新工科背景下基于慕课平台翻转教学模式在化工原理教学中的应用

卢翠红

摘要：翻转课堂培养学生思维能力的一种新的教学组织形式。《化工原理》是重要的专业基础课，对培养学生的工程实践能力至关重要。本文以《化工原理》为载体，借助慕课平台，通过翻转课堂促进学生的自主学习，增强教师的动态跟踪和过程性指导，进行化工原理教学内容、教学方法、和考核方法的创新，在教学过程中融入课程总政元素，探索打造金课，培养学生工程思维能力，分析和解决复杂工程问题的能力。

关键词：化工原理 翻转教学模式 金课 工程思维能力

新工科是以立德树人为引领，培养终身具有可持续国际竞争力、创造力、实践力和领导力的卓越工程创新人才。“新工科”背景下，化工专业人才需具备更强的实践能力与创新能力，这对高校化工人才培养结构与质量提出新的挑战。《化工原理》是工程性很强的应用课程，教学实践中应注重对学生的工程思维、工程意识、分析和解决工程问题的能力的培养。翻转课堂是一种信息时代新颖而有效的教学方法，以学生为中心，强调学生在课堂中交流讨论、分享知识和思路，从而激发学习的积极主动性;教师则转变为学生学习的设计者、指导者、帮助者和学习伙伴，提升学生自主学习能力，培养学生创新思维能力。本文探索对化工原理课程进行翻转课堂教学模式改革。

一、引导学生课下自主学习

翻转课堂的实施需要信息技术的支持。学校与超星公司合作，超星学习通是面向智能手机、平板电脑等移动终端的移动学习专业平台。学校建设有慕课教学平台，化工原理课程已建设为在线开放课程，教师将教学内容和知识点的PPT、视频、动画及课外作业等学习资源，将其上传至慕课教学平台，然后通过超星学习平台引领学生课前的学习。平台会统计学生的学习情况，教师关注平台动态跟踪了解学生预习情况。通过翻转教学模式，学生课下可以利用碎片化时间个性化学习，反复学习资料，提高学生学习主动性和灵活性。

二、打造金課课堂

翻转课堂的目的是打造金课课堂。翻转课堂充分激发学生学习的主观能动性，让个性化的学习需求能够被满足，让合作，探究、交流、展示成为课堂的主旋律。金课即高阶课堂、对话课堂、开放课堂。重点在于创新思维、问题求解、决策、批判性思维、信息素养、团队协作、自我管理和可持续发展等能力的培养。

化工原理的研究对象是单元操作。工程观点是贯穿化工原理课程的主线。培养工程思维和解决工程实际问题的能力是化工原理课程的目的。在课前教师根据学生预习过程中出现的问题，确定学生的理解程度。课堂上对多数学生存在的共同问题进行讲解和讨论。设置课堂互动环节，在课堂上将问题现场发送给学生，学生现场解答，强化学生对基础知识的掌握。课堂上以小组形式组织讨论在网络平台上的思考题。学生在课程教学中带着具体的任务来学习，如讲解伯努利方程的应用，在网络平台上给学生出高阶思维思考题“简述伯努利原理，并解释为什么地铁、火车站站台要设立安全黄线？”“飞机为什么能够起飞？”;如讲传热，给学生出思考题“为什么蓬松的棉花比硬硬的棉花更保暖？”，“如何加强暖气片的传热”。这样生活化的问题也是学生感兴趣的点，激发学生积极学习思考的热情。

除此之外还设置了课外拓展环节，注重学生高阶能力的培养。例如在第二章流体输送机械内容讲完后，要求学生完成课外拓展任务，从低位槽向高位槽输送物料，给定液位和输送能力，要求学生通过计算设计合理的输送管路，完成的泵的选型并绘制图纸。学生以小组为单位完成任务，在课堂上以PPT的形式完成小组汇报。这样的拓展让学生从记忆知识转变到运用知识来解决问题，提高了学业的挑战度，将以教为中心的教学转变为以学生为中心的教学，学生不再是知识的被动接受者，而是主动学习者、自主建构者和探索者。

三、案例分析讨论

将案例教学法引入化工原理课堂，把实际生产中的真实情景加以典型化处理，形成供学生思考分析的案例，通过独立研究和相互讨论的方式，提高学生分析问题和解决问题的能力。

在讲述第六章精馏内容的时候，在慕课平台讨论区发布讨论主题，要求学生查阅资料寻找精馏过程的节能途径。学生课下以小组形式在互联网收集资料，大量阅读文献，做成研究报告或PPT，每一个小组有一位同学代表小组在课堂上汇报，汇报后教师和学生一起讨论分析引导并做总结，可以通过精馏过程的优化如选择经济合理的回流比，回收精馏装置的余热，减小操作裕度，合理地选择操作流程，可以达到节能的目的。新技术的应用是节能更为行之有效的办法，例如针对低浓度N，N一二甲基乙酰胺（DMAC）有机废水的处理回收，目前比较节能的回收工艺一般采用多效精馏，但能耗还是偏高。而机械蒸汽再压缩（MVR）热泵蒸馏技术可达到大幅度节能的效果。案例分析教学可以培养学生应用基本概念和原理解决实际问题的能力和表达能力。

四、化工原理课程思政

课程思政是新时代“立德树人”的要求。专业课教师利用其独特学科思维优势，提炼专业课中蕴含的思政元素及价值理念，以专业知识承载思想教育，将其潜移默化为学生精神层面的价值指引。“课程思政”的独特魅力与优势在于把知识与价值观教育、能力培养有机结合起来，既能发挥“育人”的功能，又能提升学生的能力，使二者协调同步，相互促进。例如在讲传热的时候强调节能，对学生加强新型能源和资源利用观点和意识教育;在讲精馏、吸收和沉降等单元操作教学内容中渗透环保、健康、安全和法律等化工过程的理念;在教学案例中培养安全严谨的职业素养，厚植工程伦理、意志品格、耐挫能力、饱满人格等德育元素;在名人故事中培养民族情怀。引导学生树立正确的价值观、人生观和世界观，正确认识中国国情，正确认识时代责任和历史使命，激励科技报国的家国情怀和使命担当。

五、课后跟踪辅导评价

课后教师在平台建立题库，随时关注网络平台，学生借助网络按时完成题库作业，学生有疑问教师在线互动答疑。教师掌握学生的学习情况，教师对翻转课堂教学模式的教学效果进行反馈和评价，对学生学习过程的各环节进行总结性评价，将过程性评价纳入学生最终的考核。

结束语

化工原理翻转课堂教学模式改革的核心是将教师以“教”为主转变到学生以“学”为主，充分发挥学生在学习过程中的主体作用，赋予学生更多的学习自主权。培养学生的自主学习能力和综合素质，提升化工原理课程教学效果。学生从传统课堂的被动学习者向翻转课堂的自主学习者转变需要一定过程。对于教师而言，不仅是观念的改变，更是自身专业能力和素养上的一种挑战。

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（作者单位：长沙理工大学化学化工学院）