趙青山

（中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)化工學(xué)院，山東 青島 266580）

0 引言

化工傳遞過程是化工類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，主要研究化工過程中動量、熱量和質(zhì)量傳遞的基本原理和規(guī)律，并揭示三種傳遞過程之間存在的類似性[1]。不同于化工原理、反應(yīng)工程等化工類專業(yè)課程相對宏觀、具體的研究問題的方法，化工傳遞過程是基于三種傳遞現(xiàn)象的內(nèi)在本質(zhì)，以微觀視角去看待問題，從復(fù)雜的物理、化學(xué)過程中抽取數(shù)學(xué)模型，通過求解微分/偏微分方程得到問題的答案。通過本門課程的學(xué)習(xí)，旨在提高學(xué)生對三傳機理的認識和理解，并利用化工傳遞過程知識分析和解決實際工程問題[2]。然而，由于其研究問題獨特的思路和方法，化工傳遞過程具有工程理論性強、內(nèi)容抽象且推導(dǎo)公式多等突出特點，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中需要具備較好的邏輯思維能力和對復(fù)雜過程的理解能力，而建模和求解又要求學(xué)生具有較好的高等數(shù)學(xué)功底。因此，學(xué)生普遍反映課程學(xué)習(xí)難度大，極大地限制了學(xué)習(xí)興趣和積極性，并且難以真正理解化工傳遞過程的核心知識以及具備運用知識解決實際問題的能力，導(dǎo)致課堂效果不佳，不能很好地達到預(yù)期的課程培養(yǎng)目標[3]?；趯W(xué)時短、任務(wù)重、難度大等客觀條件，如何提升學(xué)生對化工傳遞過程課程的學(xué)習(xí)興趣，提高對課程知識的學(xué)習(xí)和運用能力，是當前化工傳遞過程教學(xué)中亟須解決的重要難題。

1 案例導(dǎo)向式教學(xué)在化工傳遞過程課程教學(xué)中的重要性

所謂案例導(dǎo)向式教學(xué)是在課堂中引入學(xué)生日常生活、熟知或感興趣的場景，讓學(xué)生把自己納入到案例場景中，拉近課程與學(xué)生之間的距離，讓學(xué)生以主人翁的身份主動學(xué)習(xí)，并運用所學(xué)知識分析討論或解決案例問題[4]。由于化工傳遞過程課程內(nèi)容難度大，一旦學(xué)生對課程失去了學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生更多時候會選擇“躺平”的狀態(tài)去學(xué)習(xí)；反之如果學(xué)生對課程產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，那么學(xué)生會變被動學(xué)習(xí)為主動求知，積極主動地思考和探索，在求知探索中產(chǎn)生愉悅和滿足，再難的課程也會變得事半功倍[5]。若能夠?qū)⒒鬟f過程抽象的知識與具象的生活、工程及科研等方面的素材和案例有機結(jié)合起來，恰當?shù)貞?yīng)用到課堂導(dǎo)入、知識推進、章節(jié)小結(jié)等教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，將抽象的課程知識具體化，能夠把學(xué)生從理論思維中解脫出來，拉近學(xué)生和課程內(nèi)容之間的心理距離，極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)探索的興趣和積極性。同時，在課程知識推進過程中案例式學(xué)習(xí)還可以強化學(xué)生對知識的理解和運用，在潛移默化中學(xué)習(xí)和掌握理論知識；在完成階段性學(xué)習(xí)任務(wù)后，課上或課后綜合案例分析則能夠讓學(xué)生運用所學(xué)的知識解決身邊的問題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感和解決工程實際問題的能力，發(fā)展學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新思維能力，培養(yǎng)具有優(yōu)異邏輯思維能力和理論實踐水平的高素質(zhì)復(fù)合型化工人才。

2 案例素材的篩選與設(shè)計

首先，案例素材要緊密結(jié)合傳遞知識內(nèi)涵，建立表面現(xiàn)象和三傳過程的內(nèi)在聯(lián)系。為了生動形象的闡釋教學(xué)內(nèi)容，需要從生活常識、工程案例、科研論文等各方面收集、整理和篩選緊扣課程內(nèi)容的典型案例素材，并從復(fù)雜的案例問題中抽提出涵蓋的傳遞過程，建立表觀現(xiàn)象與三傳內(nèi)涵之間的關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生通過案例學(xué)習(xí)更好的理解和學(xué)習(xí)知識點。其次，案例要貼近生活生產(chǎn)，并緊跟科學(xué)前沿?；鬟f過程是一門“頂天立地”的課程，傳遞現(xiàn)象既廣泛應(yīng)用于最先進的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域（如導(dǎo)彈發(fā)射、火星探索等），又在日常生活中無時無刻不在發(fā)生（如春風(fēng)拂面、做飯炒菜等）。案例素材可以選擇學(xué)生熟悉的生活生產(chǎn)場景，形成“問題源于生活/生產(chǎn)—認清問題、學(xué)習(xí)知識—回到生活/生產(chǎn)”的閉合學(xué)習(xí)循環(huán)，又可以結(jié)合最新的科學(xué)研究進展，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究思維和探索創(chuàng)新意識，對學(xué)生未來工作和研究學(xué)習(xí)都有諸多裨益。第三，案例的難度要適中，知識要深入淺出。為了適應(yīng)課程的需求和學(xué)生的知識水平，案例的難度需要適中，太簡單會讓學(xué)生失去探索的欲望，太難則會讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，失去案例導(dǎo)向式教學(xué)的優(yōu)勢。因此，在實施過程中需要精心篩選難度適中的案例素材，通過案例將三傳知識深入淺出的傳授給學(xué)生。

