楊云霞,施衛(wèi)忠,張紅梅,王彥卿
(鹽城師范學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,江蘇 鹽城 224007)
師范生是大學(xué)培養(yǎng)體系中的重要群體,是未來(lái)教師的預(yù)備者,將來(lái)的就業(yè)目標(biāo)是到各級(jí)各類學(xué)?;蚪逃龣C(jī)構(gòu)從事專業(yè)教學(xué)工作,是基礎(chǔ)教育的中流砥柱。師范生的培養(yǎng)教學(xué)體系要求學(xué)生掌握基本知識(shí)和理論的同時(shí),要及時(shí)掌握學(xué)科發(fā)展趨勢(shì),培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)和綜合能力[1]。在當(dāng)前化工行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重中之重的背景下,化學(xué)師范類學(xué)生對(duì)化工行業(yè)的學(xué)習(xí),是通識(shí)教育的理念需求,也有助于師范類學(xué)生增強(qiáng)對(duì)化工行業(yè)的自信,強(qiáng)化新師范教育內(nèi)涵建設(shè),深入貫徹至后續(xù)人才培養(yǎng)中[2]。
化工基礎(chǔ)是鹽城師范學(xué)院為化學(xué)師范生開(kāi)設(shè)的一門(mén)必修專業(yè)課,與應(yīng)用化工專業(yè)化工原理相對(duì)應(yīng),旨在讓化學(xué)師范類學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)及教育科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建全面的知識(shí)結(jié)構(gòu),拓展化學(xué)工業(yè)與工程學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容,掌握化學(xué)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì),增強(qiáng)學(xué)科素養(yǎng),提升適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的能力。然而,目前化工基礎(chǔ)在教學(xué)體系部分存在諸多問(wèn)題,需要緊跟時(shí)代與教育改革的需求,融入新時(shí)代工程教育人才培養(yǎng)方式與理念[3]。因此,結(jié)合化學(xué)師范生專業(yè)特點(diǎn)與新工科改革精神,本文引入項(xiàng)目式教學(xué)方法,將化工基礎(chǔ)知識(shí)與真實(shí)情境結(jié)合,以學(xué)生為中心,進(jìn)行一定的教學(xué)體系探索與建議,有效落實(shí)教師與學(xué)生的任務(wù),融入課程思政,增強(qiáng)學(xué)生的工程理念與實(shí)踐能力,將化學(xué)化工重要性概念深入骨髓,為培養(yǎng)多層次化學(xué)與化工人才打好基礎(chǔ)。
化工基礎(chǔ)是高校為非化工類專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的有關(guān)化學(xué)工業(yè)與化學(xué)工程學(xué)原理的專業(yè)課程。對(duì)于鹽城師范學(xué)院來(lái)說(shuō),化工基礎(chǔ)是一門(mén)具有專業(yè)性和工程性的專業(yè)理論課,是化學(xué)師范生人才培養(yǎng)體系中的難點(diǎn)?;せA(chǔ)課程聚焦于“三傳一反”(動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、化學(xué)反應(yīng)),解析化工生產(chǎn)中的各種單元操作(流體輸送、傳熱、吸收、精餾)[4]。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,化學(xué)師范生缺少工程概念,內(nèi)心抵抗工程學(xué)科知識(shí);在教學(xué)部分,老師按照化工原理體系教學(xué),導(dǎo)致化工基礎(chǔ)課程中存在諸多問(wèn)題。
在目前教學(xué)及教材改革創(chuàng)新背景下,要求教學(xué)不僅要讓學(xué)生掌握書(shū)本理論知識(shí)和應(yīng)用前景,還要獲取與時(shí)代共進(jìn)步的價(jià)值觀。教材是課程物化形態(tài)與文本素材之一,這也就要求課程所用教材及課程內(nèi)容均具有時(shí)效性。鹽城師范學(xué)院化學(xué)(師范)專業(yè)化工基礎(chǔ)所用的教材是2002年6月清華大學(xué)出版社出版的圖書(shū),第二版于2012年進(jìn)行了相關(guān)修訂,但隨著化工行業(yè)與經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,其教材內(nèi)容過(guò)舊,通過(guò)及時(shí)更新,教學(xué)改革才具有實(shí)踐意義。
