基于翻转课堂的化工设计课程教学的思考

陈静娟，孔学军，何承东

（安庆师范学院　化学化工学院，安徽　安庆　246003）

基于翻转课堂的化工设计课程教学的思考

陈静娟，孔学军，何承东

（安庆师范学院化学化工学院，安徽安庆246003）

化工设计课程对于培养学生化工工程设计能力具有重要的作用，是化学工程与工艺专业学生的专业必修课.化工设计课程具有涉及知识面宽、设计过程复杂、与生产实际结合紧密、经验和理论方面的参考资料繁多等特点.翻转课堂是一种新型的教学模式，应用这种教学模式教学能够调动学生的学习的主观能动性、培养学生自主学习与合作学习能力，提高学习的效率和深度.本论文将探讨翻转教学模式应用于化工设计课程教学需要解决的几个问题.

化工设计课程；翻转课堂；教学模式

1　化工设计课程教学的重要性

化工设计的目标是设计出某一化学品的生产流程，并从安全性、经济性、合理性等角度考察其可行性，然后进行不同规模的放大试验，最后合理选择厂区并完成核心的化学反应设备以及相应的辅助设备和车间布置等设计的任务.无论是新产品研发还是成熟产品的投产或扩大生产，都需要对生产流程及设备进行设计，可见，化工设计是化工生产过程中至关重要的一个步骤，对化工行业乃至国民经济发展都起着关键作用.随着我国经济社会的发展，化工设计方面的高素质人才越来越受到欢迎和需要.全国高等院校为此增设了化工设计课及与之配套的实践课.但目前我国大部分化工专业毕业生不能胜任化工设计方面的工作［1］.

2　传统模式下化工设计课程教学存在的问题

化工设计是一门综合性课程，需要包括无机化学、有机化学、分析化学和物理化学在内的基础化学知识，同时还必须具备化工原理、化工和传递过程、化工机械设备基础、化工热力学、化工仪表自动化控制、化学反应工程等各种专业知识，同时还需要具备一定的经济学知识和社会学知识.化工设计课程学习的基本目标是，使学生熟悉化工设计的内容和程序，并且能够在实际应用中指导工程实际问题.化工设计课程作为一门应用学科，应注重培养学生工业工程的观念，同时结合化工设计课程自身特点，通过反应器设计与工业生产流程设计的对比，使学生更清晰地认识化工设计的整体性和全局性，并与生产实际相结合，组织学生讨论以激发学生学习的主观能动性，加深学生对化工设计课程的认知与掌握［2］.其次，计算机在化工设计中的应用几乎贯穿于工程设计的全过程和设计工作的各个方面，因而化工技术人员必须掌握应用计算机进行化工设计的基本技能是一个.在这种形势下，高等院校为了培养化工行业的高素质人才，必须强化化工设计类课程教学中计算机相关软件的应用.再次，由于化工设计是一门针对化学工程实践过程中问题和解决方案的应用课程，必须重视实践环节，因为它是培养工科学生工程意识的重要环节，但由于目前化工厂从安全的角度考虑，同时目前各高校在学生实习方面的投入并不令人满意，导致学生实习的时间不长、实习认识不深，只能完成部分工段或设备的学习.综上可以看出，运用目前传统的教学模式授课，会存在以下问题：（1）教师单调地授课讲解，内容枯燥、抽象，导致学生学习积极性不够，缺少独立思考，学生的学习效率不高；（2）化工设计与工程实际结合相当紧密，依赖简单的课堂教学，不能达到书本理论联系生产实际的目的，因而无法有效地提高学生进行化工设计和在以后工作中解决工业实际设计问题的能力；（3）由于条件的限制，高校很难开设化工设计相关的实验，学生认知化工设计的机会少之又少.因此，为了帮助学生顺利进行化工设计，达到教学目的也为了满足用人单位的需要，并保持与化工现代教育的发展同步，化工设计课程教学的改革和创新研究迫在眉睫［3］.

3　翻转课堂的优势

翻转课堂或称颠倒课堂（Flipped Class/Inverted Classroom），是2007年由两位美国化学老师Jonathan Bergman和Aaron Sams首次尝试，2011年“传统教育的颠覆者”萨尔曼·可汗在TED大会演讲报告时指出现代信息技术使课堂“翻转”成为可能；翻转课堂是将传统的以课堂为核心的教学结构翻转过来，即让学生在课前学习所需掌握的知识，在课堂上则对课前学习的知识进一步掌握与深化的一种新型教学模式.与传统课堂相比，翻转课堂具有非常明显的优势：（1）翻转课堂突破了时间和空间的局限，可以随时随地、利用零散的时间学习，并且可以对难懂的知识点重复学习；（2）翻转课堂革新了教学结构：翻转课堂由传统的“先教后学”向“先学后教”转变，能够提高学习效率；由“以教导学”向““以学定教”转变，从而拓展学生学习的深度和广度；（3）翻转课堂实现了学生的个性化学习，根据每位学生的学习能力和兴趣以及学习时间的不同，因材施教、全面发展学生的素质.“翻转课堂”不但实现了课堂的翻转化，同时也实现了课堂的人性化［4-6］.目前，美国很多高校在课堂教学中正在逐步使用翻转课堂代替传统的教学模式，因为他们发现翻转课堂能够更大程度地发挥学生学习的自主性、提高学生团队协助能力、培养学生的创新精神，并活跃课堂氛围、提高知识的内化速度，有利于激发学生积极性，让他们更好的掌控自己的学习，并释放更多的课堂时间，进行有意义的互动.我们可以看到，翻转课堂能够解决化工设计课程教学过程中，涉及知识面宽、流程和设备抽象、设计过程复杂、计算量大、对相关学科基础要求高等诸多问题，同时能够通过视频资料使学生更直观地了解工业生产流程、设备及管道布置、厂址选择规划等内容，并且更好地演示数据资料查找、相关计算过程等，成为化工设计课程教学改革的必然选择.将翻转课堂应用于化工设计课程的教学，学生能够更清晰的了解化工设计的意义、更扎实地掌握化工设计的内容、培养独立学习思考发现问题并解决问题的能力以及团队分工讨论协作的能力，必将培养出让用人单位满意的高素质的化工设计专业人才.但是目前将翻转课堂应用于化工设计课程的教学还需要解决几个关键问题.

