化工热力学教学过程中的案例教学法应用问题研究

陈丽军,唐安江,唐石云,张红燕

(贵州理工学院 化学工程学院,贵州 贵阳 550003)

案例教学法由来已久，在辩证哲学、法学、医学、管理学等领域被广泛应用，并取得了很好的教学效果。最早苏格拉底的教学过程被编辑成书，成为众人的学习范本，奠定了西方案例教学的先河。现代案例教学法是由哈佛大学最早提出，在医学和法学教学中摸索总结出的有效教学方法，如现在为大家所熟知的临床实践、模拟法庭等都是案例教学法的成功应用。我国案例教学法自1979年从哈佛大学引入后，也得到了较好的应用，尤其是在管理学领域[1-3]。案例教学法除了知识、理论传授以外，在提高学生推理能力和解决问题的能力等方面相较于传统教学方法具有非常明显的优势。这与大学生最终培养目标相一致，因此受到各高校、各专业的重视。

传统化工热力学教学主要以灌输的方式向学生传授知识，对学生学习潜能、思维能力的开发和培养极其不利。尤其化工热力学课程内容抽象而繁杂，很难激起学生学习兴趣。为改善化工热力学教学情况，提高教学效果，很多高校的很多老师都在教学方式方法等方面做了大量的研究、尝试和探索。

关于案例教学法在化工热力学教学中应用的研究很多。如冯新等[4-6]将生活中常见的液化气、天然气的液化压缩和贮存、轮胎充气、高原反应等问题引入化工热力学教学，有效引导学生透过现象看本质，极大的提高了学生的学习兴趣。高光华等[7]将工程研究实例三元体系高压液液平衡测定与关联等引入化工热力学本科教学，对培养学生解决问题的能力和科学研究精神有很大帮助。张军、胡琳娜、张存等[8-11]都将案例运用到了实际的化工热力学教学中，并对教学效果进行了评价和分析，具有代表性的案例在教学中的应用，使得教学内容具象化，教学过程更加生动，对激发学生学习热情，培养学生实践精神和创新意识，提高教学质量确实有很大的作用。但在教学实践过程中也不可避免的出现了很多问题，教学效果与预期不符。本文针对教学过程中发现的问题，进行探索和分析，结合我校实际情况，尝试调整优化案例教学法的执行效果，使其尽可能发挥其应有的作用。

1 案例教学法在化工热力学教学应用中存在的问题

1.1 案例数量少，新颖性不足

目前在热力学教学过程中使用的案例多数都是经过几十年应用验证的，虽然相对来说内容和问题设计较为严谨，但因为内容涉及的很多领域区域性和时代性明显，并不适合各地区院校普遍化使用。尤其是对很多现代大学生来说，很多传统化工行业，如石油化工、合成氨等并没有什么吸引力，而新兴的化工行业，如新能源开发、新材料新工艺等相关案例又几乎难以看到。案例数量少，可选择空间小，案例内容新鲜度不够都不利于案例教学法在课堂教学中有效运用。

1.2 案例内容设计过于专业化

化工热力学课程本身内容就比较抽象，专业性较强，对于基础不太好的同学来说学习起来非常吃力，也因此很难激发学生的学习兴趣。我们在课堂上采用案例教学法的其中最重要的一个目的就是增加趣味性，提高学生学习热情。如果案例内容专业性太强，学生没有什么工程实践经验，很难有切身体会，要运用对他们来说本就抽象艰涩的知识来解决高度专业化的问题，反而进一步增加了学习难度，难以达到教学目的。

1.3 案例教学组织不合理

案例教学法是培养学生发现问题、分析问题和解决问题能力的有效方法，但要想达到这样的效果，其具体实施过程的设计就至关重要。每门课程都具有自己独特的个性，根据课程内容特点，有针对性的设计课堂教学组织形式是案例教学法顺利开展的关键。化工热力学学习关键在于原理的理解、模型的构建及其二者在解决实际问题上的应用。需要将抽象理论与实际工程问题有机结合，如果粗放的将各种案例通过问题设置、小组讨论、教师总结的形式组织开展，教学效果将大打折扣。

1.4 总结不到位，后继乏力

案例教学由于案例本身的设计、过程控制等问题的存在，其执行结果本来就很难预测，到最后通常又以教师对案例中涉及到的理论、原理等知识的总结延伸，讨论过程中出现的问题、学生表现的总体评价等为结束。学生撰写的总结报告良莠不齐，如果不能进行针对性的考核评价，引起学生的足够重视，以个别案例讨论的小结为相关内容全部结束，学生能力培养只能是空谈。

2 有效提高案例教学效果的建议

2.1 深入了解课程内容和学生情况

课程内容是案例设计筛选的前提。这里的课程内容不单指当前所教授的课程，还应该包括其前期支撑课程和后置课程。化工热力学是专业基础课，在专业学习中起到承前启后的作用，需要良好的数学、物理、化学基础，尤其是基础化学中的物理化学，很多化工热力学的内容都可以看做是物理化学中相关内容的延伸。同时很多热力学模型的构建和应用又需要大量的物理数学知识。鉴于此，培养方案和课程教学大纲的制定就尤为重要，做好前期准备工作才能为后续课程的开展打下良好的基础。案例内容和教学过程设计才能更具有可行性。

