張楠

（安陽工學院化學與環(huán)境工程學院，河南 安陽 455000）

智慧教育的真諦就是通過構(gòu)建技術(shù)融合的學習環(huán)境，讓教師能夠施展高效的教學方法，讓學生能夠獲得適宜的個性化學習服務(wù)和美好的發(fā)展體驗，使其由不能變?yōu)榭赡?，由小能變?yōu)榇竽?，從而培養(yǎng)具有良好的價值取向、較強的行動能力、較好的思維品質(zhì)、較深的創(chuàng)造潛能的人才［1］。

國內(nèi)著名教育技術(shù)專家祝智庭教授認為“智慧教育是當代教育信息化的新境界，是素質(zhì)教育在信息時代、知識時代和數(shù)字時代的深化與提升”。智慧教育已成為當前國際社會教育信息化推進過程中的重要發(fā)展戰(zhàn)略和長期任務(wù)。

“化工原理”作為學生工程能力培養(yǎng)、工程思維構(gòu)筑和工程責任養(yǎng)成的第一道階梯，其智慧教學策略的構(gòu)建既是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，又對高質(zhì)量的應(yīng)用型人才培養(yǎng)及檢驗至關(guān)重要［2］。

1 “導、練、鑄、拔”四位一體式的內(nèi)涵

“化工原理”課程以化工工藝流程中的物理性單元操作為講解對象，主要對其操作原理、過程特性、設(shè)備結(jié)構(gòu)、工程設(shè)計及工藝優(yōu)化等內(nèi)容進行介紹。因課程具有“五多”，即參數(shù)多，公式多，圖表多，設(shè)備多，學科融合多等特點，學生記憶理解不深，學習起來較為吃力，易導致興趣缺乏。為充分提高學生的課程接納度，激發(fā)學生的學習、研究興趣，并做好理論指導實踐的應(yīng)用，課程設(shè)計采用了“導、練、鑄、拔”四位一體式教學策略，具體介紹如下：

1.1 “導”：案例導學、引導式互動

學習動力的激發(fā)首先需要明確學習的目的和最終收獲，以案例導學，生動體現(xiàn)了課程知識在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，案例的經(jīng)濟價值和社會價值更易撥動學生心弦，令其向往；而引導式互動，以“導”代“講”，側(cè)重于在知識推演過程中一步步塑造學生的工程思維，一點點糾正其認知偏差，最終形成科學、嚴謹、準確的工程觀和研究觀，而“導”的互動過程也能使學生在自己越發(fā)純熟地逼近正確結(jié)論時，形成充實的勝利感，體驗到“學有所成”的快樂，從內(nèi)在激發(fā)其學習、挑戰(zhàn)的欲望。

1.2 “練”：以案例剖析、項目化作業(yè)來鍛煉學生的知識消化水平和工程實踐能力

設(shè)置拓展訓練、項目化作業(yè)，以生活或生產(chǎn)中的小問題為切入點，要求學生以課程中所學知識對問題進行剖析，以此來鍛煉同學們的理論指導實踐能力，同時植入“學以致用”的學習目標，充分激發(fā)同學們自學自練的熱情，養(yǎng)成他們以專業(yè)眼光看生活、看發(fā)展、看世界的習慣，徹底扭轉(zhuǎn)“學習是為了分數(shù)”的低階認知。

1.3 “鑄”：鑄追求卓越、追求創(chuàng)新、勇挑重擔的工匠魂

2019年8 月，中辦、國辦印發(fā)了《關(guān)于深化新時代學校思想政治理論改革創(chuàng)新的若干意見》，進一步明確了教育“立德樹人、鑄魂育人”的總體要求。工科類課程的專業(yè)課程教學，不僅要注重思政切入的合理與自然，更要結(jié)合課程特點，做好學生人生觀、價值觀引導，做好“德育”與“智育”的平衡[2]。

“化工原理”課程注重化工工程設(shè)計和工藝優(yōu)化能力的培養(yǎng)，是化工行業(yè)工匠養(yǎng)成的“第一?？圩印?。在教學各環(huán)節(jié)中，要明晰工程倫理，明確工程素養(yǎng)，努力將追求卓越、追求創(chuàng)新、勇挑重擔的思政化為綿綿細雨，力爭潤物無聲。

1.4 “拔”：通過“1+N”式拔尖計劃（科教融合+N項專業(yè)競賽），挑選適宜的人才進行后期分類培養(yǎng)

實施科教融合式教學，即以科技前沿信息或研發(fā)主要成果為載體，闡明理論在生產(chǎn)、在發(fā)展中的有力指導作用，并明確國家發(fā)展戰(zhàn)略要務(wù)的完成，從來都需要依賴“已知”在“未知”中尋找突破和創(chuàng)造，而這些必須依賴于堅實的理論和變通的思維，以此激發(fā)同學們對課程學習目標形成新的認知和反思。

