面向新工科，《工程化学》教学模式创新探索

李青，刘有势，李广利

（湖南工业大学生命科学与化学学院，湖南株洲 412000）

1 《工程化学》课程教学现状分析

《工程化学》课程是工科《普通化学》教学改革的成果，是化学学科结合工程技术的桥梁，它是对化学进行整体的阐述和研究，是现代工程技术人员知识结构和能力结构的重要组成部分。 课程开设的目的是使化学和工程技术尽可能地联系起来，训练学生能运用化学知识解决实际工程当中遇到的问题，是培养“新工科”技术人才的重要基础课程[1]。

目前该课程教学现状基本存在以下几点问题：1）课程内容多、教学任务重且课时少。 教师在教学过程中， 不得不将课程内容知识点压缩，缩减与学生课堂互动环节，为保证课程的正常进度将知识点全盘传授给学生。 2）课程内容与专业结合不紧密，教学内容理论性偏多，与工程技术实际应用联系不够密切，导致学生普遍对该门课程重视不够甚至认为没有必要学习该门课程。 3）在教材内容的编撰上，《工程化学》针对的是多方面工程技术人才，各工程专业解决实际工程问题所需要的化学背景知识并不一致，不同学院在授课时往往选择的是同一本教材，尚不能体现出工程专业的差异性。

2 《工程化学》课程教学的改革与思考

对于本科生一年级教学，要在有限的学时内让学生学好这门课，同时，又要从不同工程类型出发。 为提高工程化学教学的针对性和实用性，教师在工程化学教学过程中，必须针对不同专业的特点， 对教学内容和主要知识点进行适当调整，以提高教学质量与实际效果。 在教学内容上适当的倾向对应专业特点的教学设计。 因此，迫切需要我们明确《工程化学》的教学目标，优化重组教学内容，进行教法的改革，培养符合新经济形式发展形势下的新工科人才[2]。

2.1 优化教学模式框架，构建“混合式”课堂教学模式

面对新工科人才培养目标，必须深化课程教学模式改革，提高教学质量，这是达成培养目标的关键。 《工程化学》课程普遍存在教学任务重且课时少、教学模式单一等问题，在传统的《工程化学》教学模式下，教师为了完成教学任务，不得不采用“填鸭式”和“满堂灌”的模式，压缩师生间的教学互动，减少知识点的延伸拓展，以完成每节课既定的授课任务。 大一入学新生还没有适应与高中阶段完全不同的大学课程学习方式， 导致学生因课程内容过多难以消化，普遍产生畏难情绪，最终可能甚至丧失对该门课程学习的积极性[3]。

采用“混合式”教学模式，将传统的线下《工程化学》课程授课方式有机的与线上微课慕课等相结合，构建和不断完善课程体系，充分发挥各自的优势。 教师的角色可以从传统的单一输出转变为引导、启发、监控，学生则从被动接受而变得更具主动性、积极性、创造性。 在课程体系上，利用现代信息技术，将传统的纸质教科书改造成“碎片化”知识点内容，学生可以自主地对知识点进行学习，可以反复学、从容的学。 辅助师生线下课内与课外的“互动式”教学，注重打破时间和空间的局限性，充分利用网络教学综合平台各个模块的功能，提高学生自主学习的能力，提升学生自身的综合素质。 在教学内容方面，教师可以利用大数据背景下丰富海量的网络教学资源，将化学与生活、化学与生产、化学与科技等教学素材丰富到线上教学中，通过网络教学平台实现知识点的共享和延伸， 可以拓展化学课程的广度和深度，提高学生对化学这门学科的认识，增加学习的趣味性，活跃学生的思维，同时也可以解决教师在传统教学模式下由于课时少而无法拓展知识点的矛盾。 在教学效果反馈方面，可以结合线上的学习考试系统，实时了解学生掌握知识程度的动态情况。 通过设计学习习惯、活跃度、章节测试、期末考试等多个维度的检测体系，综合考察学生的学习成绩。 以试题题库为依托，随机抽题，无序组卷，实现无纸化、无监考的自动化考试，增加学习的趣味性和成就感，减少教师的简单、重复劳动，支持教师将时间和精力转向如讨论、任务协作、面对面交流互动等更高价值的活动中去[4]。

