潘夢 龐雅慧 霍朝飛 李興揚 石萍萍 楊仁春

摘 要：針對理工科專業(yè)課教學(xué)過程中普遍存在的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足等問題，基于問題導(dǎo)向教學(xué)法，創(chuàng)建出了懸疑課堂教學(xué)模式，并在化工熱力學(xué)課程中進行了深入應(yīng)用。實踐表明，在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)設(shè)置引人入勝的疑問能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在課堂教學(xué)過程中層層引疑設(shè)疑、構(gòu)筑懸念能夠讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到保持，最終可以實現(xiàn)灌輸教學(xué)向啟發(fā)教學(xué)、枯燥課堂向魅力課堂的轉(zhuǎn)變。課堂教學(xué)的改革創(chuàng)新促進了教學(xué)質(zhì)量的大幅度提升，取得了顯著的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：化工熱力學(xué)；教學(xué)改革；學(xué)習(xí)興趣；問題導(dǎo)向；懸疑課堂

中圖分類號：G642.4 ?文獻標(biāo)識碼：A ?文章編號：1673-260X（2023）07-0075-03

隨著我國高等教育的大規(guī)模發(fā)展，高校人才培養(yǎng)質(zhì)量問題已經(jīng)成為社會各界關(guān)注的焦點[1]。課堂教學(xué)作為高校本科人才培養(yǎng)的主渠道、主陣地、主戰(zhàn)場，對本科人才培養(yǎng)質(zhì)量起著決定性的作用[2]。然而，當(dāng)前大學(xué)課堂的教學(xué)現(xiàn)狀卻不容樂觀，特別是在非重點院校，學(xué)生上課不認真聽課的現(xiàn)象較為常見，遲到、早退，甚至逃課的現(xiàn)象也時有發(fā)生[3]。因此，推進本科課堂教學(xué)改革，提升課堂教學(xué)質(zhì)量目前顯得格外重要，是保證高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵[4]。

孔子曰：知之者不如好之者，好之者不如樂之者。正所謂興趣是最好的老師，提升課堂教學(xué)質(zhì)量的首要任務(wù)應(yīng)是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[5]。學(xué)生只有對教學(xué)內(nèi)容有了興趣才會產(chǎn)生強大的內(nèi)在學(xué)習(xí)動力，才容易保持高效的學(xué)習(xí)狀態(tài)，從而最終獲得較好的學(xué)習(xí)效果[6]。但是，對于大多數(shù)理工科專業(yè)課，其內(nèi)容枯燥，學(xué)習(xí)難度大，若教師仍采用傳統(tǒng)教法，學(xué)生很難產(chǎn)生強烈的學(xué)習(xí)興趣[7]。例如，化工熱力學(xué)課程是化工類專業(yè)本科生必修的核心專業(yè)課程，課程具有理論性強、抽象概念多、公式多且推導(dǎo)過程復(fù)雜等特點[8]。在我校以往的教學(xué)過程中，學(xué)生普遍反映該課程枯燥乏味、學(xué)習(xí)難度大，對課程內(nèi)容缺乏學(xué)習(xí)興趣，從而導(dǎo)致課堂教學(xué)效果欠佳。

為提高學(xué)生學(xué)習(xí)理工科專業(yè)課的興趣，我國教育工作者進行了大量的教學(xué)改革研究與實踐，探索出了眾多有益的舉措[9-12]。例如，在課堂上引入現(xiàn)代化教育手段，將教學(xué)內(nèi)容與生活生產(chǎn)實際相結(jié)合等。在這些改革措施中，采用問題導(dǎo)向教學(xué)法教學(xué)是提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)興趣最常用的方法[10-12]。問題導(dǎo)向教學(xué)法是一種啟發(fā)式教學(xué)方法，其核心思想是教師將教學(xué)內(nèi)容以問題的形式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生在探索、解決問題的過程中掌握知識、提高能力、增強素質(zhì)。

筆者在化工熱力學(xué)課程教學(xué)過程中對問題導(dǎo)向教學(xué)法進行了多年的應(yīng)用探索，并在此基礎(chǔ)上開展了進一步的改革創(chuàng)新，構(gòu)建出了懸疑課堂的教學(xué)模式，取得了顯著的教學(xué)效果。本文將以化工熱力學(xué)課程為例，對懸疑課堂教學(xué)模式進行詳細論述，以期為其它理工科專業(yè)課程提供參考。

