xí)效率；由“以教導(dǎo)學(xué)”向““以學(xué)定教”轉(zhuǎn)變，從而拓展學(xué)生學(xué)習(xí)的深度和廣度；（3）翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，根據(jù)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和興趣以及學(xué)習(xí)時(shí)間的不同，因材施教、全面發(fā)展學(xué)生的素質(zhì).“翻轉(zhuǎn)課堂”不但實(shí)現(xiàn)了課堂的翻轉(zhuǎn)化，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了課堂的人性化［4-6］.目前，美國很多高校在課堂教學(xué)中正在逐步使用翻轉(zhuǎn)課堂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的教學(xué)模式，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂能夠更大程度地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、提高學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)助能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，并活躍課堂氛圍、提高知識的內(nèi)化速度，有利于激發(fā)學(xué)生積極性，讓他們更好的掌控自己的學(xué)習(xí)，并釋放更多的課堂時(shí)間，進(jìn)行有意義的互動(dòng).我們可以看到，翻轉(zhuǎn)課堂能夠解決化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中，涉及知識面寬、流程和設(shè)備抽象、設(shè)計(jì)過程復(fù)雜、計(jì)算量大、對相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)要求高等諸多問題，同時(shí)能夠通過視頻資料使學(xué)生更直觀地了解工業(yè)生產(chǎn)流程、設(shè)備及管道布置、廠址選擇規(guī)劃等內(nèi)容，并且更好地演示數(shù)據(jù)資料查找、相關(guān)計(jì)算過程等，成為化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革的必然選擇.將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于化工設(shè)計(jì)課程的教學(xué)，學(xué)生能夠更清晰的了解化工設(shè)計(jì)的意義、更扎實(shí)地掌握化工設(shè)計(jì)的內(nèi)容、培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)思考發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力以及團(tuán)隊(duì)分工討論協(xié)作的能力，必將培養(yǎng)出讓用人單位滿意的高素質(zhì)的化工設(shè)計(jì)專業(yè)人才.但是目前將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于化工設(shè)計(jì)課程的教學(xué)還需要解決幾個(gè)關(guān)鍵問題.

4　將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于化工設(shè)計(jì)課程的教學(xué)需要解決的問題

4.1教師的素質(zhì)

傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師是課堂的“主角”，講授知識、控制課堂的節(jié)奏，是講壇上的圣人（sage on the stage），而翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，教師變成從旁指導(dǎo)者（guide on the side），這并不意味著教師責(zé)任的降低.恰恰相反，在翻轉(zhuǎn)課堂模式中，學(xué)生在上課之前已提前對本節(jié)課內(nèi)容有一定的基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)和思考，那么在課堂上的任務(wù)不再是接受和聆聽，而是將對所需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行更為深入的探討與研究；教師在課堂上的角色是給予幫助、解疑釋惑.翻轉(zhuǎn)課堂使得教師從傳統(tǒng)課堂中的講授者變成了學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和設(shè)計(jì)者，花更多精力去理解學(xué)生的問題，引導(dǎo)學(xué)生去運(yùn)用知識，這對教師的教學(xué)能力有了更高要求；同時(shí)，在傳統(tǒng)教學(xué)方式中教師只需要掌握書本上涉及的知識和問題，課前準(zhǔn)備較為簡單，當(dāng)學(xué)生課前充分理解知識點(diǎn)并討論之后可能向教師提出更有深度的問題，需要教師在相關(guān)領(lǐng)域有更高深的建樹，才能更好地引導(dǎo)學(xué)生.翻轉(zhuǎn)課堂對教師的教學(xué)能力和學(xué)術(shù)能力都提出了更高的要求［7］.

4.2學(xué)生的態(tài)度

在長期形成的中國傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，學(xué)生在課堂上承擔(dān)被動(dòng)接受知識的任務(wù)，扮演的是“聽眾”、“受眾”的角色，習(xí)慣性接受知識，缺少獨(dú)立的思考和見解，更難有質(zhì)疑的想法，因而主觀能動(dòng)性難以激發(fā).而在翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式中，學(xué)生在課前通過學(xué)習(xí)書本、課件、及觀看微課視頻和查閱相關(guān)資料等資源，已經(jīng)對所學(xué)知識相當(dāng)掌握，在課堂上就不再是聽老師講授知識，而是與老師通過探討、交流、答疑等活動(dòng)完成知識的內(nèi)化、深化和細(xì)化.這種教學(xué)模式不僅提高了學(xué)習(xí)效率，同時(shí)也對培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力很有幫助.此外，在翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生可以按自己的速度來學(xué)習(xí)，滿足個(gè)性化地需求.但是，翻轉(zhuǎn)課題對學(xué)生的自學(xué)能力提出了更高的要求，如果學(xué)生不在翻轉(zhuǎn)課堂之前認(rèn)真學(xué)習(xí)、深入思考，那么翻轉(zhuǎn)課堂本身就沒有意義，還是會變成傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師滿堂灌地講解模式.另外，對于班級中有些不主動(dòng)學(xué)習(xí)的學(xué)生，翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)者也要采取相應(yīng)的措施，以免他們無所事事，最終一無所獲［8］.

4.3教學(xué)平臺

傳統(tǒng)教學(xué)模式只需要一間教室、一塊黑板或者一補(bǔ)投影儀，而翻轉(zhuǎn)課堂需要網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的完善，不僅需要視頻制作和播放的完善，還需要學(xué)生拓展學(xué)習(xí)的完善以及師生互動(dòng)平臺的完善.化工設(shè)計(jì)課程不僅涉及化學(xué)化工的知識，還涉及經(jīng)濟(jì)學(xué)、建筑學(xué)、材料學(xué)等學(xué)科的知識，相關(guān)平臺和知識的完善將為翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果保駕護(hù)航［9］.

翻轉(zhuǎn)教學(xué)由于能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)效率、拓展學(xué)生的視野、加深學(xué)生對知識點(diǎn)學(xué)習(xí)的深度，而受到全球的關(guān)注；作為化工專業(yè)的必修課，化工設(shè)計(jì)課程知識面寬、綜合性強(qiáng)，以傳統(tǒng)的教學(xué)模式授課，學(xué)生很難對課程有直觀、準(zhǔn)確的理解和掌握.將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)有于化工設(shè)計(jì)將能夠大大提高教學(xué)效果，但是在將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)之前，需要解決三個(gè)關(guān)鍵問題：第一，進(jìn)一步提高教師的教學(xué)能力和學(xué)術(shù)深度；第二，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，主動(dòng)學(xué)習(xí)；第三，加強(qiáng)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)平臺的建設(shè).將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于化工設(shè)計(jì)課程，將為社會供應(yīng)化工設(shè)計(jì)領(lǐng)域的高素質(zhì)人才，為推動(dòng)中國化工行業(yè)乃至社會的發(fā)展做出貢獻(xiàn).

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1673-260X（2016）07-0268-02

2016-03-25

安徽省教育廳的一般項(xiàng)目：模板法合成富鋰層狀氧化物正極材料及電化學(xué)性能研究（AQKJ2014B001）