化工基礎(chǔ)是一門(mén)典型的工科課程,其課程重點(diǎn)內(nèi)容為化工傳遞過(guò)程及反應(yīng)工程原理,將流體流動(dòng)、傳熱、吸收和精餾等單元操作進(jìn)行解析,涉及各種設(shè)備、操作參數(shù)、物料衡算、能量衡算等理論知識(shí),且課程教材中基本以模式圖代替實(shí)際工程用圖,所涉及的儀器種類較多,內(nèi)部結(jié)構(gòu)很難解釋清楚,缺少真實(shí)感。對(duì)于化學(xué)師范生來(lái)說(shuō),前期僅學(xué)習(xí)過(guò)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、大學(xué)物理等偏工科課程,與化學(xué)傳統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)課四大化學(xué)課程相比,化工基礎(chǔ)是一門(mén)理論性及綜合性的課程,化學(xué)師范生普遍認(rèn)為難度過(guò)高。
化工基礎(chǔ)在師范院校的教學(xué)也是相當(dāng)于化工原理課程的簡(jiǎn)化版,教師教學(xué)模式仍然以常規(guī)ppt授課為主,上課所講授的內(nèi)容復(fù)雜,課程任務(wù)繁重冗雜,許多公式推導(dǎo)過(guò)程,課堂氛圍一般,學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)比較困難。化工基礎(chǔ)此門(mén)課程考核方式以考試成績(jī)?yōu)橹?,占?0%,平時(shí)成績(jī)考核一般由考勤、作業(yè)兩者組成,占比30%。由于課程理論性過(guò)強(qiáng),考試也大多數(shù)是上課所展示的例題改編,難以客觀反映學(xué)生的知識(shí)綜合應(yīng)用能力、工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力;平時(shí)作業(yè)經(jīng)常存在抄襲現(xiàn)象,上課時(shí)在下面玩手機(jī),學(xué)習(xí)效果差,考核弊端明顯。
化工基礎(chǔ)是一門(mén)綜合性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科,注重理論聯(lián)系實(shí)際,強(qiáng)調(diào)將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合?;瘜W(xué)(師范)專業(yè)學(xué)習(xí)以中小學(xué)教學(xué)方法及教育素質(zhì)為主,化工基礎(chǔ)課程內(nèi)容與學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識(shí)的相關(guān)性不高,很多學(xué)生對(duì)于此課程存在逆反心理。同時(shí)高等院校統(tǒng)一招考,專業(yè)設(shè)置門(mén)檻低,部分化學(xué)(師范)專業(yè)學(xué)生在高中將化學(xué)作為選修科目,化學(xué)基礎(chǔ)非常薄弱。同時(shí)化學(xué)(師范)專業(yè)學(xué)生普遍缺少工程意識(shí),學(xué)習(xí)帶有一定的功利性,在學(xué)習(xí)過(guò)程積極性低,缺乏足夠的學(xué)習(xí)動(dòng)力[5]。
以上問(wèn)題或多或少的制約了化工基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果。目前,教育創(chuàng)新的潮水涌動(dòng),是永不停息的行動(dòng)迭代與思考疊加。教育改革與創(chuàng)新需要融通各種高效的學(xué)習(xí)方式、引進(jìn)更適宜的學(xué)習(xí)內(nèi)容和資源,切實(shí)提升學(xué)生面向未來(lái)的思維與能力。
目前,教育改革與創(chuàng)新均會(huì)引入新的學(xué)習(xí)方式、引進(jìn)更適宜的學(xué)習(xí)內(nèi)容,項(xiàng)目式教學(xué)即為一種新型的教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)的探究性方式。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)將課程內(nèi)容與真實(shí)情境結(jié)合,設(shè)計(jì)一系列教學(xué)項(xiàng)目,以學(xué)生為中心帶入真實(shí)生活問(wèn)題,將課程具體知識(shí)點(diǎn)以子項(xiàng)目形式出現(xiàn),通過(guò)小組合作形式,引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題,并進(jìn)行成果展示與評(píng)價(jià)考核,深入掌握課程內(nèi)涵,有效提升學(xué)生的科學(xué)思維和解決問(wèn)題的能力[6]。項(xiàng)目式教學(xué)是一種以學(xué)生為中心,以真實(shí)、有意義的問(wèn)題為驅(qū)動(dòng),讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中自主建構(gòu)知識(shí),進(jìn)而獲得新知、提升能力的一種學(xué)習(xí)模式。