2．2 结合专业内容，融入“专业导向”教学培养模式

《工程化学》 课程内容中教学理论和定量计算偏多，在专业领域和实际应用中偏少，学生常常会觉得课程主线不清晰， 知识点散乱无关联，与本专业关系不大。 因此，在授课过程中，尤其是在有限的课时情况下，教师无需将教材当中的内容全盘讲授，而应该针对授课专业紧密相关的章节部分进行详细讲解，同时又不能一味的灌输理论知识、去推导已被证明的定律和原理，而应该结合授课专业的实际情况， 对所学内容有所侧重。 例如：对于土木专业来说，电化学与金属腐蚀的章节内容讲授时，可以不用花太多课时放在如何用符号书写表示原电池和电解池，而应该侧重于金属腐蚀与防护，这部分内容可以结合土木专业的桥梁工程中钢铁构件和混凝土的腐蚀等工程实例，如采用“问题情境式”教学法。 例如：2001年，中国某大桥发生断裂，引导学生找到事故发生的原因是由于在一些水体污染严重的地区腐蚀性物质含量会增大，造成了桥梁钢铁构件的严重生锈，而其根本原因就在于钢铁在水体中发生了电化学腐蚀，由此结合所学析氢腐蚀和吸氧腐蚀的理论基础，启发学生去寻找桥梁的电化学防护方法[5]。

对于不同的工科类型专业，可结合“新工科”的内涵和授课专业的人才培养目标，有针对性的对课程体系、 知识框架进行合理的优化和调整，达到侧重点不同、分层化教学的目的，实时、适当地对授课内容进行筛选、优化，以提高教学效果。以适应不同工程人才的培养目标。 同样的对于机械类专业的学生，在讲授电化学与金属腐蚀的内容时，讲授的侧重点可以放在原电池电解池的设计上。 例如：为新能源电动车小模型设计原电池，在这个过程中不仅使得学生能够将所学的理论知识解决实际的工程实例，同时能够激发学生在探索过程中的兴趣，激发学生主动将化学课程知识点融入到专业的探索热情，引导学生如何利用所学的化学基本理论联系专业中涉及到的实际工程问题，收到事半功倍的效果。

关注“新工科”人才培养对化学学科的需求，在《工程化学》课程教学中能够突出工科特色，引入工程实例，这也对授课老师在课程设置上提出了更高的要求。 随着不同学科之间的交叉渗透深入，教师应该结合不同专业、学科的特点，拓展自身的专业知识储备， 把握好不同学科的讲授内容，多了解授课专业、学科的教学、科研等新动态，关注专业发展的前沿性成果，融会贯通，探讨其中相关的化学内容，并实际应用到教学中。

2．3 加强实验环节，设计“分层次”实验教学模式

除了理论教学外，化学是一门以实验为基础的中心学科， 实验是教学中不可缺少的重要环节。 通过对实验过程观察到的现象，总结出的结果， 可以对所学的理论知识进一步巩固和延伸。同时，学生自主参与探索，使得学生的动手操作和独立分析问题的能力得到训练，培养初步科研探索的思维模式。 在开设实验项目时，应该针对性的选择以专业为导向，与专业特色对应、密切联系的实验内容。 同时，要注重实验项目实验内容的层次性，根据学生的专业特点，设定“基础+综合+创新”的实验教学模式。 基础实验旨在要求学生掌握基本的化学实验技能，综合型实验要求培养学生综合运用理论指导实验问题的能力，研究与创新实验则可以培养学生的创新能力。 采用“分层次”的实验教学模式，可以充分发挥学生的主观能动性， 实现学生的对所学知识技能的巩固—应用—延伸—创新的能力。

在实践教学中，教师可以采用“提问式”“启发式”等方式给学生更多的空间，培养学生的思维创新能力。 适当增加自选型、开放性的实验项目内容。 有些实验项目存在实验场地、设备不足的，或是实验存在一定的安全隐患、实验难度高且成本大等问题，可以通过开设虚拟仿真实验充分的弥补这些不足。 在实践教学评价方面，传统的“实验报告+实验操作” 考核机制无法满足对每一位学生掌握技能的综合评价，可针对设计的“分层次”实验项目内容设定的培养目标要求，按比例对学生的表现进行打分。 同时，为了强调实验原理对实验可行性分析的指导地位，应适当的增加理论考试，考试内容可以包括基本操作使用注意事项、实验原理的分析以及所得结果的讨论。

3 结论

“新工科”是基于国家战略发展新需求，立德树人，它更强调学科的实用性、交叉性与综合性。化学学科的发展极大的促进了工科领域的拓展，发生了空前的多层次、多尺度交叉与渗透。 对于“新工科”人才来说，不仅需要有工程技术专业技能，更需要具备一定的化学素养。 时代在发展，作为新时代的高校老师，我们要与时俱进，改革和创新教学思路，优化教学模式框架，构建“混合式”课堂教学模式，把握好专业导向，融入“专业导向”教学培养模式，加强实验环节，设计“分层次”实验教学模式，以提高学生的学习兴趣和培养学生的自主学习和创新能力，培养具备跨界融合、多元化、创新型卓越工程人才。