同時，我學院積極參加全國化工設(shè)計大賽、全國化工原理暨化工實驗大賽、節(jié)能環(huán)保大賽和大學生科技創(chuàng)新大賽等專業(yè)相關(guān)賽事，各類大賽的參與不僅有助于完成對學生課程知識掌握情況的綜合檢驗和提高，也有助于完成創(chuàng)新型人才、卓越工程技術(shù)人才和工藝設(shè)計人才的分類培養(yǎng)，能有效縮短他們就業(yè)后的崗位融入。

2 “導、練、鑄、拔”四位一體式教學實施

“導、練、鑄、拔”四位一體式教學以我學院2019級化學工程與工藝2班為試驗班級，結(jié)合學院一流專業(yè)建設(shè)和工程認證工作需要，課程采用了線上線下混合式教學模式，除了在專業(yè)知識講授過程中進行知識體系的分解重整外，更對課程教學方法、效果檢驗手段等做出了系列調(diào)整，以期充分調(diào)動學生的學習積極性、主動性和創(chuàng)新挑戰(zhàn)意識，具體做法如下：

2.1 課程教學以“設(shè)計”和“優(yōu)化”為主線

因“化工原理”課程具有強工程性特點，故而在知識架構(gòu)上，各章節(jié)知識內(nèi)容系統(tǒng)整理為若干工程設(shè)計或工藝優(yōu)化任務(wù)，以任務(wù)分析、解決為課程推進。

其中工程設(shè)計教學側(cè)重于設(shè)計思路的展開、工程設(shè)計計算、流體力學校驗和經(jīng)濟性分析等內(nèi)容，在案例化教學輔助下，著重于從分析的嚴謹性、科學性上培養(yǎng)學生的工程邏輯思維，如吸收劑的設(shè)計任務(wù)，下分為吸收劑類型選擇、用量選擇、吸收劑入口濃度設(shè)計3項小任務(wù)，同學們需要在老師的引領(lǐng)下依次攻克各設(shè)計任務(wù)的要點和難點，在此過程中理解、吃透知識內(nèi)涵，并熟悉工程師的研發(fā)心路。

工藝優(yōu)化教學側(cè)重于難點的挖掘、優(yōu)化措施的設(shè)計、可行性分析等，著重于從論證的合理性、嚴密性、卓越性上進行教育，仍以吸收劑用量選擇為例，適宜用量的確定既關(guān)乎傳質(zhì)過程的高效性、工藝的經(jīng)濟性，又在一定程度上影響著操作的安全性，優(yōu)化需要綜合考慮，絕不能“以一概全”“罔顧安全”，故而在教學上，需要逐項分析，并提醒大家重視。

2.2 教學模式采用“線上線下混合式”

2.2.1 線上教學建設(shè)

線上教學建設(shè)包含知識講解視頻、設(shè)備三維結(jié)構(gòu)視頻、要點隨堂測試和開放性作業(yè)四項內(nèi)容。

其中知識講解視頻側(cè)重于課程重點和要點的膠囊式講解，內(nèi)容經(jīng)提煉重整，短小精悍，更加系統(tǒng)，以梳理知識構(gòu)架、強化內(nèi)容理解和工程思維養(yǎng)成為主要任務(wù)，配合設(shè)備三維結(jié)構(gòu)視頻，學生可作為課前預(yù)習或課后復(fù)習之用。

要點隨堂測試是“導、練”的依助手段，借助于“學習通”平臺，課前發(fā)布上節(jié)要點測試，課中發(fā)布案例解析問題，其信息統(tǒng)計結(jié)果既能使教師及時了解學生知識消化狀況，也能發(fā)現(xiàn)學生在工程實踐中的思想意識問題，有助于依據(jù)結(jié)果去進行課程進度調(diào)整或針對性強化訓練。

開放性作業(yè)包括拓展訓練和項目化作業(yè)兩種形式，既是“練”的主要依靠，也為“拔”提供了基礎(chǔ)平臺，其內(nèi)容主要以化工生產(chǎn)或日常生活中常見的案例為基礎(chǔ)，要求同學們利用所學內(nèi)容分析并解決提出的問題，如“拓展訓練—霧森系統(tǒng)”，即要求同學們在掌握濕度和噴霧器基礎(chǔ)的情況下，分析其設(shè)備結(jié)構(gòu)特點和增濕具體機理；或如“項目化作業(yè)—市售家用暖氣片綜合性能分析”，則要求大家依據(jù)傳熱章節(jié)學習內(nèi)容，系統(tǒng)分析市售暖氣片的各種優(yōu)缺點，進而提出綜合性改良建議。通過觀察同學們在問題核心信息挖掘、困點解析、突破點確定、解決方案提出等各環(huán)節(jié)的具體表現(xiàn)，從中遴選出對課程知識掌握良好、具備較高的工程設(shè)計和工藝優(yōu)化能力，同時思維開闊、勇于創(chuàng)新的同學進入專業(yè)賽事的選拔培養(yǎng)過程。