化工基礎(chǔ)旨在讓化學(xué)師范類學(xué)生拓展化學(xué)工業(yè)與工程學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容,構(gòu)建合理的知識(shí)結(jié)構(gòu),掌握化學(xué)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì),增強(qiáng)學(xué)科素養(yǎng),提升學(xué)科和社會(huì)發(fā)展的能力。項(xiàng)目式教學(xué)將真實(shí)情境融入學(xué)科學(xué)習(xí),初心即為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng),增強(qiáng)學(xué)生整合知識(shí)、解決問(wèn)題的能力,因此將項(xiàng)目式教學(xué)方法應(yīng)用于化學(xué)師范生化工基礎(chǔ)教學(xué)中,符合此門(mén)課程的教學(xué)目的,本文對(duì)化工基礎(chǔ)課程內(nèi)容與考核方式進(jìn)行設(shè)計(jì),有望提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與教學(xué)效果。
項(xiàng)目式教學(xué)是新的教學(xué)模式與學(xué)習(xí)模式的結(jié)合,強(qiáng)調(diào)解決真實(shí)存在的實(shí)際問(wèn)題,因此,選擇一個(gè)現(xiàn)實(shí)、有意義的問(wèn)題是至關(guān)重要的。所謂有意義的問(wèn)題,既可以是能夠促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展、擴(kuò)大知識(shí)容量的問(wèn)題,也可以是幫助學(xué)生形成正確價(jià)值觀、培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的問(wèn)題。有意義的問(wèn)題應(yīng)該建立在學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上,讓學(xué)生從已有的知識(shí)出發(fā),由舊知到新知的過(guò)渡,較好地引起學(xué)生的共鳴,激發(fā)學(xué)生的興趣。不僅能夠讓學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)完成的過(guò)程中獲得高注意力,還能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生發(fā)自內(nèi)心自主探究問(wèn)題的積極性,使得項(xiàng)目的實(shí)施更順利。
因此,實(shí)行項(xiàng)目式教學(xué)對(duì)于教師和學(xué)生都提出了新的要求。筆者對(duì)已報(bào)道的項(xiàng)目式教學(xué)進(jìn)行總結(jié)[7],得出項(xiàng)目式教學(xué)基本階段(項(xiàng)目確定—項(xiàng)目實(shí)施—項(xiàng)目評(píng)價(jià)),以及每個(gè)階段對(duì)教師和學(xué)生的基本要求。首先在項(xiàng)目確定階段,探究項(xiàng)目設(shè)立的意義,提出項(xiàng)目中蘊(yùn)含問(wèn)題,明確項(xiàng)目任務(wù),針對(duì)化工基礎(chǔ)課程對(duì)于化學(xué)師范生學(xué)習(xí)要求,落實(shí)新工科改革方向,提升非化工專業(yè)學(xué)生的工科素養(yǎng);在項(xiàng)目實(shí)施階段,通過(guò)小組活動(dòng)取長(zhǎng)補(bǔ)短,加強(qiáng)學(xué)生內(nèi)部交流,滲透課程思政教育,切實(shí)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于化工專業(yè)的熱愛(ài)與行業(yè)自信,有助于化學(xué)師范生后續(xù)工作中,培養(yǎng)更多的化學(xué)化工人才;在項(xiàng)目評(píng)價(jià)階段,需要完善評(píng)價(jià)機(jī)制,加強(qiáng)教學(xué)反思及學(xué)生內(nèi)部評(píng)價(jià),不以硬式考核作為唯一指標(biāo),有助于學(xué)生真正融入項(xiàng)目中。
在項(xiàng)目式教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中,要注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容:(1)項(xiàng)目?jī)?nèi)容要符合學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)要求,不能脫離學(xué)科重點(diǎn)難點(diǎn),提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng);(2)項(xiàng)目?jī)?nèi)容要源于教材而高于教材,融合現(xiàn)實(shí)生活情境,提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性;(3)項(xiàng)目?jī)?nèi)容具有體系性,培養(yǎng)學(xué)生收集資料,利用不同方式解決問(wèn)題的能力;(4)項(xiàng)目成果具有可展示性,促進(jìn)學(xué)生展示與評(píng)價(jià)的能力[8]。
