“导、练、铸、拔”四位一体式“化工原理”教学策略研究

张楠

（安阳工学院化学与环境工程学院，河南 安阳 455000）

智慧教育的真谛就是通过构建技术融合的学习环境，让教师能够施展高效的教学方法，让学生能够获得适宜的个性化学习服务和美好的发展体验，使其由不能变为可能，由小能变为大能，从而培养具有良好的价值取向、较强的行动能力、较好的思维品质、较深的创造潜能的人才［1］。

国内著名教育技术专家祝智庭教授认为“智慧教育是当代教育信息化的新境界，是素质教育在信息时代、知识时代和数字时代的深化与提升”。智慧教育已成为当前国际社会教育信息化推进过程中的重要发展战略和长期任务。

“化工原理”作为学生工程能力培养、工程思维构筑和工程责任养成的第一道阶梯，其智慧教学策略的构建既是基础环节，又对高质量的应用型人才培养及检验至关重要［2］。

1 “导、练、铸、拔”四位一体式的内涵

“化工原理”课程以化工工艺流程中的物理性单元操作为讲解对象，主要对其操作原理、过程特性、设备结构、工程设计及工艺优化等内容进行介绍。因课程具有“五多”，即参数多，公式多，图表多，设备多，学科融合多等特点，学生记忆理解不深，学习起来较为吃力，易导致兴趣缺乏。为充分提高学生的课程接纳度，激发学生的学习、研究兴趣，并做好理论指导实践的应用，课程设计采用了“导、练、铸、拔”四位一体式教学策略，具体介绍如下：

1.1 “导”：案例导学、引导式互动

学习动力的激发首先需要明确学习的目的和最终收获，以案例导学，生动体现了课程知识在生产、生活中的应用，案例的经济价值和社会价值更易拨动学生心弦，令其向往；而引导式互动，以“导”代“讲”，侧重于在知识推演过程中一步步塑造学生的工程思维，一点点纠正其认知偏差，最终形成科学、严谨、准确的工程观和研究观，而“导”的互动过程也能使学生在自己越发纯熟地逼近正确结论时，形成充实的胜利感，体验到“学有所成”的快乐，从内在激发其学习、挑战的欲望。

1.2 “练”：以案例剖析、项目化作业来锻炼学生的知识消化水平和工程实践能力

设置拓展训练、项目化作业，以生活或生产中的小问题为切入点，要求学生以课程中所学知识对问题进行剖析，以此来锻炼同学们的理论指导实践能力，同时植入“学以致用”的学习目标，充分激发同学们自学自练的热情，养成他们以专业眼光看生活、看发展、看世界的习惯，彻底扭转“学习是为了分数”的低阶认知。

1.3 “铸”：铸追求卓越、追求创新、勇挑重担的工匠魂

2019年8 月，中办、国办印发了《关于深化新时代学校思想政治理论改革创新的若干意见》，进一步明确了教育“立德树人、铸魂育人”的总体要求。工科类课程的专业课程教学，不仅要注重思政切入的合理与自然，更要结合课程特点，做好学生人生观、价值观引导，做好“德育”与“智育”的平衡[2]。

“化工原理”课程注重化工工程设计和工艺优化能力的培养，是化工行业工匠养成的“第一粒扣子”。在教学各环节中，要明晰工程伦理，明确工程素养，努力将追求卓越、追求创新、勇挑重担的思政化为绵绵细雨，力争润物无声。

1.4 “拔”：通过“1+N”式拔尖计划（科教融合+N项专业竞赛），挑选适宜的人才进行后期分类培养

实施科教融合式教学，即以科技前沿信息或研发主要成果为载体，阐明理论在生产、在发展中的有力指导作用，并明确国家发展战略要务的完成，从来都需要依赖“已知”在“未知”中寻找突破和创造，而这些必须依赖于坚实的理论和变通的思维，以此激发同学们对课程学习目标形成新的认知和反思。

同时，我学院积极参加全国化工设计大赛、全国化工原理暨化工实验大赛、节能环保大赛和大学生科技创新大赛等专业相关赛事，各类大赛的参与不仅有助于完成对学生课程知识掌握情况的综合检验和提高，也有助于完成创新型人才、卓越工程技术人才和工艺设计人才的分类培养，能有效缩短他们就业后的岗位融入。

2 “导、练、铸、拔”四位一体式教学实施

“导、练、铸、拔”四位一体式教学以我学院2019级化学工程与工艺2班为试验班级，结合学院一流专业建设和工程认证工作需要，课程采用了线上线下混合式教学模式，除了在专业知识讲授过程中进行知识体系的分解重整外，更对课程教学方法、效果检验手段等做出了系列调整，以期充分调动学生的学习积极性、主动性和创新挑战意识，具体做法如下：

2.1 课程教学以“设计”和“优化”为主线

因“化工原理”课程具有强工程性特点，故而在知识架构上，各章节知识内容系统整理为若干工程设计或工艺优化任务，以任务分析、解决为课程推进。

其中工程设计教学侧重于设计思路的展开、工程设计计算、流体力学校验和经济性分析等内容，在案例化教学辅助下，着重于从分析的严谨性、科学性上培养学生的工程逻辑思维，如吸收剂的设计任务，下分为吸收剂类型选择、用量选择、吸收剂入口浓度设计3项小任务，同学们需要在老师的引领下依次攻克各设计任务的要点和难点，在此过程中理解、吃透知识内涵，并熟悉工程师的研发心路。

