基于案例教學(xué)法的工程化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)踐探究

王 芬 楊秀淼 趙雨涵 徐 彬

（安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232001）

0 引言

工程化學(xué)基礎(chǔ)以化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)理論和物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)理論意義和實(shí)際應(yīng)用，在課程中緊密聯(lián)系當(dāng)前迅速發(fā)展的材料、能源、環(huán)境等科學(xué)和工程實(shí)例[1]，可以培養(yǎng)非化學(xué)化工類(lèi)學(xué)生的科學(xué)思維方法、實(shí)踐能力。2017年，教育部為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，提出高等院校的新工科建設(shè)，培養(yǎng)一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)提供智力和人才支撐[2]。在新工科背景下，對(duì)高校教師的課程創(chuàng)新教學(xué)方法提出了新的挑戰(zhàn)。

案例教學(xué)法（Case-Based Teaching）是一種以案例模擬或者重現(xiàn)的辦法引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考的教學(xué)法，其優(yōu)點(diǎn)在于能將復(fù)雜、抽象的問(wèn)題現(xiàn)實(shí)化、具體化，該教學(xué)方法起源于19世紀(jì)70年代哈佛商學(xué)院，逐漸成為一種風(fēng)靡全球，被認(rèn)為代表未來(lái)教育方向的成功教育模式[3]。工程化學(xué)基礎(chǔ)課程的開(kāi)設(shè)涉及機(jī)械、材料、安全等多個(gè)工科專(zhuān)業(yè)，如何利用案例教學(xué)法提高課堂教學(xué)效率和達(dá)到學(xué)以致用的效果，就成為工程化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)踐中極為迫切的任務(wù)。

1 工程化學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

在機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的工程化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中，存在如下問(wèn)題：（1）培養(yǎng)方案：教材選用了浙江大學(xué)陳林根教授主編的工程化學(xué)基礎(chǔ)第二版，教材系統(tǒng)介紹了化學(xué)反應(yīng)規(guī)律、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、材料化學(xué)、能源等工程實(shí)際應(yīng)用中涉及的化學(xué)知識(shí)，在教學(xué)課時(shí)少的限制下讓機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生掌握教材廣泛的知識(shí)，并有效的掌握和運(yùn)用，明顯是不太現(xiàn)實(shí)的；（2）學(xué)生方面：機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生的化學(xué)知識(shí)程度還處于初高中狀態(tài)，存在課程內(nèi)容跨度較大、知識(shí)銜接不足等問(wèn)題；（3）教學(xué)方面：傳統(tǒng)教學(xué)模式較為單一，且學(xué)生認(rèn)為課程內(nèi)容離本專(zhuān)業(yè)知識(shí)較遠(yuǎn)，對(duì)課程缺乏重視性，存在學(xué)習(xí)興趣不足、畏難情緒等問(wèn)題。

2012年探索新工科建設(shè)以來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始探究工程化學(xué)基礎(chǔ)課程的創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐，其主要嘗試的創(chuàng)新教學(xué)方法主要有思維導(dǎo)圖、課程思政、案例教學(xué)法等[3，4]，而案例教學(xué)法因其化繁為簡(jiǎn)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)也逐漸成為教育研究的熱點(diǎn)之一。針對(duì)傳統(tǒng)工程化學(xué)基礎(chǔ)的課堂教學(xué)質(zhì)量不足的問(wèn)題，探究如何創(chuàng)新地引入案例教學(xué)法是高校勢(shì)在必行的一個(gè)任務(wù)。

2 案例教學(xué)法的優(yōu)勢(shì)與設(shè)計(jì)理念

在任何學(xué)習(xí)過(guò)程中興趣是最好的老師，課堂教學(xué)中采用圖片、視頻等案例素材，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，構(gòu)思巧妙的互動(dòng)場(chǎng)景也更易于學(xué)生接受和掌握新知識(shí)。本文案例教學(xué)法以工程化學(xué)基礎(chǔ)教材的重難點(diǎn)為核心，創(chuàng)設(shè)貼近機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生日常生活、工程實(shí)際的情境，培養(yǎng)學(xué)生以化學(xué)的視角去解決今后工作中的實(shí)際工程問(wèn)題。如圖1，本文設(shè)計(jì)了工程化學(xué)基礎(chǔ)課程的案例教學(xué)法基本思路。

