积极教学法在“煤化学”课程设计中的探索与实践*

马玉苗，周 肖

(新疆工程学院化学与环境工程学院，新疆 乌鲁木齐 830091)

坚持把立德树人作为教育的根本任务[1]，是习近平总书记关于教育的重要论述之一。新时代要求学校做到“五育融合”，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人[2]。作为高校教师，应该积极实践中国特色社会主义教育理论，在教育教学中探索培养时代新人的有效教学活动。

“以学生为主体，以教师为主导”是引领有效教学活动的教育理念[3]。笔者以世界银行项目中剑桥教育的“积极教学法”培训的理念为基础，在《煤化学》的教学中坚持以学习目标为导向，积极实践导向性点名提问、改良版头脑风暴、小组讨论、自主学习、翻转课堂、思维导图等发挥学生主体作用的教学活动，适时融入德育元素，引导学生树立正确的价值观和人生观。

1 立足地方经济，定位教学目标

新疆煤炭资源丰富，探明储量约占全国总储量的40%，居全国首位。神华集团、徐矿集团、河南煤业化工集团、中煤能源集团、保利能源等大型煤化工企业均入驻新疆。以神华为代表的300万吨/年的煤制油项目和68万吨/年的煤制乙烯项目、新疆中泰能源的180万吨/年的煤制甲醇项目、新疆庆华 55亿m3/年的煤制天然气项目均已投产。新疆工程学院立足服务地方经济需要，将化学工程与工艺专业人才培养目标定为煤化工产业应用型人才。目前，化学工程与工艺专业是新疆维吾尔自治区和新疆工程学院重点发展的一流本科专业，《煤化学》是该专业的专业核心基础课程之一。经过多年的建设，《煤化学》已成为新疆工程学院的一流本科建设课程。该课程主要任务在于深入了解煤的生成过程对煤的结构和组成的影响，研究煤的物理性质、化学性质和工艺性质对煤炭加工的影响，理解煤炭的分类，解释煤炭利用过程中的各种问题，使煤炭资源得到合理和有效的利用，为学生毕业从事煤质分析和煤化工生产工作奠定基础。

2 根据教学目标，安排教学内容

成煤物质和成煤过程决定了煤的结构和组成的复杂性，而煤在加工利用过程中所表现出来的物理性质、化学性质和工艺性质又是由煤的结构和组成决定的[4]。为了合理利用现有的煤炭资源，根据各项性质来指导煤炭的合理分类即煤的用途无疑是最有效的方法。因此，煤的形成、结构、组成、性质和分类构成了一个完整的知识框架体系[5]。知识框架体系建立后，每次的教学活动不再是一个单独的个体，而是相互之间有联系的有机整体。

笔者根据课程内容将每次教学活动设计成知识导入、主体部分和总结检测三大环节。提问回顾已学，过渡引出当日要学内容；主体部分采用导向性点名提问的启发式教学、小组讨论或案例分析的互动式教学、以慕课为平台的任务式教学等教学方法；最后以思维导图的形式进行总结，结合学习目标的检测构成一个完整的闭环体系。学生是教学活动的主体，而教师是教学活动的策划者和引导者，负责激发学生完成各项任务，达成教学目标。学生通过独立思考、小组讨论、分析总结等方式完成任务，使“教学型”向“学习型”转变，以“学”为中心，学生在各项课堂活动中，建构自己的知识体系，培养终身学习的能力。学生在“学习型”活动中还能培养团结协作、分析问题，总结观点、语言表达、自主学习和实践操作的能力；在润物无声的德育元素浸润下，形成爱国爱疆的家国情怀，珍惜能源的社会责任感，勇于创新、科学严谨的工匠精神；实现价值观和方法论的同步同行。

图1 《煤化学》的课程理念与建设思路

3 设计教学环节，引入德育元素

3.1 煤化学第一课——家国情怀

煤化学第一课的关键任务是激发学生对本课程的学习兴趣。教师首先让学生思考对本门课程的期待，然后对同学们头脑风暴式的提问进行一一解答。在解答的过程中贯穿煤化学的主要内容，因势利导地将我国和新疆的能源分布状况、习近平总书记在联合国大会上提出的“双碳目标”(2030年前碳达峰，2060年前碳中和)[6]和在第三次中央新疆工作座谈会的讲话精神等相关信息以问题的形式反抛给学生。在这样互动的过程中顺其自然将我国和新疆的能源现状及利用中的问题呈现出来，潜移默化地引导学生学习煤化学的热情，学好专业知识，合理利用煤炭资源，提高煤炭的利用效率，树立为新疆的能源发展和降低碳排放而努力的家国情怀。

3.2 煤的工业分析——工匠精神

煤的组成和性质部分是煤化学课程的主体，课程德育则主要结合煤的实践分析及其应用，让学生在实践操作中体会安全操作的重要性、科学的严谨性、数据分析的客观性，培养同学们精益求精的工匠精神。以煤的工业分析为例，其主要内容是测定新疆某煤矿煤样的水分、灰分、挥发分和固定碳的含量。实验过程由实验室安全教育(约10 min)、提问导入(约10 min)、分组实验(约50 min)和数据分析(约20 min)四部分构成，整个实验过程以学生为主体设计的教学过程。具体实施过程如下，在安全教育中先以近期发生的相关安全事件引入，如南京航空航天大学2021年10月24日发生的爆炸事件，引起学生对安全的重视，然后示范干燥箱和马弗炉的安全操作。学生进行分组实验之前，以导向性点名提问的形式检查学生实验的准备和预习情况。随后学生自己动手开展不同的实验内容，教师不需要讲解，只需全程督导和回答疑问。学生往往在最后数据处理的时候缺乏足够的耐心，此时引入获第四届诺贝尔物理学奖的英国物理学家—瑞利因小数点后第三位数字的误差从而发现氩气的事例[7]，引导学生无论是做实验还是处理数据都不能粗枝大叶，要有精益求精的工匠精神才能有新发现。