工艺优化教学侧重于难点的挖掘、优化措施的设计、可行性分析等，着重于从论证的合理性、严密性、卓越性上进行教育，仍以吸收剂用量选择为例，适宜用量的确定既关乎传质过程的高效性、工艺的经济性，又在一定程度上影响着操作的安全性，优化需要综合考虑，绝不能“以一概全”“罔顾安全”，故而在教学上，需要逐项分析，并提醒大家重视。

2.2 教学模式采用“线上线下混合式”

2.2.1 线上教学建设

线上教学建设包含知识讲解视频、设备三维结构视频、要点随堂测试和开放性作业四项内容。

其中知识讲解视频侧重于课程重点和要点的胶囊式讲解，内容经提炼重整，短小精悍，更加系统，以梳理知识构架、强化内容理解和工程思维养成为主要任务，配合设备三维结构视频，学生可作为课前预习或课后复习之用。

要点随堂测试是“导、练”的依助手段，借助于“学习通”平台，课前发布上节要点测试，课中发布案例解析问题，其信息统计结果既能使教师及时了解学生知识消化状况，也能发现学生在工程实践中的思想意识问题，有助于依据结果去进行课程进度调整或针对性强化训练。

开放性作业包括拓展训练和项目化作业两种形式，既是“练”的主要依靠，也为“拔”提供了基础平台，其内容主要以化工生产或日常生活中常见的案例为基础，要求同学们利用所学内容分析并解决提出的问题，如“拓展训练—雾森系统”，即要求同学们在掌握湿度和喷雾器基础的情况下，分析其设备结构特点和增湿具体机理；或如“项目化作业—市售家用暖气片综合性能分析”，则要求大家依据传热章节学习内容，系统分析市售暖气片的各种优缺点，进而提出综合性改良建议。通过观察同学们在问题核心信息挖掘、困点解析、突破点确定、解决方案提出等各环节的具体表现，从中遴选出对课程知识掌握良好、具备较高的工程设计和工艺优化能力，同时思维开阔、勇于创新的同学进入专业赛事的选拔培养过程。

2.2.2 线下教学模式

线下教学采用“半翻转”式课堂模式来实现“导”的教学策略，老师根据知识讲授进程不断提出问题，引导学生分析并提炼出结论，由学生推理演绎出课程内容，如吸收剂类型选择，设问“大家觉得吸收剂选择时要注意哪些问题呢？”让同学们按自己的设计思路提出原则，老师依次点评，如有遗漏再提出遗漏点，让学生们分析这个原则如何把握，最终整理出吸收剂类型选择的所有原则。学生参与度极高的“通关式”教学形式有助于提升学生的学习兴奋度和自觉度，能活跃课堂氛围，形成激励性的学习环境。

2.3 教学评价方式变革

为充分、全面、科学地考查“导、练、铸、拔”四位一体式教学培养效果，在课程的考核方式上，我们扩展了考试手段，测试内容也更具开放性。

目前，学生的课程综合成绩为“4/6”制，即线上成绩占比40%，线下成绩占比60%；客观题占比40%，主观题占比60%。线上成绩包含线上资源学习完成度2%，随堂测试完成情况2%，拓展训练及项目化作业完成情况6%，线上期中考试成绩30%等4部分；线下成绩为期末笔试成绩。期中及期末题型设置包含填空、单选、多选、判断、计算及问答5类，从基础原理、操作特性、设备结构、设计计算、过程优化、课程思政等多层面对同学们的课程掌握情况进行考核、评价。

同时，期末考试班级前3的同学被直接推荐进入全国化工设计大赛备战组和全国化工原理暨化工实验大赛备战组；拓展训练及项目化作业完成质量佳，具备创新思维的同学被推荐进入教师科研团队或教科研项目组工作，这也为“拔”提供了很好的落脚点。

3 实施效果

3.1 活化学习氛围，主动学习比例大幅提升，教学效果明显提高

“导、练、铸、拔”四位一体式智慧教学策略以学生的分类成才为导向，尊重了学生的学习主导地位；灵活、有趣的“半翻转式”课堂形式激发了学生的学习兴趣，活跃了课堂氛围；而多种类别的开放式作业形式，也迎合了同学们爱挑战、追求价值实现的心理，故而在活化学习氛围上取得了较好效果，该班学生线上教学完成度达到了普通教学班学生完成度约2倍，作业质量相对较高，期末教学成绩平均分高于普通教学班近7分，很好地体现了教学策略的成果。

3.2 多角度、多媒介的教辅工具、教学案例运用激发学生去创新、去奋斗

在科教融合过程中，fluent流体力学计算软件和Aspen Plus软件对设备的模拟、设计和优化，不仅强化了学生对于理论知识的理解，也在一定程度上激发了学生对于掌握更高层次信息技术能力的兴趣和与时俱进的求知欲；各种国家高精尖项目的教学案例的引用，也极大地丰富了学生的视野，点燃了同学们的学习强国热情。

3.3 教赛相长，教研相长，实战丰富并创新了课程认知

在理论与实践的交互指导、激励上升中，学生对于课程知识内容掌握渐深，更具备了良好的创新、追求卓越的品质和团队协作精神。团队教师指导学生参加2019年全国大学生化工实验大赛全国总决赛，获得一等奖；参加全国化工设计大赛7届，获二等奖7次。大赛中同学们展现出了工程实践能力、创新能力和团队协作能力，对手学校的教学培养方式及效果也培养了团队教师对课程建设的新认知和新思考，促成了多项教学成果及教学质量工程的诞生，实现了师生共进的双赢局面。