宿 輝,原小寓，劉 英，肖 雪，王曉丹

(黑龍江工程學院 材料與化學工程學院，黑龍江 哈爾濱 150050)

隨著國際競爭的日益激烈，我國開始實施“中國制造2025”“網(wǎng)絡強國”等重大戰(zhàn)略，迫切需要培養(yǎng)大批“新工科”人才[1]。化學是重要的自然科學基礎學科，推動著人類歷史的發(fā)展與變革，無論古時鉆木取火、冶銅煉鐵，還是現(xiàn)代工業(yè)生產、國防建設，處處都有化學的功績，當今隨著科技迅猛發(fā)展，化學的作用愈發(fā)重要?！肮こ袒瘜W”是高等院校土木、車輛、機械、材料等非化學專業(yè)重要的基礎課程，密切聯(lián)系材料保護、食品檢驗、環(huán)境污染等實際應用問題講授化學基礎知識、基本理論和基本技能，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維、探究意識等，是適應“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)需要增加學生的化學素養(yǎng)，另一方面又面臨課時壓縮、現(xiàn)有教學模式單一等不足，學生學習的積極性不高，嚴重影響了教學效果及適應新經(jīng)濟的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[2-3]。十八大以來，我國各類學?；ヂ?lián)網(wǎng)接入比例已超過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[4-5]。本文以“工程化學”為例，探討基于互聯(lián)網(wǎng)+，適合“新工科”理念的課程體系、教學模式的構建，通過互聯(lián)網(wǎng)+等技術，將教學資源共享、網(wǎng)絡化，將微課、翻轉課堂、手機app、微信群等引入教學，調動學生學習的積極性，使其自主學習、快樂學習，逐步把化學的知識理論規(guī)律與工程技術實踐結合起來，運用化學的規(guī)律、原理，思考、分析、解釋環(huán)境、能源、材料、生命等領域的工程實踐問題。

1 “新工科”簡介

金融危機后，“再工業(yè)化”成為美國等發(fā)達國家提升競爭優(yōu)勢的重要戰(zhàn)略，對我國的工業(yè)化進程將產生嚴重影響。為主動應對新一輪科技革命與產業(yè)變革，迫切需要培養(yǎng)大批新興工程科技人才。事實上，我國擁有世界上最大規(guī)模的工程教育。2016年，工科本科在校生達538萬人，畢業(yè)生123萬人[6-7]，但理論與實踐脫節(jié)，就業(yè)形勢并不樂觀。相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產業(yè)和新經(jīng)濟需要的是工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力，更注重學科實用性、交叉性及綜合性的高素質復合型“新工科”人才。

“新工科”是我國工程教育改革的新探索，教育部先后出臺了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”——“新工科”建設三部曲，發(fā)布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》等文件[8]，推進“新工科研究與實踐”項目實施。

2 “工程化學”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為，新工科更加凸顯學科交叉與綜合的特點，以理科為基礎的工科具有“新工科”的特點。中科院院長白春禮院士強調化學是最具有創(chuàng)新性的學科，引導著發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造，支撐了人類社會可持續(xù)發(fā)展，引領了科學與技術進步，并發(fā)展出材料、食品、環(huán)境、生物等多個分支學科?！肮こ袒瘜W”是高等院校非化學專業(yè)低年級開設的重要基礎課程，該課程從物質的組成、結構和性質出發(fā)，探討現(xiàn)代工程技術問題，如食品安全與檢測、環(huán)境污染與保護、生命健康及延續(xù)、新能源開發(fā)與利用、新材料制備與應用等，深入淺出地介紹有現(xiàn)實和潛在應用價值的化學知識，使學生在后續(xù)課程學習和未來工作中有意識地運用化學的觀點去思考、分析和解決工程技術、社會現(xiàn)象中的相關問題。對培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、創(chuàng)造意識、學科交融，提高其工程素質具有重要作用。

3 “工程化學”課程改革的思路和舉措

3.1 聯(lián)系高中化學，由淺入深，增加親近感

3.2 更新教學內容，貼近生活、專業(yè)，培養(yǎng)人文情懷

“工程化學”是土木、車輛、機械、能源等非化學專業(yè)重要的基礎課程，但學生常會覺得離本專業(yè)較遠，不重視或內容枯燥，沒意思。因此要根據(jù)授課專業(yè)更新教學內容。結合“新工科”的內涵和授課專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，對課程基礎理論、基本應用、知識拓展所占比例結構進行調整、優(yōu)化，增加如下內容：1)生活中的實例：通過對生活中的一些常見現(xiàn)象，提出問題，引導學生。例如講解稀溶液依數(shù)性時，提問北方冬天戶外水缸為什么比醬缸易凍裂？樹木頂端葉片蔫了，為什么根部澆水即可？生理鹽水為什么要控制一定濃度等？先聽學生的回答，再評價并通過化學原理加以解釋，從而激發(fā)學生的興趣和好奇心。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)，探討其中相關的化學內容，強調化學學科對授課專業(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等。將新知識、新技術融入教學之中，不但開拓學生視野，同時讓其知道學好課程將為后續(xù)學習和工作奠定必要的化學基礎。3)人文素質培養(yǎng)：結合科學家軼事及學科發(fā)展史，提高學生綜合素質。例如敢于質疑，最終以氧為核心的燃燒學說，推翻統(tǒng)治化學史100多年的燃素學說的拉瓦錫；堅持不懈、苦苦思索終完成科學勛業(yè)的門捷列夫；留學美國，學成后立志回國，把所學的知識獻給祖國制堿工業(yè)的侯德榜；熱愛教育事業(yè)，堅持真理、嚴謹治學的楊石先等。通過一個個生動形象的故事，培養(yǎng)學生不怕困難、勇于探索的精神和愛國、報國、敢于擔當?shù)纳鐣熑胃小?/p>