3 案例導(dǎo)向式教學(xué)在化工傳遞過程課程教學(xué)中應(yīng)用

根據(jù)化工傳遞過程課程的特點和實施的教學(xué)環(huán)節(jié)，案例導(dǎo)向式教學(xué)大體可分為開篇案例法、問題案例法和綜合案例法。（1）開篇案例課堂導(dǎo)入。通過一個鮮活的案例引出新課知識，會極大地增加課堂的生動性，拉近抽象的課堂知識與學(xué)生之間的距離，吸引學(xué)生的注意力和興趣，促使其成為積極主動的知識探究者。例如在講授邊界層分離時，可以拿乒乓球和高爾夫球讓學(xué)生們?nèi)樱寣W(xué)生直觀體驗兩者不同的運動軌跡，激發(fā)學(xué)生們的關(guān)注和興趣，引出邊界層分離的概念。再例如講授分子傳質(zhì)擴散時，通過跟學(xué)生分享做飯切洋蔥的經(jīng)歷，引發(fā)學(xué)生的切身體會，講出放入水中切可以有效避免刺激眼睛，引導(dǎo)學(xué)生更好的理解氣體和液體中的分子擴散及速率。（2）問題案例內(nèi)容推進。在課程知識學(xué)習(xí)進程中，可讓學(xué)生分析生活、工程或科研中的案例問題，使其感受傳遞過程原來就在身邊，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)理論的作用和工程知識的魅力，在問題案例中訓(xùn)練和掌握三傳的學(xué)習(xí)方法。例如在講授傳熱部分時，講完三種基本傳熱方式后可以提出問題讓同學(xué)們辯論：冬天南方濕冷，北方干冷，哪里更冷？這樣一下子就把學(xué)生置身到虛擬場景中，讓學(xué)生以主人翁的身份去思考兩種環(huán)境中的傳熱方式，并能夠更好地理解導(dǎo)熱系數(shù)。再例如所謂“心急吃不了熱豆腐”，可以讓學(xué)生們討論怎么才能盡快吃到熱豆腐？在這個過程中能夠讓學(xué)生帶著興趣去思考，促進對熱量傳遞速率過程的理解和掌握。（3）綜合案例訓(xùn)練總結(jié)。在完成章節(jié)或階段性學(xué)習(xí)后，通過綜合案例提出需要解決的生活、工程或科研問題，引導(dǎo)學(xué)生綜合利用所學(xué)知識獨立思考或者分組討論，達到知識系統(tǒng)化運用的目的。例如在講授完傳熱部分后，可以讓學(xué)生們建模分析討論秋衣和大衣穿的次序?qū)囟确植己捅ＥЧ挠绊懀辉倮缛梭w體溫恒定是由于身體內(nèi)部不斷產(chǎn)熱和表面不斷散熱的平衡，可以讓學(xué)生建模分析自己身體向外散熱的速率。通過分析和解決學(xué)生們身邊息息相關(guān)的案例問題，能夠讓學(xué)生將所學(xué)知識學(xué)以致用，極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感和對知識的實踐運用能力。此外，由于受課程學(xué)時的限制，需要做到案例學(xué)習(xí)和理論教學(xué)的緊密有機融合，并可有效利用課前討論、課后作業(yè)等環(huán)節(jié)保證案例教學(xué)的充分實施。

4 結(jié)語

經(jīng)過長期的教學(xué)實踐，案例導(dǎo)向式教學(xué)能夠大幅度提高學(xué)生對化工傳遞過程課程的興趣和學(xué)習(xí)積極性，從學(xué)習(xí)的客體變?yōu)橹黧w，在實際將生活、工程、科研案例中啟發(fā)思維，從而更好地學(xué)習(xí)和掌握課程知識，并能夠把基礎(chǔ)知識、思維能力、專業(yè)素質(zhì)有機融合在一起，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的綜合能力。案例導(dǎo)向式教學(xué)在化工傳遞過程課程中效果顯著，有望進一步推廣和應(yīng)用。