充分了解学生才能更好的调动学生学习的积极性，激发其想象力和创造力，实现案例教学的目的。在案例教学过程中经常出现的问题就是学生参与力度和发挥情况不理想。案例教学对学生的要求是很高的，因此正确认识每一个学生的个性特征、兴趣爱好、优点特长对案例设计和教学顺利开展具有重要意义。与学生建立良好的沟通纽带，充分体现每位学生在教师心中和课程中的重要性，提高学生对课程的关注度，才能得到学生的支持，保证教学工作的有效实施，这对案例教学来说尤为重要。

2.2 构建化工热力学案例库

案例是案例教学的起点，是案例教学法课堂实施和目标实现的保障。化工热力学本身就是解决实际工程问题的工具，如状态方程模型，其建立和发展大多就是基于石油化工生产发展的需要而开展的。要寻找相关案例并不是太难的事情，但要将其切实应用到本科教学中还是需要进行严格的筛选分类，设计修改的。这需要教师，包括热力学课程老师和相关课程，如物理化学、化工原理、反应工程等相关老师，与具有相当工程实践经验的企业工作人员一起通过讨论，筛选设计适用于教学的案例，在案例中将各个知识点与实际问题有机结合，同时也需要为课堂教学留出足够的调整空间，使上课教师能够在教学过程中针对教授对象的知识结构、认知水平等实际情况做好灵活选择。

2.3 分类设计组织课堂案例教学

案例教学法在实施过程中有很多的不确定性，经常会出现偏离教师初衷的情况，但如果给定案例情景，设置过多限制性因素，学生就很难发挥其主观能动性，不利于学生创造力、创新能力等的培养和提高。因此在案例设计及组织实施方面需要从专业、现实等多个角度出发，在充分考虑各种情景的前体下，进行灵活多变的案例设计。也可以根据课程特点对案例进行分类设计，循序渐进的将不同类型的案例加入到不同阶段的教学活动中。依据化工热力学课程内容可以按照不同的需要进行案例整理和设计。为充分调动课堂气氛，可设计与日常生活非常贴近的生活化趣味案例，如液化气组成及液化工艺；也可根据当前先进技术发展情况设计案例，如燃料电池汽车动力设计。或者根据课程安排，将案例按照印证型、分析型、解决型、探究型等不同类型进行分类整理，形成体系，在教学过程中，教师通过认真筛选准备，以其中的典型案例或者特色案例为范本，引导或指导学生一起在进行了充分的课前准备后，在课堂上组织开展多层次的深入讨论，务求做到每位同学都能够参与其中，最后共同对案例中出现的想象、原理、准则，讨论过程中迸发的亮点、存在的问题等进行总结。完成课堂教学并不是案例教学的重点，最重要的事应该是在课后，需要要求每位同学根据准备和讨论情况完成自己的总结分析报告，报告需涉及案例的阅读分析，信息的获取，用什么方法解决了哪些问题，及未解决的疑问等。在完成整个分析报告后，学生在案例库中自行选择案例，根据前期学习成果，充分利用课后时间，独立完成不同的案例分析，做好案例分析报告。将整个教学过程做成完整的闭环设计。学生将教学内容内化，实现培养和提高学生能力的目的。

2.4 改革考核方式

教学效果必须要通过考核结果来进行判断。传统的考核方式主要采取闭卷考试的形式，考核方式单一，无法体现学生掌握、应用知识，分析解决问题、创新等方面的能力。为解决这一问题，有很多老师进行了很多考核方式方法改革的尝试[12]，如在综合成绩中增加平时成绩、课堂表现成绩等；或者在考试中改变闭卷考的形式，通过开放性的试题设置，考核学生综合能力。这在一定程度上对教学效果的提升起到了积极作用。但针对运用案例教学法开展教学活动的课程，考虑到其教学形式的特殊性，需要对课程考核评价方式进行全新的调整和尝试。如在综合成绩中单列案例考核成绩一项，通过设计完整可行的案例教学考核方式，建立完善的评价机制和评分标准，在考核结果中充分体现学生对知识的掌握度和各项能力的成长情况。

3 结论

案例教学法是激发学生学习兴趣，培养学生发现问题、分析问题和解决问题能力的有效手段。在化工热力学教学过程中引入案例教学能够明显提高课程教学效果，但在当前化工热力学教学过程中也存在着诸如案例数量、质量等无法满足教学需要等问题。解决这些问题首先需要进行课程案例库的建设，为案例教学法在化工热力学教学中的广泛应用和推广奠定基础。同时需要正确引导学生逐渐改变学习方式，加强课堂教学设计和管理，改革和调整课程考核方式，实现教学育人的初衷。