基于以上項(xiàng)目式教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求,結(jié)合化工基礎(chǔ)課程要求和課程難點(diǎn)“三傳一反”,筆者從教材中挑選了生產(chǎn)生活中的真實(shí)項(xiàng)目,并結(jié)合每章節(jié)內(nèi)容重難點(diǎn),設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的子項(xiàng)目,項(xiàng)目?jī)?nèi)容整體保證在教學(xué)過(guò)程中具有合理性與可實(shí)施性[9]。
在實(shí)際情境中,項(xiàng)目的單元操作不會(huì)單一出現(xiàn),每個(gè)項(xiàng)目中都幾乎包含若干個(gè)單元操作。在課程學(xué)習(xí)中,通過(guò)模型簡(jiǎn)化與關(guān)鍵內(nèi)容提取,將項(xiàng)目?jī)?nèi)容集中于某個(gè)重要單元操作中,如學(xué)校浴室供水,以熱量傳遞為主線,將供水方式與管道系統(tǒng)選擇放在一個(gè)子項(xiàng)目中,幫助學(xué)生溫固動(dòng)量傳遞章節(jié)的關(guān)鍵知識(shí)。教學(xué)項(xiàng)目?jī)?nèi)容課內(nèi)學(xué)習(xí)以教材為依托,擴(kuò)充理論知識(shí);課程中間可安排學(xué)生去實(shí)地參觀考察,認(rèn)知設(shè)備構(gòu)造與材料種類,并結(jié)合建材市場(chǎng)考察,認(rèn)識(shí)實(shí)際化工相關(guān)的配件,通過(guò)化工管理基礎(chǔ)知識(shí),建立經(jīng)濟(jì)核算的意識(shí),樹(shù)立感性認(rèn)識(shí)。與此同時(shí),為了幫助學(xué)生更好的了解化工設(shè)備細(xì)節(jié),建議學(xué)校建立一個(gè)化工材料配件展覽室,在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中,一步步的實(shí)踐滲透有助于提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。在上述基礎(chǔ)上,將課內(nèi)外活動(dòng)進(jìn)行記錄,對(duì)項(xiàng)目要求及任務(wù)進(jìn)行解答,形成完整報(bào)告。化工基礎(chǔ)課程項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)如表1所示。
基于上述項(xiàng)目式教學(xué)內(nèi)容的改革,化工基礎(chǔ)教材編寫(xiě)也可作為改革的一部分內(nèi)容,良好的教材是課程實(shí)施的基本保證,也是課程標(biāo)準(zhǔn)的直接體現(xiàn)。目前國(guó)內(nèi)化工相關(guān)的應(yīng)用型教材缺口很大,像鹽城師范學(xué)院這樣的二類本科院校選用的教材盲目追求理論知識(shí)的深度和廣度,選擇雙一流大學(xué)出版的教材。由于學(xué)生理論知識(shí)的差異,同時(shí)配套的實(shí)驗(yàn)室及實(shí)踐平臺(tái)跟不上,忽略了本身實(shí)踐技能的培養(yǎng)和培訓(xùn)。最終理論能力培養(yǎng)不足雙一流學(xué)校的學(xué)生,實(shí)踐能力不如中專技校的學(xué)生,培養(yǎng)的人才處于尷尬的位置。因此,基于項(xiàng)目式教學(xué)的新型教材也可進(jìn)入籌備階段,教材內(nèi)容對(duì)于已有的理論基礎(chǔ)做到有的放矢,重點(diǎn)放在化工基礎(chǔ)中項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、小組實(shí)施方案及評(píng)價(jià),并在其他同類教材忽略的與生活生產(chǎn)相結(jié)合的工藝流程、化工設(shè)備選型與細(xì)節(jié)管道布置等方面進(jìn)行補(bǔ)充和要求,教材中所有插圖均采用與實(shí)際相關(guān)的工程產(chǎn)品,替換原有的模式圖,符合師范專業(yè)學(xué)生的實(shí)際水平,配合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,將達(dá)到良好的教學(xué)效果。
化工基礎(chǔ)課程的考核方式一般是通過(guò)期末考試成績(jī)和平時(shí)成績(jī)的形式確定學(xué)生的最終成績(jī)。平時(shí)作業(yè)經(jīng)常存在抄襲現(xiàn)象,考試也大多數(shù)是上課所展示的例題改編,通過(guò)硬性筆試難以客觀反映學(xué)生的知識(shí)綜合應(yīng)用能力、工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。項(xiàng)目式教學(xué)采用以教師和學(xué)生為雙重主體的教學(xué)模式,在項(xiàng)目的三個(gè)階段對(duì)教師和學(xué)生都提出了不同的要求,由于項(xiàng)目式教學(xué)重點(diǎn)集中于項(xiàng)目前期材料收集,中期實(shí)地實(shí)踐,并解決子項(xiàng)目所提出的任務(wù),后期成果展示,特別是項(xiàng)目評(píng)價(jià)階段,原有的考核方法已經(jīng)很難滿足項(xiàng)目式教學(xué)要求。