1 懸疑課堂整體構(gòu)建思路

基于“學(xué)起于思，思源于疑”的觀點，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，我們在課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后復(fù)習(xí)三個環(huán)節(jié)中均設(shè)置若干疑問，以問題激發(fā)興趣、驅(qū)動思考、促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)。在課前以課前作業(yè)的形式布置疑問，借助疑問驅(qū)動預(yù)習(xí)；在課后以課后作業(yè)的形式留下疑問，讓學(xué)生在自我探疑的過程中鞏固復(fù)習(xí)。特別是在課堂教學(xué)過程中，在堅持問題導(dǎo)向的基礎(chǔ)上，我們提出了引人入勝、層層設(shè)疑、環(huán)環(huán)相扣、步步懸念的創(chuàng)新理念。這其中包含兩個方面的特點。一方面是引人入勝，也就是在課堂導(dǎo)入部分融入生活實例或熱點新聞，在這些實際案例中發(fā)現(xiàn)問題，由問題引出教學(xué)主題，從而激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面是層層設(shè)疑、環(huán)環(huán)相扣、步步懸念，也就是在講授教學(xué)內(nèi)容的過程中，借助邏輯關(guān)聯(lián)巧妙地步步引疑、設(shè)疑、構(gòu)筑懸念，以疑問驅(qū)動教學(xué)，用懸念讓學(xué)生保持興趣，在層層探疑、解疑的過程中傳授知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)。最終，在化工熱力學(xué)課程教學(xué)過程中構(gòu)建出懸疑課堂教學(xué)模式。

2 化工熱力學(xué)懸疑課堂教學(xué)實例

為進一步闡述懸疑課堂教學(xué)模式，我們以課程第2章中“純物質(zhì)p-T相圖及超臨界流體”和第6章中“熱泵及其應(yīng)用”這兩節(jié)內(nèi)容為例進行具體說明。在講授這兩節(jié)內(nèi)容時，教學(xué)過程分為了課前預(yù)習(xí)、課堂導(dǎo)入、知識講解、知識升華、知識應(yīng)用、課堂練習(xí)、課堂小結(jié)、課后思考共8個環(huán)節(jié)。在課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，兩節(jié)內(nèi)容均布置了2個疑問，借助疑問驅(qū)動學(xué)生預(yù)習(xí)?！凹兾镔|(zhì)p-T相圖及超臨界流體”這一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)是：（1）掌握純物質(zhì)的p-T相圖的基本概念和分布規(guī)律，（2）掌握臨界點及超臨界流體的定義和特性，（3）能夠應(yīng)用純物質(zhì)p-T相圖分析基礎(chǔ)的工程問題。在講解這一節(jié)內(nèi)容時，我們由“在治療新冠肺炎的過程中哪種醫(yī)療物質(zhì)用量最大？”這一問題引出氧氣，再由“醫(yī)用氧氣是如何制得的？”引出空氣深冷分離技術(shù)，講解完空氣深冷分離的基本原理后進一步提出疑問：空氣深冷分離時溫度壓力如何選擇，以什么為標(biāo)準？由該問題引出本節(jié)課的教學(xué)主題，從而完成課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)。在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)將教學(xué)主題與治療新冠肺炎的氧氣相關(guān)聯(lián)能夠很好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在知識講解環(huán)節(jié)，我們以“相圖是分布圖還是變化趨勢圖？”“相圖中各元素的含義是什么？”這兩個問題為開端，在帶領(lǐng)學(xué)生解疑的過程中讓學(xué)生掌握相圖的基本概念。緊接著我們繼續(xù)提出疑問：為什么物質(zhì)在不同的溫度、壓力下會處于不同的狀態(tài)？為什么單相為面、兩相共存為線、三相共存為點？在解答這兩個疑問的過程中讓學(xué)生理解相圖。然后我們圍繞相圖的特點進一步提出疑問：相圖中右上角空白區(qū)域是什么？為什么氣相區(qū)會有汽、氣之分？在解疑的過程中讓學(xué)生掌握超臨界流體的概念?；诔R界流體的概念，我們繼續(xù)提問：超臨界流體有什么特點？在帶領(lǐng)學(xué)生解疑的過程中讓學(xué)生理解超臨界流體，從而完成了知識講解環(huán)節(jié)。在知識升華環(huán)節(jié)，我們基于相圖的基本概念提出疑問：物質(zhì)的相態(tài)分布滿足相圖的規(guī)律，那我們的人生狀態(tài)分布滿足什么規(guī)律呢？在解疑的過程中以物比人，不僅強化學(xué)生對知識的理解，而且培養(yǎng)其奮斗精神。緊接著我們回到課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)提出的問題：空氣深冷分離時溫度壓力應(yīng)該如何選擇？在引導(dǎo)學(xué)生探疑、解疑的過程中培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識分析實際問題的能力。同時，基于該問題答案中的關(guān)鍵點——超臨界流體，我們進一步提出疑問：超臨界流體還有什么用途？在解疑的過程中開拓學(xué)生眼界，強化高階思維能力。接下來的課堂練習(xí)和課堂小結(jié)環(huán)節(jié)均由問題引導(dǎo)，讓學(xué)生在解疑的過程中鞏固知識、提升能力。課堂的最后留下疑問：CO2加氫轉(zhuǎn)化一般在高溫、高壓條件下進行，請查閱文獻確定是否有在超臨界狀態(tài)下研究該反應(yīng)的報道？超臨界狀態(tài)對該反應(yīng)有什么影響？讓學(xué)生在課后探疑的過程中鞏固復(fù)習(xí)，同時提升創(chuàng)新思維能力。課堂教學(xué)總流程如圖1所示。

