孫 楊，金 盈，吳友吉，黃 睿

（1.安徽工程大學化學與環(huán)境工程學院，安徽 蕪湖 241000；2.安徽工程大學教務處，安徽 蕪湖 241000）

時代的發(fā)展推動了科技的進步，許多新出現(xiàn)的問題和現(xiàn)有的知識相互交融，催生出的交叉專業(yè)日新月異，各學科間的交流與融合進一步加深?；瘜W作為一門基礎學科，也更加廣泛地與其他學科發(fā)生相互滲透。相關專業(yè)的學生要求掌握一定的化學知識，“工程化學”這門課程就應運而生?？梢哉f，“工程化學”就是連接化學知識與工程實踐的一門“橋梁”型學科[1]，是高等工科院校非化學專業(yè)開設的一門必修課。通過“工程化學”基本理論的學習，使學生能有意識地運用化學觀點去思考、認識和解決工作、生活中遇到的問題。

我校開設的“工程化學”這門課，所選用的教材是由浙江大學陳林根主編的《工程化學基礎》，屬于普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材。教材內(nèi)容廣泛，主要包括物質(zhì)的化學組成和聚集狀態(tài)、物質(zhì)結構與性質(zhì)、化學反應與能源、水溶液中的化學反應及材料的保護等；教材涉及的知識面較寬，囊括了“無機化學”“物理化學”“高分子材料”等學科的基本知識?！肮こ袒瘜W”一般作為高等學校各個理工科專業(yè)的通識必修課。各專業(yè)在使用“工程化學”作為化學基礎課程方面認同度較高，如機械設計制造及其自動化、車輛工程、材料科學與工程、材料成型及控制工程、土木工程等各專業(yè)都需要學生對化學基礎知識有一定程度的認知?！肮こ袒瘜W”作為基礎課程有著雄厚的需求背景，作為研究課題有著大量的學生教學案例。

“工程化學”課程從開設至現(xiàn)在，課時數(shù)發(fā)生了很大變化。從一開始的72學時到現(xiàn)有課程中的48學時（長學時工程化學）和30學時（短學時工程化學），課時數(shù)總體來說是大幅度減少的。我們在教學過程中發(fā)現(xiàn)，非化學專業(yè)的學生在“工程化學”的課堂上學習興趣不高，認為其難度大，學習效果亟待提高。

“工程化學”課程設置在“材料科學基礎”“材料物理化學”“土木工程材料”等專業(yè)課程之前，對于學生來說是十分必要的，應當扎實學好?！肮こ袒瘜W”課程設置的內(nèi)容銜接度高，能夠前承高等數(shù)學、大學物理，后續(xù)上述各專業(yè)課程，也有利于老師在此基礎上更深入地講解。因此，“工程化學”課程的教學內(nèi)容和教學方法有進行適度改革的必要。作者從近三年來各個專業(yè)“工程化學”課程教學實踐的經(jīng)驗出發(fā)，結合我校各專業(yè)設置和學生學習能力的實際情況，在“工程化學”的課堂上開展了線上線下混合式教學活動，實施了一些課程內(nèi)容的改變，探索了線上和線下兩部分教學內(nèi)容的適用場景以及討論了具體內(nèi)容的教學后反饋。

1 背景

近年來，在教學活動轉移至線上開展的大背景下，教學方法發(fā)生了重大變化。原有的線下面對面教學活動被線上教學活動方式部分替代，因此教師在教學方法上也亟待轉型升級。在這種情況下，“工程化學”教學方法也應當順應時代潮流，積極對接雨課堂、學習通等線上教學平臺，逐步建設成學生喜聞樂見、易于推廣、便捷高效的課堂教學方式[2]，并且隨著人機交互設備與軟件日新月異的進步，線上的教學方法也更加靈活多樣。多媒體教學早已不再局限于視頻和ppt教學方法，線上教學平臺的推送、海量資源的自主學習，甚至學生與程序人機交互式的個性化學習、拓展式學習[3]等新的學習模式不斷涌現(xiàn)，這就要求“工程化學”課程能夠與時俱進，敢于創(chuàng)新，從形式到內(nèi)容作出深刻變革。因此，作為工程類高校，我校亟待率先推出特色鮮明的“工程化學”課程教學體系及與其配套的實驗。

2 教學內(nèi)容的改革探索

進行“工程化學”及其實驗課程內(nèi)容的修訂目標是建設有安徽工程大學特色的“工程化學”課程和實踐新內(nèi)容，使“工程化學”課程緊跟各專業(yè)的發(fā)展變化，更新時代前沿的課程內(nèi)容。同時，更新升級課程中使用的交互軟件，建設虛擬的“工程化學”課堂，提高學生對化學基礎課程的興趣和學習效率。

