宿 輝,原小寓，劉 英，肖 雪，王曉丹

(黑龍江工程學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150050)

隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，我國(guó)開(kāi)始實(shí)施“中國(guó)制造2025”“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)”等重大戰(zhàn)略，迫切需要培養(yǎng)大批“新工科”人才[1]?；瘜W(xué)是重要的自然科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科，推動(dòng)著人類歷史的發(fā)展與變革，無(wú)論古時(shí)鉆木取火、冶銅煉鐵，還是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)，處處都有化學(xué)的功績(jī)，當(dāng)今隨著科技迅猛發(fā)展，化學(xué)的作用愈發(fā)重要?！肮こ袒瘜W(xué)”是高等院校土木、車輛、機(jī)械、材料等非化學(xué)專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，密切聯(lián)系材料保護(hù)、食品檢驗(yàn)、環(huán)境污染等實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題講授化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、探究意識(shí)等，是適應(yīng)“新工科”人才培養(yǎng)的重要課程。但一方面“新工科”人才培養(yǎng)需要增加學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)，另一方面又面臨課時(shí)壓縮、現(xiàn)有教學(xué)模式單一等不足，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果及適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[2-3]。十八大以來(lái)，我國(guó)各類學(xué)校互聯(lián)網(wǎng)接入比例已超過(guò)90%，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”為解決二者矛盾，培養(yǎng)“新工科”人才提供了契機(jī)[4-5]。本文以“工程化學(xué)”為例，探討基于互聯(lián)網(wǎng)+，適合“新工科”理念的課程體系、教學(xué)模式的構(gòu)建，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+等技術(shù)，將教學(xué)資源共享、網(wǎng)絡(luò)化，將微課、翻轉(zhuǎn)課堂、手機(jī)app、微信群等引入教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使其自主學(xué)習(xí)、快樂(lè)學(xué)習(xí)，逐步把化學(xué)的知識(shí)理論規(guī)律與工程技術(shù)實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用化學(xué)的規(guī)律、原理，思考、分析、解釋環(huán)境、能源、材料、生命等領(lǐng)域的工程實(shí)踐問(wèn)題。

1 “新工科”簡(jiǎn)介

金融危機(jī)后，“再工業(yè)化”成為美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家提升競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要戰(zhàn)略，對(duì)我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，迫切需要培養(yǎng)大批新興工程科技人才。事實(shí)上，我國(guó)擁有世界上最大規(guī)模的工程教育。2016年，工科本科在校生達(dá)538萬(wàn)人，畢業(yè)生123萬(wàn)人[6-7]，但理論與實(shí)踐脫節(jié)，就業(yè)形勢(shì)并不樂(lè)觀。相對(duì)于傳統(tǒng)的工科人才，未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，更注重學(xué)科實(shí)用性、交叉性及綜合性的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。

“新工科”是我國(guó)工程教育改革的新探索，教育部先后出臺(tái)了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”——“新工科”建設(shè)三部曲，發(fā)布了《關(guān)于開(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知》《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》等文件[8]，推進(jìn)“新工科研究與實(shí)踐”項(xiàng)目實(shí)施。

2 “工程化學(xué)”在“新工科”人才培養(yǎng)中的地位和作用

教育部教育發(fā)展研究中心馬陸亭研究員認(rèn)為，新工科更加凸顯學(xué)科交叉與綜合的特點(diǎn)，以理科為基礎(chǔ)的工科具有“新工科”的特點(diǎn)。中科院院長(zhǎng)白春禮院士強(qiáng)調(diào)化學(xué)是最具有創(chuàng)新性的學(xué)科，引導(dǎo)著發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造，支撐了人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，引領(lǐng)了科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步，并發(fā)展出材料、食品、環(huán)境、生物等多個(gè)分支學(xué)科?！肮こ袒瘜W(xué)”是高等院校非化學(xué)專業(yè)低年級(jí)開(kāi)設(shè)的重要基礎(chǔ)課程，該課程從物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)出發(fā)，探討現(xiàn)代工程技術(shù)問(wèn)題，如食品安全與檢測(cè)、環(huán)境污染與保護(hù)、生命健康及延續(xù)、新能源開(kāi)發(fā)與利用、新材料制備與應(yīng)用等，深入淺出地介紹有現(xiàn)實(shí)和潛在應(yīng)用價(jià)值的化學(xué)知識(shí)，使學(xué)生在后續(xù)課程學(xué)習(xí)和未來(lái)工作中有意識(shí)地運(yùn)用化學(xué)的觀點(diǎn)去思考、分析和解決工程技術(shù)、社會(huì)現(xiàn)象中的相關(guān)問(wèn)題。對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、創(chuàng)造意識(shí)、學(xué)科交融，提高其工程素質(zhì)具有重要作用。

