化学反应工程课程“重思考、强参与、广输出”教学模式探索

张艳维 张楠 付宁

摘 要：化学反应工程是化工与制药类专业的核心课程，应用性和实践性较强。本研究在分析其传统教学模式存在问题的基础上，提出构建“重思考、强参与、广输出”的教学模式，强化了学生对专业知识的理解和应用，教学效果显著提升。

关键词：智慧教学;课程思政;案例库;以赛促学

化学反应工程是化学工程与工艺专业的一门专业必修课，其以工业反应过程为主要研究对象，内容涉及化学反应动力学、反应器传递特性、反应器类型结构、操作分析及反应器设计，涵盖高等数学、物理化学、流体力学等多门学科，综合性较强。

该课程强调分析和设计能力的训练，以及理论与实际相联系，旨在培养学生从基础理论、工程观点和经济观点出发综合处理复杂工程问题的能力、“安全从设计开始”的工程伦理以及为经济社会发展服务的家国情怀。为提升该课程教学效果，满足绿色工程教育和新工科教育的需要，授课教师要立足课程特点和学生学情，积极探索构建新的教学模式。

一、传统教学模式存在的问题

化学反应工程与数学、物理、化学等基础学科密切相关，且与化工热力学、化学动力学、传递过程等课程存在交叉关系。课程中的反应动力学、反应器设计等内容涉及大量的公式推导与计算，学生在学习时普遍感到理论抽象、推导烦琐、工程问题多，学起来难度较大。传统教学模式以教师单向输出、学生被动接受为主，师生之间缺乏交流互动，教学效率低下，教学效果不理想，存在诸多问题。

（一）学生学习积极性不够

化学反应工程课程中的公式具有很强的逻辑性及抽象性，需要学生有缜密的逻辑思维和丰富的想象力。在目前的教学环境下，教师虽然能运用新兴的多媒体技术展示和讲解课程内容，但如果学生基础相对薄弱，学习起来就比较吃力，也很容易在学习伊始就失去信心和兴趣，陷入学不会、不想学的困境。而传统的板书教学虽然可以让学生跟着教师的思路走，但整体上节奏较慢，能够容纳的知识点不多，教师在有限学时内难以完成教学任务，学生也很难学精学透。

（二）教师讲解不全面不深入

化学反应工程教学内容涉及均相反应动力学、理想反应器、流体流动、催化剂及催化动力学等，知识点繁多。教师为完成教学大纲规定的教学内容，一味赶教学进度，无法深入讲解理论内容，而该课程知识逻辑性和关联性又很强，前面知识是后面知识的基础，如果前面教师没讲透，学生理解不到位，则后面的知识学起来就更加吃力。

（三）理论知识与应用脱节

化学反应工程是一门严谨的、内在逻辑性强的学科，经过几十年发展，理论体系日趋完善。其传统教学侧重理论方面的推导、求解，学生很容易走向“就理论谈理论”的误区，进而导致对课程内容内化不够，不知道理论知识如何与化工生产实践结合，更谈不上在生产一线应用。

二、“重思考、强参与、广输出”教学模式构建

面对化学反应工程传统教学存在的诸多问题，课程团队充分调研了解学情，认真总结、仔细分析，针对课程公式多、推导过程繁杂、学生易厌烦的情况，优化设计课前、课中、课后教学环节，提出了“重思考、强参与、广输出”的教学模式。课前通过工程案例、设计课题以及行业人物事迹，启发学生了解学习内容并进行思考（重思考）;课上通过随堂练习、师生合作以及翻转课堂，加强互动（强参与），强化学生对重难点的理解和掌握;课后通过作业、思维导图以及自我考核强化总结;通过课程论文、PPT、学科竞赛作品等，展示学生学习成果（广输出）。

课前通过让学生了解行业人物事迹或工程案例来思考“为什么学”;课中通过师生合作、翻转课堂、随堂练习让学生思考“学什么”;课后通过课后作业、思维导图、自我考核让学生思考“怎样学”。总之，让学生在参与中思考、在思考中参与，做到重思考与强参与紧密结合，促进学生对所学知识吸收和转化，学会融会贯通、学以致用。在这一模式中，教学环节设计是基础，重思考、强参与是抓手，广输出是目标导向。