完善“工程化學”課程和實驗的教材、課件、網(wǎng)絡資源整合等基本教學內(nèi)容；將已有的教學經(jīng)驗和專業(yè)特色的教學內(nèi)容在教學和實踐環(huán)節(jié)中加以體現(xiàn)，并匯編整理成講義，為建設具有工科大學特色的“工程化學”課程做準備。探索改革的內(nèi)容如下：

（1）發(fā)展線上課堂教學：線上課堂教學中，雨課堂、學習通代替?zhèn)鹘y(tǒng)線下教學中的黑板和試卷，一節(jié)課結束以后圍繞一個主題隨堂開展教學效果檢測。學生通過手機端作答迅速，易于操作，測試結果統(tǒng)計起來也相當方便。此外，“工程化學”教材的“第二章物質(zhì)聚集狀態(tài)”對于學生來說普遍學習起來比較容易，可以結合高中知識進一步學習。為此，結合線上開展教學活動的實際情況，讓學生組成3～5人的學習小組，對這一章涉及的“2.2固體”“2.3液體與溶液依數(shù)性”“2.4氣體與理想氣體狀態(tài)方程”進行討論、分析與總結。然后，在線上課堂學生使用ppt匯報所總結的知識，教師最后點評與糾偏。組與組之間、學生與老師之間，通過這種線上課堂的方式交流，豐富了課堂形式和課程內(nèi)容，增強了教學活動的參與感和啟發(fā)性，有助于學生更加牢固掌握學習知識點。

（2）開展線下翻轉課堂：例如在環(huán)境化學、金屬材料腐蝕部分內(nèi)容結束后，增加了一定學時的ppt匯報。機械制造及其自動化專業(yè)的學生對于機械設備的運行條件、大氣濕度等對機械設備的影響以及空氣污染等實踐意義較大，學生結合其他專業(yè)知識可進行一定程度的深入探索；土木專業(yè)的學生自主探究的方向為建筑室內(nèi)環(huán)境的影響因素、橡膠等高分子材料的加工；材料、材科專業(yè)的學生自主探究了金屬材料腐蝕電化學過程。在準備ppt過程中，學生們理清了思路，通過翻轉課堂的學習過程加深了知識的印象，掌握了專業(yè)相關的前沿領域。

（3）完善更新最前沿的多媒體教學內(nèi)容。在“第四章 化學反應與能源”和“第五章 水溶液中的化學反應”中使用的化學熱力學公式推導方面以板書為主，但是在教水溶液離子化學、腐蝕電化學、水資源保護等方面內(nèi)容時，使用多媒體視頻可以在短時間內(nèi)向?qū)W生直觀地介紹大量知識信息，若單純地介紹概念性內(nèi)容很可能造成課堂氣氛沉悶，教學過程死板。因此，教學中多插入視頻介紹應用方面的實例，能調(diào)動學生的在課堂上的學習興趣，提高前排率和抬頭率。

（4）加強”工程化學“實驗方面的探索。未來可以增加實驗的開放程度，實行設置多級結論的實驗結果，充分發(fā)揮學生的自主探究和靈活運用能力，進一步完善學生學習能力評價體系。例如：在6滴0.1 mol/L硝酸銀溶液中滴加3滴0.1 mol/L鉻酸鉀溶液，要求學生記錄觀察到的現(xiàn)象。再逐滴加入0.1 mol/L氯化鈉溶液，充分振搖，觀察有何變化，寫出反應方程式。這類沉淀的轉化驗證實驗，原理清晰，反應明確，但學生操作過程中往往記錄的結果五花八門。沉淀應當為白色的氯化銀，由于轉化前沉淀鉻酸銀顏色的影響，學生往往會記錄氯化銀最終為黃色沉淀，甚至這一實驗結果有學生記錄為黃色溶液，這很可能是學生在懸濁液未能固液分離的情況下就已經(jīng)下了結論，也有可能是學生在“逐滴加入”這個環(huán)節(jié)中，滴加數(shù)的變量有多有少，氯化銀和鉻酸銀兩種沉淀混雜的情形也可能會被當作結果記錄下來。因此，教師應當對這樣不同的結論進行分級評價，對學生的學習能力以示區(qū)分。學生堅定得到氯化銀白色沉淀結論并寫出完整化學方程式的，應當給予優(yōu)良評級；學生猶豫在黃色還是白色沉淀的，或者對于化學方程式與結論不一致、不匹配的，應當給予良中評級；學生僅僅是做了該實驗，記錄了黃色溶液或者其他文不對題的答案的情況，應當酌情給予及格，甚至不及格的評級，以示區(qū)分。