圖1 案例教學(xué)法基本思路

首先，在準(zhǔn)備階段：教師結(jié)合前期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案、行業(yè)高新技術(shù)發(fā)展等因素，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行精選、整合，學(xué)生對(duì)素材、主題進(jìn)行預(yù)習(xí)。其次，在教學(xué)過(guò)程中：教師在案例設(shè)計(jì)上需設(shè)計(jì)一個(gè)可以涵蓋本章節(jié)重難點(diǎn)的核心問(wèn)題，保證案例教學(xué)過(guò)程中的準(zhǔn)確性和指向性。在案例研討中：教師可以引入頭腦風(fēng)暴法、思維導(dǎo)圖等方法，提高學(xué)生的參與度、知識(shí)遷移、思維發(fā)散，同時(shí)教師應(yīng)適時(shí)地提醒規(guī)則，保證案例教學(xué)過(guò)程中的內(nèi)容不偏離教學(xué)大綱。再次，在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中：可以借助演示實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技巧和知識(shí)理解。最后，在教學(xué)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)：學(xué)生參與教學(xué)評(píng)價(jià)調(diào)研，教師通過(guò)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)批改、教學(xué)評(píng)價(jià)等反饋環(huán)節(jié)，對(duì)案例教學(xué)法進(jìn)行優(yōu)化改善。

3 工程化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中的案例設(shè)計(jì)

3.1 課程重整，內(nèi)容精選

工程化學(xué)基礎(chǔ)第六章內(nèi)容是化學(xué)反應(yīng)和材料的保護(hù)，本文對(duì)該章節(jié)進(jìn)行案例教學(xué)，結(jié)合機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)方案特點(diǎn)、教材內(nèi)容要求，將該章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行精簡(jiǎn)、整合，將學(xué)習(xí)目標(biāo)優(yōu)化為：理解化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的區(qū)別，掌握析氫和吸氧腐蝕的電化學(xué)機(jī)理，了解影響金屬腐蝕速率的因素。

3.2 創(chuàng)設(shè)情景，實(shí)例引入

本案例選擇探索頻道紀(jì)錄片《船舶巨無(wú)霸》、互聯(lián)網(wǎng)鍋爐防腐資料進(jìn)行視頻素材剪輯，展示船舶、鍋爐行業(yè)的金屬腐蝕現(xiàn)象、防腐措施等。隨后提出問(wèn)題：（1）鍋爐腐蝕和船舶腐蝕有什么區(qū)別？結(jié)合教材寫(xiě)出其中之一的腐蝕化學(xué)反應(yīng)方程式；（2）目前，工業(yè)最常見(jiàn)的防腐方式有哪些？談?wù)勱P(guān)于金屬防腐的前沿技術(shù)。

3.3 探究導(dǎo)學(xué)，課堂考核

將學(xué)生分組對(duì)問(wèn)題展開(kāi)研討，限時(shí)安排小組代表將答案寫(xiě)在黑板上，教師對(duì)各小組的答案進(jìn)行考核評(píng)價(jià)，成績(jī)計(jì)入期末總成績(jī)，教師進(jìn)行課堂總結(jié)、知識(shí)點(diǎn)回顧。

3.4 評(píng)價(jià)反饋，教學(xué)改進(jìn)

在頭腦風(fēng)暴環(huán)節(jié)可以很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與度、思維遷移發(fā)散，答案評(píng)價(jià)考核機(jī)制也讓學(xué)生重視案例教學(xué)活動(dòng)，最后教師根據(jù)課堂情況完成查缺補(bǔ)漏的鞏固環(huán)節(jié)。不足之處，可以發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生的課前預(yù)習(xí)積極性不足，需提高師生課前準(zhǔn)備工作的互動(dòng)性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析工程化學(xué)基礎(chǔ)課程特點(diǎn)以及前期教學(xué)中的不足，結(jié)合機(jī)械類(lèi)學(xué)生的實(shí)際情況，利用多媒體完成案例教學(xué)的探究導(dǎo)學(xué)，克服了機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在該課程上的基礎(chǔ)薄弱、興趣不足等問(wèn)題。案例教學(xué)法最大化的提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、知識(shí)遷移、工程思維能力，同時(shí)本文提出來(lái)的案例教學(xué)基本思路也適用于其他課程，具有進(jìn)一步開(kāi)闊思路、探索的空間。