“熱泵及其應(yīng)用”這一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)是：（1）掌握熱泵的概念和工作原理，（2）掌握理想熱泵的能量分析方法，（3）能夠運用熱泵相關(guān)知識分析實際應(yīng)用問題。課堂教學(xué)總流程如圖2所示。我們由“冬季取暖使用電暖器和空調(diào)哪個更經(jīng)濟、更節(jié)能？”這一與日常生活息息相關(guān)的問題引出教學(xué)主題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在知識講解環(huán)節(jié)，學(xué)生在探究“熱泵是什么？”“熱泵與換熱器有什么區(qū)別？”這兩個疑問的過程中能夠掌握熱泵的概念，在探究“熱泵依據(jù)什么原理輸送熱？與熱力學(xué)第二定律矛盾嗎？”這個疑問的過程中能夠理解熱泵的工作原理，在探究“熱泵經(jīng)濟嗎？”“常見熱泵的熱源有哪些？”“熱泵在運行過程中節(jié)能嗎？”“制冷系數(shù)如何獲得？”這幾個疑問的過程中能夠?qū)W到理想熱泵的能量分析方法。需要注意的是，這些疑問并不是相互獨立的，而是具有層層遞進的邏輯關(guān)系。例如，在解答“熱泵是什么？”這個問題時我們強調(diào)熱泵是輸送熱量的設(shè)備。那么，借助邏輯聯(lián)系，可以進一步提出疑問：同樣是輸送熱量的設(shè)備，熱泵與以前學(xué)的換熱器有什么區(qū)別？在探究這個問題的過程中，我們強調(diào)了熱泵是由低溫向高溫輸送熱量的設(shè)備?；谶壿嬎伎迹苋菀紫氲剑旱蜏叵蚋邷剌斔蜔崃渴窃趺磳崿F(xiàn)的？與熱力學(xué)第二定律矛盾嗎？正是借助這樣的邏輯關(guān)系，我們在課堂上層層引疑設(shè)疑、構(gòu)筑懸念，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到保持。接下來的知識升華環(huán)節(jié)也是由遞進的疑問做引導(dǎo)。緊接著我們回到課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)提出的問題：電暖器與空調(diào)比較，采用哪種方式取暖更經(jīng)濟、更節(jié)能？在引導(dǎo)學(xué)生探疑、解疑的過程中培養(yǎng)學(xué)生運用熱泵相關(guān)知識分析實際應(yīng)用問題的能力。同時，通過進一步的疑問設(shè)置，引導(dǎo)學(xué)生主動探索、拓寬知識。接下來的課堂練習(xí)和課堂小結(jié)環(huán)節(jié)也均由問題引導(dǎo)。在課堂的最后留下疑問：青藏鐵路建設(shè)過程中使用的“熱棒”是熱泵嗎？其與熱泵有什么區(qū)別和聯(lián)系？讓學(xué)生在課后探疑的過程中學(xué)會舉一反三，不僅鞏固知識，而且鍛煉高階思維。課堂教學(xué)模式詳見圖2。