3 修訂特色

編寫有本校特色的“工程化學”課程，如新增的人工智能專業(yè)的化學基礎知識銜接和緊跟專業(yè)動態(tài)的實踐內(nèi)容需要更新?lián)Q代。針對現(xiàn)有機械設計制造及其自動化、車輛工程、材料科學與工程、材料成型及控制工程、土木工程等專業(yè)學習“工程化學”或者“工程化學基礎”課程的特點和需求，在主干教學內(nèi)容基礎上，定制有特色的教學與實踐內(nèi)容。

修訂后的“工程化學”多媒體內(nèi)容豐富，學生交互方式多樣，是適應線上線下混合式教學的課程，具體方案如下：

（1）匯編更多教學內(nèi)容供學生使用，形成本校特色的”工程化學“講義。

（2）制作更新一套可以線上交互的智能課件，建設多媒體課件庫、手機端習題庫和試卷庫，調(diào)動學生課下線上自主學習的積極性。

（3）根據(jù)課程實驗內(nèi)容，制作“工程化學”實驗虛擬仿真平臺，逐步編入內(nèi)容為結果開放型的“工程化學”實驗線上交互平臺。

全新編排的“工程化學”課程內(nèi)容增加了多媒體教學互動課堂，學生上課同步可以線上互動答題?；觾?nèi)容緊密結合教材，有益于學生自主安排課余時間復習課堂知識，練習鞏固知識，提高學業(yè)水平。同時，線上內(nèi)容與傳統(tǒng)線下的混合又靈活運用了教材之外的一切移動設備和互聯(lián)網(wǎng)資源，給學生打造一個立體、自主、高效、便捷的課程學習體驗。

“工程化學”課內(nèi)的實驗內(nèi)容設置為顏色變化較多的“沉淀溶解平衡和氧化還原反應”，基本都是基于液相反應的不同顏色的沉淀析出、少量存在冒出氣泡的反應。新修訂的這一實驗作為“工程化學”課內(nèi)的實驗內(nèi)容，特點：①有益于激發(fā)理工科非化學類專業(yè)學生對于化學實驗的興趣，通過顏色變化的沉淀反應和氧化還原，認識化學、了解化學；②液液反應析出固體，實驗現(xiàn)象豐富，特別是固體的顏色多樣，能充分調(diào)動學生學習化學的興趣；③這類實驗的條件比較溫和，沒有明火加熱，溫度最高為90℃水浴加熱，實施起來安全、高效又節(jié)能。

《工程化學講義》預備將來形成我校自主編制的教材，擁有公共章節(jié)和特色章節(jié)。公共章節(jié)涵蓋普通化學和無機化學的部分內(nèi)容，是大學理工科均需學習的化學知識內(nèi)容的總論和基礎知識。特色章節(jié)緊隨其后，仍按順序統(tǒng)一編排，在面向各個學院的相關專業(yè)講授時，選講相應的章或者節(jié)。特色章節(jié)力求少而精，符合當前教育改革短學時的特點，把講授的內(nèi)容編得“精”，把線上課后學習的內(nèi)容編得“廣”。既照顧了所有學生學習到大綱規(guī)定的通識知識，也考慮學有余力，有望提升的學生的學習興趣和發(fā)展需要。

4 總結

（1）通過教學內(nèi)容與教學方法的改進，進一步激發(fā)了學生學習“工程化學”的興趣，加強對相關專業(yè)學生厚基礎、重應用、有體系的理工科基本素質(zhì)的培養(yǎng)。

（2）為適應教學現(xiàn)代化、教學內(nèi)容信息化的需要，本課程相關教案、講稿、課后習題及答案等通過線上教學平臺（超星學習通）發(fā)布，并結合課堂實時教學平臺（雨課堂）與學生互動，促進課程教學的互動性和信息化，建立起教師與學生之間的良好互動和及時交流。

（3）加強現(xiàn)有“工程化學”實驗課等實踐環(huán)節(jié)對于理論知識的強化作用，通過實驗虛擬仿真平臺的建設，進一步提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，使培養(yǎng)的學生具有一定的科研基礎和科研能力，并且這種線上實驗活動使得教學方式更加靈活，教育場所更加多元，教學效果更加顯著。