3 “工程化學(xué)”課程改革的思路和舉措

3.1 聯(lián)系高中化學(xué)，由淺入深，增加親近感

3.2 更新教學(xué)內(nèi)容，貼近生活、專業(yè)，培養(yǎng)人文情懷

“工程化學(xué)”是土木、車輛、機(jī)械、能源等非化學(xué)專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，但學(xué)生常會(huì)覺(jué)得離本專業(yè)較遠(yuǎn)，不重視或內(nèi)容枯燥，沒(méi)意思。因此要根據(jù)授課專業(yè)更新教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合“新工科”的內(nèi)涵和授課專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)課程基礎(chǔ)理論、基本應(yīng)用、知識(shí)拓展所占比例結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化，增加如下內(nèi)容：1)生活中的實(shí)例：通過(guò)對(duì)生活中的一些常見(jiàn)現(xiàn)象，提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生。例如講解稀溶液依數(shù)性時(shí)，提問(wèn)北方冬天戶外水缸為什么比醬缸易凍裂？樹(shù)木頂端葉片蔫了，為什么根部澆水即可？生理鹽水為什么要控制一定濃度等？先聽(tīng)學(xué)生的回答，再評(píng)價(jià)并通過(guò)化學(xué)原理加以解釋，從而激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心。2)科技發(fā)展前沿：引入專業(yè)發(fā)展的新成果、新發(fā)現(xiàn)，探討其中相關(guān)的化學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)化學(xué)學(xué)科對(duì)授課專業(yè)發(fā)展的重要作用，例如新能源工程、新汽車材料、安全工程監(jiān)控及橋梁防腐新技術(shù)等。將新知識(shí)、新技術(shù)融入教學(xué)之中，不但開(kāi)拓學(xué)生視野，同時(shí)讓其知道學(xué)好課程將為后續(xù)學(xué)習(xí)和工作奠定必要的化學(xué)基礎(chǔ)。3)人文素質(zhì)培養(yǎng)：結(jié)合科學(xué)家軼事及學(xué)科發(fā)展史，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。例如敢于質(zhì)疑，最終以氧為核心的燃燒學(xué)說(shuō)，推翻統(tǒng)治化學(xué)史100多年的燃素學(xué)說(shuō)的拉瓦錫；堅(jiān)持不懈、苦苦思索終完成科學(xué)勛業(yè)的門(mén)捷列夫；留學(xué)美國(guó)，學(xué)成后立志回國(guó)，把所學(xué)的知識(shí)獻(xiàn)給祖國(guó)制堿工業(yè)的侯德榜；熱愛(ài)教育事業(yè)，堅(jiān)持真理、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的楊石先等。通過(guò)一個(gè)個(gè)生動(dòng)形象的故事，培養(yǎng)學(xué)生不怕困難、勇于探索的精神和愛(ài)國(guó)、報(bào)國(guó)、敢于擔(dān)當(dāng)?shù)纳鐣?huì)責(zé)任感。

3.3 編寫(xiě)數(shù)字化教材，二維碼集成平臺(tái)突破空間、時(shí)間限制

教學(xué)內(nèi)容擴(kuò)展的同時(shí)，不可回避學(xué)時(shí)縮減的大趨勢(shì)，為此課題組編寫(xiě)了“工程化學(xué)”新數(shù)字化教材，利用教材、電腦、手機(jī)打造互動(dòng)性、操作性強(qiáng)的新數(shù)字媒體形式；引入二維碼集成平臺(tái)，使平面出版物更具可讀性，以有效吸引學(xué)生，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)和創(chuàng)新教育的有機(jī)整合。教材具有以下特點(diǎn)：1)注重化學(xué)理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，同時(shí)引入了化學(xué)發(fā)展的新思想、新成果。2)適應(yīng)少學(xué)時(shí)的需要，教學(xué)內(nèi)容注重“少而精”的原則，盡量做到由淺入深，敘述簡(jiǎn)潔。3)每章不設(shè)置教學(xué)要點(diǎn)、思考題與習(xí)題等，便于學(xué)生自學(xué)、自查。二維碼集成平臺(tái)整合圖片、文字、視頻、微課等多方化學(xué)資源，以解決出版物制作內(nèi)容多、占用空間大、授課時(shí)間有限等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)三維呈現(xiàn)、動(dòng)畫(huà)演示、實(shí)時(shí)交互等功能，給學(xué)生不受時(shí)間、空間限制的實(shí)時(shí)體驗(yàn)。通過(guò)精心設(shè)計(jì)，使原本白紙黑字的枯燥內(nèi)容變的有聲有色，生動(dòng)、靈活地展現(xiàn)在學(xué)生面前，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)可以不受課堂、書(shū)包、教師限制，隨時(shí)學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)習(xí)變得輕松有趣。教師可以減輕學(xué)時(shí)不足的壓力，填充更多內(nèi)容，因材施教，個(gè)性化培養(yǎng)。