在化工基礎(chǔ)教學(xué)中,依據(jù)課程對(duì)于化學(xué)師范生培養(yǎng)的需求,將理論教學(xué)占比降低,切實(shí)著重提升學(xué)生的實(shí)踐能力,關(guān)注設(shè)計(jì)“項(xiàng)目”的初衷,使師范類學(xué)生完成項(xiàng)目的過(guò)程中更多地了解化工知識(shí)。從師范生角度而言,即通過(guò)“做中學(xué)”的方式進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生增強(qiáng)對(duì)化工行業(yè)的自信,在從業(yè)之后能在潛移默化中影響初高中學(xué)生。具體來(lái)說(shuō),針對(duì)師范生的項(xiàng)目式教學(xué)不能以考試成績(jī)?yōu)橹?,而選擇多元化的評(píng)價(jià)方式,考核分為三部分:項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中學(xué)生的全程活動(dòng)記錄過(guò)程以及報(bào)告的展示環(huán)節(jié)(40%),組內(nèi)和組間學(xué)生互評(píng)(20%),課程理論知識(shí)的考核(40%)??傮w來(lái)說(shuō),不以教師考核為主,加入小組評(píng)價(jià)和學(xué)生主體,通過(guò)情景式項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐與小組間互評(píng),即可激發(fā)學(xué)生對(duì)于化學(xué)工業(yè)的學(xué)習(xí)興趣,也可通過(guò)小組監(jiān)督,督促不努力的同學(xué)為小組努力;最后,期末理論考核增加部分工程綜合性問(wèn)題,可鞏固學(xué)生理論知識(shí),全面增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。
化工基礎(chǔ)課程作為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,與化學(xué)工業(yè)息息相關(guān),蘊(yùn)含著豐富的思政元素,是潛在的發(fā)揮育人功能的優(yōu)秀載體。就學(xué)生本身而言,化工基礎(chǔ)課程教學(xué)難點(diǎn)也在化學(xué)師范生無(wú)法認(rèn)知此門(mén)課程的重要性與必要性。目前教育改革要求梳理化工基礎(chǔ)的課程思政體系,通過(guò)教學(xué)體系改革幫助學(xué)生樹(shù)立化學(xué)學(xué)科及化工行業(yè)的文化自信,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程重要性的認(rèn)識(shí)。
筆者在項(xiàng)目式教學(xué)法中,需要通過(guò)統(tǒng)籌優(yōu)化項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容,深入提煉不同項(xiàng)目與思政教育的關(guān)聯(lián)性,如表1最后一列所示,如愛(ài)國(guó)情懷、工匠精神、文化自信、節(jié)能減排、人文精神、安全環(huán)保等要素。舉例來(lái)說(shuō),熱堿法凈化二氧化碳符合目前“3060”雙碳計(jì)劃要求,通過(guò)化工行業(yè)的“吸收”操作實(shí)現(xiàn)環(huán)保減排,可促進(jìn)社會(huì)整體綠色生產(chǎn)與發(fā)展,通過(guò)相關(guān)視頻,信息化的智慧教學(xué)可對(duì)高等教育產(chǎn)生深刻影響。項(xiàng)目教學(xué)法將課程思政內(nèi)容融入項(xiàng)目實(shí)施中,在切實(shí)實(shí)踐與任務(wù)展示過(guò)程中,引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立良好的思想觀念,增強(qiáng)化學(xué)師范生從事化學(xué)教學(xué)的學(xué)科素養(yǎng)[10]。
綜上所述,化學(xué)(師范)專業(yè)與應(yīng)用化學(xué)專業(yè)要求不同,化學(xué)師范生無(wú)法認(rèn)知此門(mén)課程的重要性與必要性,針對(duì)化學(xué)(師范)專業(yè)化工基礎(chǔ)課程教學(xué)改革有必要性,通過(guò)引入項(xiàng)目式教學(xué),結(jié)合真實(shí)問(wèn)題情境,融入理論知識(shí)難點(diǎn),設(shè)置不同教學(xué)項(xiàng)目,按階段落實(shí)教師及學(xué)生的任務(wù),可促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,加深對(duì)理論知識(shí)的理解,提高學(xué)生獲取知識(shí)、解決工程問(wèn)題的能力。在此基礎(chǔ)上改革教學(xué)考核方式,融入課程思政,全面增加學(xué)生的工程思想,增強(qiáng)化工行業(yè)文化自信與化學(xué)學(xué)科素養(yǎng),促進(jìn)化學(xué)師范生在工作中為社會(huì)培養(yǎng)更多愿意從事化工的人才。