基于BOPPPS教学模式的化工原理 课程思政设计与实践

郭高丽，万俊

(湖北工业大学工程技术学院，湖北 武汉 430068)

0 引言

2020年5月，教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》，明确了思想政治教育要贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量。化工原理课程是一门化工类工科专业学生必修的专业基础课，是自然科学领域向工程科学专业课过渡的桥梁课程，其概念和公式较多，计算量较大，实践性强，课程从动量传递、热量传递、质量传递三条主线阐述化工生产过程中各单元操作的基本原理、设计计算、典型设备等内容，具有工科的典型特点，蕴含着大量显性和隐性的思政元素，本课程不仅起着培养学生专业知识和技能的作用，同时肩负着“立德树人”的重要使命，是教书育人的重要载体。在这样的情况下，如何做好教学设计，将思政元素润物细无声的融入平时的教学过程，便是迫在眉睫的关键问题。

BOPPPS教学模式是将传统的教学过程进行模块化分解[1]，细化为六个环节， 即课堂引入(Bridge-in)、教学目标(Objective)、前测(Preassessment)、参与式教学(Participatory learning)、后测(Post-assessment)和总结(Summary)。环环相扣，充分调动学生的积极性，发挥学生的能动作用[2]，是目前较受欢迎的教学模式之一。

1 基于BOPPPS教学模型的化工原理教学设计

在对化工原理课程进行教学设计时，不断地对课程体系进行改进完善，充分利用超星学习通平台，展开线上线下混合式授课模式，打通课内课外的交互教学空间，以“以培养应用型人才为目的”为前提，本着“以应用为目的，以必需够用为度，加强针对性、实用性”的方针，将专业教学计划及课程教学内容进行调整，利用学生的碎片化时间完成BOPPPS的部分模块学习，使整个学习过程灵活可控。

在导入环节，可以融入与新课程内容相关的伟人故事、工程案例，中华传统文化或日常生活实例，引起学生学习兴趣；明确教学目标和重难点知识，详细列出章节知识点的知识目标、能力目标和育人目标；向前置课程老师了解学生整体知识点的储备情况，结合预习后的课前测，及时调整授课进度、授课方法和手段等；课中随时把控与了解学生的个体差异、对学科知识链的掌握情况，突出学生的参与和互动学习；最后在总结部分强调所学的主要专业知识，加强课程的工程应用训练[3]，进行课堂反思，优化课程教学目标的设置及教学模式，化工原理课程思政点构建路径，如图1所示。

2 BOPPPS各环节思政教学要点

2.1 课程思政的导入

导入的目的是吸引学生的注意力，帮助学生专注在即将要介绍的内容。教师可借助于科技发展前言；将待学知识点与中国传统文化、大国工匠精神、有趣的生活现象、社会热点问题等思政元素相融合，让学生于课前初步了解待学知识点，并产生一定兴趣。比如在讲流体静力学中压力的知识点时，以我国在研制核潜艇技术中攻克技术难关，使钢材的特殊性能达到和突破国际领先水平，保障新型核潜艇下潜深度达到战术技术要求为案例导入，引导学生关注我国国防科技事业的发展，增加学生的民族自豪感；在讲解精馏章节时，以中国源远流长的酒文化、古法酿酒、关于酒的古诗词进行导入，宣扬我国古代人民的智慧与才华；讲解摩擦系数(范宁因子f)知识点时，以顾毓珍先生早年曾在美国MIT深入研究经验方程关系，研究出著名的顾毓珍公式，学成后回国报效国家，培养学生理想信念和科学精神教育的德育元素。

2.2 学习目标

在每章节学习之前，明确提出学生的学习目标。比如在讲解第二章流体输送机械中的离心泵的气蚀现象时，明确教学目标：(1)知识目标：掌握离心泵安装高度的计算方法，理解离心泵产生汽蚀现象的原因；(2)能力目标：培养学生的工程概念和工程实践能力；(3)育人目标：培养学生弘扬正能量，以积极态度面对人生。随后结合案例让学生进行思考：某地出现干旱天气，当地农民们用离心泵抽取河道内的水来灌溉农田。在开始时，泵运转良好，但经过连续抽水河道水液面下降到一定程度时，很多抽水泵开始发出较大的噪声并伴随着泵的剧烈振动。在这种情况持续一段时间后，管路无水流出，但是河道内的水量仍有很多。你能为农民伯伯们解决这个问题吗？在对这个案例展开讲解的过程中，首先讲解离心泵发生气蚀的原因，发生气蚀的后果及如何解决，同时培养学生要像流体输送设备一样，时时给外界输送正能量，拥有积极向上的生活态度。

再比如讲授管内流体流动的摩擦阻力损失时，我国西部大开发的标志性项目“西气东输”工程，管道全长4160 km。此重大工程既可以促进西部地区经济的发展，又可加快西部资源开发的步伐，而且对调整我国的能源结构，改善生态环境都具有重要意义。在铺设管道时，压气站的设置数量和管道内部有无涂层有较大的联系，同样的输送距离，有涂层的压气站设置数量较少，平均输送站间距较长，你从中获得了什么启示？通过此案例的层层剖析，可达到让学生掌握管内流动阻力损失计算方法，熟悉设计型计算和操作型问题的解决思路这一知识目标；培养学生分析和解决问题的能力目标；通过了解顾毓珍事迹和西气东输工程，培养学生的爱国主义情怀和大国工匠精神的育人目标。