3 化工熱力學(xué)懸疑課堂建設(shè)成效

懸疑課堂教學(xué)模式極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化工熱力學(xué)課程的興趣，取得了顯著的教學(xué)效果。在增加期末考試綜合題比例，增大考試難度的前提下，學(xué)生的期末考試平均成績（17級）相比于課程改革前（16級）提高了5.6分。更重要的是，學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)風(fēng)氣有了很大的改善。在近三年的授課過程中，超80%的學(xué)生積極參與了課堂互動，超50%的學(xué)生參加了與課程內(nèi)容相關(guān)的學(xué)科競賽，超20%的學(xué)生獲得了省級及以上學(xué)科競賽獎項。此外，懸疑課堂教學(xué)模式也受到了我校師生的廣泛好評。在近三年學(xué)院組織的教學(xué)信息問卷調(diào)查中，本課程的整體滿意度全部超95%，課程主講教師的評教成績也連續(xù)兩年位居全學(xué)院第一名。課程先后獲批校級金課、校級課程思政示范課、省級教學(xué)示范課、校級一流課程。基于懸疑課堂教學(xué)模式建設(shè)經(jīng)驗，課程教學(xué)團隊近三年獲得了包括省級高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽三等獎、校級教師教學(xué)創(chuàng)新大賽一等獎、校級青年教師基本功大賽一等獎在內(nèi)的各類校級及以上教學(xué)競賽獎項8項。

4 結(jié)語

經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，筆者提出的懸疑課堂教學(xué)模式日漸成熟，在課堂教學(xué)過程中發(fā)揮的作用日益凸顯，有效解決了理工科專業(yè)課教學(xué)過程中學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足的問題，實現(xiàn)了灌輸教學(xué)向啟發(fā)教學(xué)、枯燥課堂向魅力課堂的轉(zhuǎn)變，取得了顯著的教學(xué)效果。相關(guān)課堂教學(xué)改革的經(jīng)驗值得其它理工科專業(yè)課程借鑒參考。

參考文獻：

〔1〕張大良.提高人才培養(yǎng)質(zhì)量 做實“三個融合”[J].中國高教研究，2020，11（03）：1-3.

〔2〕葛騰飛.新時期經(jīng)濟學(xué)類本科課堂教學(xué)改革與實踐[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2022， 39（02）：77-79.

〔3〕朱西存，趙庚星，李新舉，等.提高大學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量的探討[J].教育教學(xué)論壇，2018，9（23）：148-149.

〔4〕鄭鋒.基于教學(xué)改革實踐的課堂革命[J].中國大學(xué)教學(xué)，2020，14（10）：17-20.

〔5〕陳曉華，崔琳.培養(yǎng)大學(xué)生學(xué)習(xí)興趣 提高本科教學(xué)質(zhì)量[J].教育探索，2010，6（03）：94-96.

〔6〕尹存燕，劉奇志，陳家駿.激發(fā)學(xué)生編程興趣的程序設(shè)計實驗教學(xué)實踐[J].計算機教育，2018，27（03）：81-83.

〔7〕陳國艷，陳小磚，張安超，等.理工類大學(xué)工科專業(yè)課教學(xué)方法探析[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2019，7（19）：71-73.

〔8〕李俊英，馬烽，郭寧，等.化工熱力學(xué)課堂教學(xué)的有效組織[J].化工高等教育，2020，37（05）：118-122.

〔9〕田怡.提高學(xué)生對“化工原理”學(xué)習(xí)興趣的探索[J].樂山師范學(xué)院學(xué)報，2015，30（04）：122-125+132.

〔10〕賴紹聰.有效構(gòu)建以問題為導(dǎo)向的課堂教學(xué)范式[J].中國大學(xué)教學(xué)，2021，21（09）：17-21.

〔11〕李衛(wèi)宏，周惠燕，王芙蓉.化工原理問題導(dǎo)向式線上教學(xué)的探索與實踐[J].化學(xué)教育（中英文），2021，42（02）：24-29.

〔12〕景慧麗，趙偉舟，王惠珍，等.問題牽引式教學(xué)法在“方向?qū)?shù)”教學(xué)中的應(yīng)用[J].首都師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，23（06）：13-17.