2.2.2 線下教學模式

線下教學采用“半翻轉(zhuǎn)”式課堂模式來實現(xiàn)“導”的教學策略，老師根據(jù)知識講授進程不斷提出問題，引導學生分析并提煉出結(jié)論，由學生推理演繹出課程內(nèi)容，如吸收劑類型選擇，設(shè)問“大家覺得吸收劑選擇時要注意哪些問題呢？”讓同學們按自己的設(shè)計思路提出原則，老師依次點評，如有遺漏再提出遺漏點，讓學生們分析這個原則如何把握，最終整理出吸收劑類型選擇的所有原則。學生參與度極高的“通關(guān)式”教學形式有助于提升學生的學習興奮度和自覺度，能活躍課堂氛圍，形成激勵性的學習環(huán)境。

2.3 教學評價方式變革

為充分、全面、科學地考查“導、練、鑄、拔”四位一體式教學培養(yǎng)效果，在課程的考核方式上，我們擴展了考試手段，測試內(nèi)容也更具開放性。

目前，學生的課程綜合成績?yōu)椤?/6”制，即線上成績占比40%，線下成績占比60%；客觀題占比40%，主觀題占比60%。線上成績包含線上資源學習完成度2%，隨堂測試完成情況2%，拓展訓練及項目化作業(yè)完成情況6%，線上期中考試成績30%等4部分；線下成績?yōu)槠谀┕P試成績。期中及期末題型設(shè)置包含填空、單選、多選、判斷、計算及問答5類，從基礎(chǔ)原理、操作特性、設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)計計算、過程優(yōu)化、課程思政等多層面對同學們的課程掌握情況進行考核、評價。

同時，期末考試班級前3的同學被直接推薦進入全國化工設(shè)計大賽備戰(zhàn)組和全國化工原理暨化工實驗大賽備戰(zhàn)組；拓展訓練及項目化作業(yè)完成質(zhì)量佳，具備創(chuàng)新思維的同學被推薦進入教師科研團隊或教科研項目組工作，這也為“拔”提供了很好的落腳點。

3 實施效果

3.1 活化學習氛圍，主動學習比例大幅提升，教學效果明顯提高

“導、練、鑄、拔”四位一體式智慧教學策略以學生的分類成才為導向，尊重了學生的學習主導地位；靈活、有趣的“半翻轉(zhuǎn)式”課堂形式激發(fā)了學生的學習興趣，活躍了課堂氛圍；而多種類別的開放式作業(yè)形式，也迎合了同學們愛挑戰(zhàn)、追求價值實現(xiàn)的心理，故而在活化學習氛圍上取得了較好效果，該班學生線上教學完成度達到了普通教學班學生完成度約2倍，作業(yè)質(zhì)量相對較高，期末教學成績平均分高于普通教學班近7分，很好地體現(xiàn)了教學策略的成果。

3.2 多角度、多媒介的教輔工具、教學案例運用激發(fā)學生去創(chuàng)新、去奮斗

在科教融合過程中，fluent流體力學計算軟件和Aspen Plus軟件對設(shè)備的模擬、設(shè)計和優(yōu)化，不僅強化了學生對于理論知識的理解，也在一定程度上激發(fā)了學生對于掌握更高層次信息技術(shù)能力的興趣和與時俱進的求知欲；各種國家高精尖項目的教學案例的引用，也極大地豐富了學生的視野，點燃了同學們的學習強國熱情。

3.3 教賽相長，教研相長，實戰(zhàn)豐富并創(chuàng)新了課程認知

在理論與實踐的交互指導、激勵上升中，學生對于課程知識內(nèi)容掌握漸深，更具備了良好的創(chuàng)新、追求卓越的品質(zhì)和團隊協(xié)作精神。團隊教師指導學生參加2019年全國大學生化工實驗大賽全國總決賽，獲得一等獎；參加全國化工設(shè)計大賽7屆，獲二等獎7次。大賽中同學們展現(xiàn)出了工程實踐能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力，對手學校的教學培養(yǎng)方式及效果也培養(yǎng)了團隊教師對課程建設(shè)的新認知和新思考，促成了多項教學成果及教學質(zhì)量工程的誕生，實現(xiàn)了師生共進的雙贏局面。