3.3 編寫數(shù)字化教材，二維碼集成平臺突破空間、時間限制

教學內容擴展的同時，不可回避學時縮減的大趨勢，為此課題組編寫了“工程化學”新數(shù)字化教材，利用教材、電腦、手機打造互動性、操作性強的新數(shù)字媒體形式；引入二維碼集成平臺，使平面出版物更具可讀性，以有效吸引學生，實現(xiàn)傳統(tǒng)和創(chuàng)新教育的有機整合。教材具有以下特點：1)注重化學理論學習的同時，強調化學知識的應用，同時引入了化學發(fā)展的新思想、新成果。2)適應少學時的需要，教學內容注重“少而精”的原則，盡量做到由淺入深，敘述簡潔。3)每章不設置教學要點、思考題與習題等，便于學生自學、自查。二維碼集成平臺整合圖片、文字、視頻、微課等多方化學資源，以解決出版物制作內容多、占用空間大、授課時間有限等問題，實現(xiàn)三維呈現(xiàn)、動畫演示、實時交互等功能，給學生不受時間、空間限制的實時體驗。通過精心設計，使原本白紙黑字的枯燥內容變的有聲有色，生動、靈活地展現(xiàn)在學生面前，提高學生學習的興趣，同時可以不受課堂、書包、教師限制，隨時學習，自主學習，讓學習變得輕松有趣。教師可以減輕學時不足的壓力，填充更多內容，因材施教，個性化培養(yǎng)。

3.4 拓展教學方式，靈活多元翻轉課堂

在教學過程中綜合運用啟發(fā)式、問題式、小組討論及翻轉課堂等多種教學方法，充分調動學生學習的積極性。引入“翻轉課堂”的教學模式。將網(wǎng)絡教學、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、 PAD)形成可實時互動、便于操作的新數(shù)字媒體教學形式。例如對于部分相對簡單的內容，如第六章材料與化學、材料與環(huán)境的部分章節(jié)等，可讓學生講、教師聽，“翻轉課堂”。將學生分為多個學習小組，面對面建群，組員自主確定組長。在組長的組織下，各小組根據(jù)教學內容，查閱資料、制作PPT、輪流講課并做課程總結。學生間可以互動提問、討論、點評，教師做最終評價，并對關鍵知識點再次強調。教師根據(jù)學生授課，組員點評，其他學生提問情況給出成績評定，并記入平時成績。整個過程中學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)了課堂教學中學生的主體作用和教師的主導作用。

同時建設“工程化學”教學網(wǎng)站、微信群、QQ群等，在網(wǎng)絡平臺共享“工程化學”多媒體課件、動畫視頻、教學大綱、實驗指導書等教學資源，使學生更及時、有效地了解課程、學習課程，實現(xiàn)教學資源師生共享。教師還可通過網(wǎng)絡教學平臺，發(fā)布科技前沿信息、課后習題詳解并進行輔導答疑，與學生交流互動。致力為學生提供一個交流便捷、豐富多彩、圖文并茂的教學平臺，使課內教學和課外輔導互為補充, 共同促進。

3.5 優(yōu)化實驗項目，鼓勵提高動手能力

“工程化學”是一門理論與實驗密切相關的基礎課程，提高理論的教學效果，離不開實驗過程的輔助。有人認為化學實驗污染環(huán)境、消耗試劑并有安全隱患而縮減開出比例，這是欠考慮的。本文認為在保證實驗安全的前提下，應該鼓勵學生走進實驗室，設計實驗方案、真實操作，探究實驗現(xiàn)象背后的理論知識。實驗內容以驗證性實驗為基礎，綜合性、設計性實驗為提升，全面提高學生動手能力為目的。實驗項目可以來源于教材，也可以來源于教師的科研項目，例如對機械專業(yè)學生開設“低碳鋼表面Ni-P化學鍍層制備”“鋼中Mn含量測定”等實驗，介紹提高金屬耐蝕性的化學工藝；對于車輛專業(yè)的學生開設“乙醇汽油的制備及辛烷值測定”等，提高學生工程實踐能力，激發(fā)學生的興趣，促進實驗教學由“驗證已有實驗”到“設計未知實驗”的本質轉變。

4 結束語

“新工科”建設是應對新經(jīng)濟挑戰(zhàn)、服務國家戰(zhàn)略、滿足產業(yè)需求和面向未來發(fā)展的必由之路，是當前高等工程教育改革的時代使命?；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，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、密切聯(lián)系工程應用但卻常被忽視的，大學通識教育課程“工程化學”教學模式的構建，在一定程度上豐富了教學內容，拓展了教學方式，活躍了課堂氣氛，提高了學生學習的積極性和主動性，有利于培養(yǎng)立足未來，開拓創(chuàng)新，復合型、高素質的 “新工科”人才。