三、探索实施

（一）融入课程思政

课程团队充分利用专业课教学的价值引领作用，把社会主义核心价值观等思政元素融入教学活动中，对学生进行理想信念、工匠精神、工程伦理等教育。在授课过程中，教师结合化学反应工程发展史中的国内外人物事迹开展思政教育，如打破“洋油垄断”的陈俊武院士、“中国催化剂之父”闵恩泽院士、“中国工业结晶之母”王静康院士，以及国外的“牧场化学家”范特霍夫、电离学说创始人阿伦尼乌斯等。他们虽然身在不同地域、不同时期，但都对科学有着执着的追求和无限的热爱;学生学习他们的事迹，感悟他们的精神，能够有效激发学习的内生动力。

（二）打造智慧课堂

课程团队运用现代教育理论和现代信息技术，打造线上线下相结合的智慧课堂，通过对教学资源的设计、开发、利用、评价和管理，实现教学效果最优化。在线上课堂，教师利用雨课堂、钉钉等线上工具布置课前预习，进行课堂选人、随堂练习、课堂测试等，保障学生全员全程参与教学活动;利用学习通等在线教学平台的过程评价功能，实时收集、整理学生参与活动的情况数据，实现对学生个体学习过程的跟踪和反馈;通过建立数据分析模型，不断完善过程评价机制，利用智慧课堂助力重思考和强参与。在线下课堂，师生面对面交流，共同商讨复杂工程问题的解决方案，此时教师能及时了解学生的学习状态及其对知识的消化吸收情况，也可以督促、鼓励学生往深处学、往难处钻，学生之间也容易形成浓厚的“比学赶超”氛围，学习效率大大提升。

总之，线上线下相结合使课堂从教室延伸到课外，教学过程中工程案例的引入使学生看到了“知識大有用武之地”，体会到了“为什么学”，极大地激发了学习兴趣，学生自主学习能力和创新能力得到明显提高。师生共同解剖工程案例的过程，是一个对知识点掰开揉碎并吸收内化的过程，显著提升了学生分析、解决问题的能力。在学习讨论过程中，同学之间、师生之间频繁交流互动，学生的表达沟通能力得到明显提升。此外，智慧课堂上学生自主学习的时间相对比较自由，多数学生在学习过程中都能够发散思维、自由发挥，及时获得成就感，对课程教学的满意度也不断提升。

（三）创建案例库

针对学生容易陷入空谈理论的情况，课程团队运用案例教学法，遵循OBE理念，根据课程目标筛选案例素材，撰写案例内容，使案例全程贯穿课程内容。结合线上线下混合式教学模式，调整知识要点布局，并由浅入深、循序渐进地加以讲解，逐步引导学生开拓思路、积极探索，以获得知识、能力、素质的全面提升。课程案例库建设的基本原则是贴合教学内容、突出背景、讲究实效。课前，教师通过发布案例引导学生了解课程内容，开展线上自主学习;课中，教师通过案例演示，精心讲解重难点，并让学生结合小组讨论加深记忆和理解。

（四）开展考核

为了深化课程的实践性，培养学生学以致用的能力，课程考核以能力为导向，注重考查学生对基础知识的掌握和运用。具体而言，通过学习通、雨课堂等学习平台中的抢答、选人等功能，及时考查学生对当堂知识点的掌握情况;通过作业和期末考试考查学生的分析思辨能力;通过课程论文和PPT演示考查学生对反应器设计等核心知识点的掌握情况。

“重思考、强参与、广输出”教学模式实施以来，课程团队所带的专业班级课堂气氛明显好转，学生参与度大大提升，学习主动性显著增强，参与“互联网+化学反应”工程大赛、大学生化工设计大赛等学科比赛的热情高涨，参赛人数增多，获奖比例提升，总体上取得了良好的教学效果。

参考文献：

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