4　将翻转课堂应用于化工设计课程的教学需要解决的问题

4.1教师的素质

传统教学模式中，教师是课堂的“主角”，讲授知识、控制课堂的节奏，是讲坛上的圣人（sage on the stage），而翻转课堂教学模式下，教师变成从旁指导者（guide on the side），这并不意味着教师责任的降低.恰恰相反，在翻转课堂模式中，学生在上课之前已提前对本节课内容有一定的基础性学习和思考，那么在课堂上的任务不再是接受和聆听，而是将对所需要学习的内容进行更为深入的探讨与研究；教师在课堂上的角色是给予帮助、解疑释惑.翻转课堂使得教师从传统课堂中的讲授者变成了学习的促进者和设计者，花更多精力去理解学生的问题，引导学生去运用知识，这对教师的教学能力有了更高要求；同时，在传统教学方式中教师只需要掌握书本上涉及的知识和问题，课前准备较为简单，当学生课前充分理解知识点并讨论之后可能向教师提出更有深度的问题，需要教师在相关领域有更高深的建树，才能更好地引导学生.翻转课堂对教师的教学能力和学术能力都提出了更高的要求［7］.

4.2学生的态度

在长期形成的中国传统的教学模式中，学生在课堂上承担被动接受知识的任务，扮演的是“听众”、“受众”的角色，习惯性接受知识，缺少独立的思考和见解，更难有质疑的想法，因而主观能动性难以激发.而在翻转教学模式中，学生在课前通过学习书本、课件、及观看微课视频和查阅相关资料等资源，已经对所学知识相当掌握，在课堂上就不再是听老师讲授知识，而是与老师通过探讨、交流、答疑等活动完成知识的内化、深化和细化.这种教学模式不仅提高了学习效率，同时也对培养学生自学能力很有帮助.此外，在翻转课堂中，学生可以按自己的速度来学习，满足个性化地需求.但是，翻转课题对学生的自学能力提出了更高的要求，如果学生不在翻转课堂之前认真学习、深入思考，那么翻转课堂本身就没有意义，还是会变成传统教学模式中教师满堂灌地讲解模式.另外，对于班级中有些不主动学习的学生，翻转课堂的设计者也要采取相应的措施，以免他们无所事事，最终一无所获［8］.

4.3教学平台

传统教学模式只需要一间教室、一块黑板或者一补投影仪，而翻转课堂需要网络教学平台的完善，不仅需要视频制作和播放的完善，还需要学生拓展学习的完善以及师生互动平台的完善.化工设计课程不仅涉及化学化工的知识，还涉及经济学、建筑学、材料学等学科的知识，相关平台和知识的完善将为翻转课堂的教学效果保驾护航［9］.

翻转教学由于能够提高学生学习兴趣、提高学习效率、拓展学生的视野、加深学生对知识点学习的深度，而受到全球的关注；作为化工专业的必修课，化工设计课程知识面宽、综合性强，以传统的教学模式授课，学生很难对课程有直观、准确的理解和掌握.将翻转课堂应有于化工设计将能够大大提高教学效果，但是在将翻转课堂应用于化工设计课程教学之前，需要解决三个关键问题：第一，进一步提高教师的教学能力和学术深度；第二，调动学生的学习能动性，主动学习；第三，加强翻转课堂教学平台的建设.将翻转课堂应用于化工设计课程，将为社会供应化工设计领域的高素质人才，为推动中国化工行业乃至社会的发展做出贡献.

〔1〕李文兵，王光华，吴晓琴，欧阳曙光，程正载.化工工程设计课程教学方法的探索［J］.广州化工，2014（11）:185-186.

〔2〕张琳叶，魏光涛，陈砺.化工设计教学思考与建议［J］.化工高等教育，2011（3）:46-49.

〔3〕王华，张国涛.化工设计课程教学改革建议［J］.广州化工，2010（6）:277-278.

〔4〕周晶晶，魏亦军，卢肖永，胡云虎，梁铣.化工设计课程教学探索［J］.广州化工，2015（12）:196-197.

〔5〕刘冰，张泽会，陈胜慧.浅谈化工设计课程的改革［J］.广州化工，2012（15）:186.

〔6〕蔡晓丽，陈舜青.翻转课堂在大学计算机信息技术课中的应用研究［J］.福建电脑，2013（9）:57-59.

〔7〕张德成.高校翻转课堂教学与课程设置的重构研究［J］.现代教育技术，2014（12）:107-111.

〔8〕周盈，余露.关于“翻转课堂”教学模式的探析［J］.学校管理，2015（4）:194-195.

G642

A

1673-260X（2016）07-0268-02

2016-03-25

安徽省教育厅的一般项目：模板法合成富锂层状氧化物正极材料及电化学性能研究（AQKJ2014B001）