3.4 拓展教學(xué)方式，靈活多元翻轉(zhuǎn)課堂

在教學(xué)過(guò)程中綜合運(yùn)用啟發(fā)式、問(wèn)題式、小組討論及翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。引入“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式。將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)+、微課等現(xiàn)代化手段引入課堂，利用“三塊屏”(電腦、手機(jī)、 PAD)形成可實(shí)時(shí)互動(dòng)、便于操作的新數(shù)字媒體教學(xué)形式。例如對(duì)于部分相對(duì)簡(jiǎn)單的內(nèi)容，如第六章材料與化學(xué)、材料與環(huán)境的部分章節(jié)等，可讓學(xué)生講、教師聽(tīng)，“翻轉(zhuǎn)課堂”。將學(xué)生分為多個(gè)學(xué)習(xí)小組，面對(duì)面建群，組員自主確定組長(zhǎng)。在組長(zhǎng)的組織下，各小組根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，查閱資料、制作PPT、輪流講課并做課程總結(jié)。學(xué)生間可以互動(dòng)提問(wèn)、討論、點(diǎn)評(píng)，教師做最終評(píng)價(jià)，并對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)再次強(qiáng)調(diào)。教師根據(jù)學(xué)生授課，組員點(diǎn)評(píng)，其他學(xué)生提問(wèn)情況給出成績(jī)?cè)u(píng)定，并記入平時(shí)成績(jī)。整個(gè)過(guò)程中學(xué)生沉浸在一種新奇和興奮中，相互討論、積極思考，老師成了“觀眾”，充分展現(xiàn)了課堂教學(xué)中學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用。

同時(shí)建設(shè)“工程化學(xué)”教學(xué)網(wǎng)站、微信群、QQ群等，在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)共享“工程化學(xué)”多媒體課件、動(dòng)畫(huà)視頻、教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)等教學(xué)資源，使學(xué)生更及時(shí)、有效地了解課程、學(xué)習(xí)課程，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源師生共享。教師還可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，發(fā)布科技前沿信息、課后習(xí)題詳解并進(jìn)行輔導(dǎo)答疑，與學(xué)生交流互動(dòng)。致力為學(xué)生提供一個(gè)交流便捷、豐富多彩、圖文并茂的教學(xué)平臺(tái)，使課內(nèi)教學(xué)和課外輔導(dǎo)互為補(bǔ)充, 共同促進(jìn)。

3.5 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，鼓勵(lì)提高動(dòng)手能力

“工程化學(xué)”是一門(mén)理論與實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)的基礎(chǔ)課程，提高理論的教學(xué)效果，離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的輔助。有人認(rèn)為化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染環(huán)境、消耗試劑并有安全隱患而縮減開(kāi)出比例，這是欠考慮的。本文認(rèn)為在保證實(shí)驗(yàn)安全的前提下，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、真實(shí)操作，探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的理論知識(shí)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為提升，全面提高學(xué)生動(dòng)手能力為目的。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以來(lái)源于教材，也可以來(lái)源于教師的科研項(xiàng)目，例如對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)“低碳鋼表面Ni-P化學(xué)鍍層制備”“鋼中Mn含量測(cè)定”等實(shí)驗(yàn)，介紹提高金屬耐蝕性的化學(xué)工藝；對(duì)于車輛專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)“乙醇汽油的制備及辛烷值測(cè)定”等，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生的興趣，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)由“驗(yàn)證已有實(shí)驗(yàn)”到“設(shè)計(jì)未知實(shí)驗(yàn)”的本質(zhì)轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)束語(yǔ)

“新工科”建設(shè)是應(yīng)對(duì)新經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)、服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來(lái)發(fā)展的必由之路，是當(dāng)前高等工程教育改革的時(shí)代使命?；ヂ?lián)網(wǎng)+的快速發(fā)展，為“新工科”人才培養(yǎng)提供了更多的契機(jī)，本文基于互聯(lián)網(wǎng)+，秉承“新工科”理念，以培養(yǎng)新工科人才為目的，探討了交叉廣泛、創(chuàng)新性強(qiáng)、密切聯(lián)系工程應(yīng)用但卻常被忽視的，大學(xué)通識(shí)教育課程“工程化學(xué)”教學(xué)模式的構(gòu)建，在一定程度上豐富了教學(xué)內(nèi)容，拓展了教學(xué)方式，活躍了課堂氣氛，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，有利于培養(yǎng)立足未來(lái)，開(kāi)拓創(chuàng)新，復(fù)合型、高素質(zhì)的 “新工科”人才。