3.3 煤的物理性质和物理化学性质——学以致用

“学以致用”与“用以致学”中的“学”都有认识、理解、掌握、觉悟和领会的含义[8]。如何利用煤的物理性质和物理化学性质解决煤炭利用中的一些问题是煤化学的教学目标之一。此部分内容包括煤的密度、硬度、热性质、电磁性质、光学性质、润湿性和孔隙率等内容，特点是多而杂。如果教师单方面讲授这些内容易使学生产生厌烦的情绪，不利于学生的理解和掌握。鉴于此，教师可将此部分内容设计成翻转课堂，提前将各种性质及其在生产实践中的应用以任务和要求的形式布置给已经提前分好的小组，各组学生根据任务进行分工协作，查阅资料，归纳知识，找出应用实例，最终以PPT的形式汇报展示10分钟。展示的过程中，交流的同学随时接受其他组的同学提问，教师负责各环节的节奏把握和内容的正确性的引导。学生通过任务的完成过程锻炼了沟通能力、自主学习能力和理论联系实际的能力，提高了团结协作的意识，体会到了理论知识在实际生产中的应用。在最后的总结中，教师还可以画龙点睛地指出煤炭的洗选可以利用煤的性质有密度、磁性质或润湿性，具体选用哪种性质要根据实际条件去选择，根据此例引导同学们不但要“学以致用”还要“用以致学”。

3.4 煤的加氢——使命担当

剑桥教育推行的“积极教学法”与PBL(Problem-Based Learning)教学模式和CBL(Case-Based Learning)教学法的主旨相同，均是教师设计教学活动，以完成学习目标为导向、学生为中心的参与式学习[9]。煤的加氢是煤的化学性质之一，是煤直接液化成油的理论基础。学习目标的设定要求可测量，完成主体明确，给学生展示的时机恰当，检测环节必不可少。比如煤的加氢的学习目标可设定为：通过本节课学习，学生能够说出煤与油的区别；解释煤变油的基本原理；分析煤加氢的反应历程和影响因素。煤变油是实现煤的清洁利用的有效手段[10]，如何在同学们学习的同时激发他们的使命担当，需要适时地引入德育元素。

教师首先通过问题“我国的化石能源储量现状如何？”提问导入煤的加氢的目的。我国目前的能源结构的特征是“富煤少油”，是全球最大的原油进口国，将近三分之二的石油需要依赖进口。通过相关新闻小视频引导同学们认清我国能源安全形势，增强同学们的社会责任感；根据我国能源的储备状况，找出解决的办法，让同学们意识到合理利用、保护资源的使命担当。

煤的加氢内容的主体部分由三个不同方式的学生活动构成。首先采用改良版头脑风暴法要求各组轮流地说出煤与油的区别，教师在黑板上列出各组答案(可归纳为状态、元素组成、分子结构和相对分子量四个方面)的同时引导学生归纳出两者区别的原因和探索煤变油的方法，进而推出煤直接液化的原理为热解加氢。神华鄂尔多斯的煤直接液化项目是全球唯一百万吨级煤直接液化的示范项目，通过此项目相关的视频介绍，提升学生理论联系实际的能力，增强学生的民族自豪感和使命感，提高学生对本专业课程学习的积极性。其次对煤直接液化反应历程的学习采用自主学习的方式进行，学生带着教师的三个问题：(1)主反应路线？(2)副反应路线？(3)如何控制工艺条件减少副反应的发生？)进行4 min的相关内容阅读，然后2分钟的组员互相提问解答，2分钟的老师解答疑问，通过此项活动可以提高学生有效阅读和获取关键信息的能力。然后煤的加氢的影响因素是先将各因素分配给各组同学进行讨论后进行汇报的形式完成，让同学们在活跃的课堂气氛中突破难点，提升合作沟通和归纳总结的能力。

课程的最后，教师以导向性点名提问的形式检测学生的学习目标是否达成，并将各知识点以思维导图(图2)的形式呈现在黑板上，帮助学生建立神经元的知识体系链接。

图2 煤的加氢知识点思维导图

4 结 语

本文针对应用型本科培养的要求，兼顾价值观和方法论的重要性，建立智育和德育并行的煤化学课程建设思路，将积极教学法和德育元素相结合。灵活运用导向性点名提问、改良版头脑风暴、小组讨论、自主学习、翻转课堂、思维导图等方法进行教学活动的设计，分别将家国情怀，工匠精神，学以致用，使命担当四个德育元素融入到课程教学案例过程中，力求在学生学习专业课知识的同时，锻炼终身学习的能力，接受到思想品德的培养，提高精神素养，能够成为德才兼备的新时代建设者。