2.3 前测

在前测阶段，学生根据老师在学习通端提供的课件、参考教材及重要文献资料，针对教学内容中的重、难点知识发布作业，引导学生独立或者合作完成。对于教师而言，通过前测，可以了解学生的兴趣与能力，进而调整讲授内容的深度与进度；而对于学生而言，可以通过前测聚焦于特定目的，也可借此向教师表达复习或者深度讲解的需求[4]。考试、作业、讨论，开放式问题均可达到前测的目的。比如，对于流体静力学章节，可以设置前测：(1)等压面的选择，需要满足几个条件？(2)我国863重大专项“蛟龙号”深潜器的最大下潜深度是多少？此时“蛟龙号”承受的海水压力有多大？问题的设置，引导同学们去自发学习教学内容，并查阅“蛟龙号”相关资料，通过了解其下潜深度的不断突破，培养学生的培养学生对祖国文化自信力、爱国情怀和科学探索精神。

2.4 参与式学习

化工原理课程中会讲到很多以人名命名的公式和定律，如“牛顿冷却定律”“傅里叶定律”“玻尔兹曼定律”“雷诺准数”“普朗克定律”“顾毓珍公式”等，在讲授这些公式专业含义同时，让同学们线下分组，搜集每个单元操作的发展历史，国内外相关科学家们对于每个化工阶段作出的贡献，介绍这些公式和定律背后的故事，潜移默化当中学生便领会了从牛顿、傅里叶、雷诺，到顾毓珍、苏元复、侯德榜等科学家们的事迹，引导和激发学生学习他们不畏艰辛、勇于探索的精神和严谨的治学态度。

通过经典典故剖析、专题嵌入，丰富课堂元素。化工原理课程涉及到的公式推导特别多，比如在讲到流体力学原理的相关知识时，单纯的讲公式推导学生会感觉非常的枯燥。此时若引入 “大禹治水”的典故，剖析其“治水须顺水性，水性就下，导之入海”“高处凿通，低处疏导”的治水思想，便会迅速抓回学生的眼球。通过讲解大禹在认真研究和测量山地尺寸的基础上，采取疏通河道，拓宽峡口的方法，让洪水能更快地通过， 让同学们在知其然的同时，也知其所以然，在经典典故中学习到连续性方程原理的知识点。

通过翻转课堂、辩论式教学等多种教学方法和手段，结合学生搜集或制作的每日动画(展示化工设备的工作原理)，形象生动的展现化工单元操作的动态过程，使教学内容更为形象直观，更具表现力，做到“抽象问题具体化、微观问题宏观化、动态问题动态化、表达方式多元化”，调动学生学习的积极性和主动性，激发学生的兴趣和学习热情。比如在讲解伯努利方程式的知识点时，首先让同学们分组搜索关于伯努利方程的案例及现象，然后每组同学们分别对自己搜集的案例进行讲解展示分析，一方面极大调动了学生的热情，另一方面，对扩充教学资源也起到了很大的辅助作用。

2.5 后测

在线上预习，线下学习结束之后，需要检测学生对知识点的掌握情况，后测的设置便可检测学生是否达到了预定的教学目标。后测题目的设置往往以应用为主，通过设置一定的情景模式，引导学生去解决工程或日常生活中可能面临的问题。比如在传热的换热器章节，我们可以设置后测：青藏铁路自昆仑山北坡西大滩至唐古拉山南麓的安多河谷，通过多年冻土区约550 km，如果让青藏铁路的路基稳定，就必须保持冻土的热稳定性，而冻土的热稳定性有一个温度阈值(临界值)，超过这个温度，冻土就会融化。因此，解决冻土热稳定性的最好办法就是给路基降温保温，将温度保持在融化温度阈值之下。请同学们查阅资料，了解中国的科学家们是如何破解青藏铁路高原冻土这一世界性难题的？同学们若回答此问题，则需要掌握换热器的类型、常用换热器的工作原理。此后测问题的额外设置，既检测了学生的学习效果，又培养学生学以致用、解决问题的能力。还培养了学生“挑战极限、勇创一流”的青藏铁路精神。

2.6 小结

在最后的总结部分，学生对前面所学的知识点以思维导图的形式归纳总结，教师通过对学生多阶段的任务考核，了解学生对知识点的掌握情况，对接下来的教学任务及时做出调整，优化课程教学的设计和部署。

3 教学实践效果

通过对化工原理课程进行BOPPPS模型的构建，并适当调整教学原有内容，将家国情怀、工匠精神、科技前沿等德育元素，全面融入于理论教学、实验教学，同时拓展到学科竞赛、创新创业竞赛等学生的第二课堂，实现从“教学”到“教育”的转变。课程教学体系的改革，充分激发了学生学习兴趣，调动了学生的学习热情，促进了学生知行合一，帮助学生在专业方面成才，引导学生在精神领域成人，为培养具有高素质的道德情操和爱岗敬业精神的化工应用型人才打下了良好基础。

4 结语

综上所述，在教学环节引入思政教学元素对学生端正学习目标，提高学习兴趣，加强学习主动精神具有点睛作用。诸如本文例举的“工匠精神”“青藏铁路精神”等是被列入“中国共产党人精神谱系” 的红色精神，全国各行各业和全国人民都在认真学习、大力弘扬，我们在教学实践中更应该结合现代化的教育理念，融会贯通、灵活运用。本文通过对化工原理课程进行 BOPPPS 模型重构，围绕“以学生为中心”重新设计教学过程，是对课程教学体系改革进行的有益尝试，目的是使学生在系统获得专业知识的同时，培养高尚的爱国主义精神和家国情怀，有助于学校培养符合新时期要求的德才兼备的化工应用型科技人才。