孫 楊，金 盈，吳友吉，黃 睿

（1.安徽工程大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000；2.安徽工程大學(xué)教務(wù)處，安徽 蕪湖 241000）

時(shí)代的發(fā)展推動(dòng)了科技的進(jìn)步，許多新出現(xiàn)的問(wèn)題和現(xiàn)有的知識(shí)相互交融，催生出的交叉專業(yè)日新月異，各學(xué)科間的交流與融合進(jìn)一步加深?；瘜W(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，也更加廣泛地與其他學(xué)科發(fā)生相互滲透。相關(guān)專業(yè)的學(xué)生要求掌握一定的化學(xué)知識(shí)，“工程化學(xué)”這門課程就應(yīng)運(yùn)而生?？梢哉f(shuō)，“工程化學(xué)”就是連接化學(xué)知識(shí)與工程實(shí)踐的一門“橋梁”型學(xué)科[1]，是高等工科院校非化學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門必修課。通過(guò)“工程化學(xué)”基本理論的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能有意識(shí)地運(yùn)用化學(xué)觀點(diǎn)去思考、認(rèn)識(shí)和解決工作、生活中遇到的問(wèn)題。

我校開(kāi)設(shè)的“工程化學(xué)”這門課，所選用的教材是由浙江大學(xué)陳林根主編的《工程化學(xué)基礎(chǔ)》，屬于普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。教材內(nèi)容廣泛，主要包括物質(zhì)的化學(xué)組成和聚集狀態(tài)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)與能源、水溶液中的化學(xué)反應(yīng)及材料的保護(hù)等；教材涉及的知識(shí)面較寬，囊括了“無(wú)機(jī)化學(xué)”“物理化學(xué)”“高分子材料”等學(xué)科的基本知識(shí)?！肮こ袒瘜W(xué)”一般作為高等學(xué)校各個(gè)理工科專業(yè)的通識(shí)必修課。各專業(yè)在使用“工程化學(xué)”作為化學(xué)基礎(chǔ)課程方面認(rèn)同度較高，如機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、車輛工程、材料科學(xué)與工程、材料成型及控制工程、土木工程等各專業(yè)都需要學(xué)生對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)有一定程度的認(rèn)知?！肮こ袒瘜W(xué)”作為基礎(chǔ)課程有著雄厚的需求背景，作為研究課題有著大量的學(xué)生教學(xué)案例。

“工程化學(xué)”課程從開(kāi)設(shè)至現(xiàn)在，課時(shí)數(shù)發(fā)生了很大變化。從一開(kāi)始的72學(xué)時(shí)到現(xiàn)有課程中的48學(xué)時(shí)（長(zhǎng)學(xué)時(shí)工程化學(xué)）和30學(xué)時(shí)（短學(xué)時(shí)工程化學(xué)），課時(shí)數(shù)總體來(lái)說(shuō)是大幅度減少的。我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，非化學(xué)專業(yè)的學(xué)生在“工程化學(xué)”的課堂上學(xué)習(xí)興趣不高，認(rèn)為其難度大，學(xué)習(xí)效果亟待提高。

“工程化學(xué)”課程設(shè)置在“材料科學(xué)基礎(chǔ)”“材料物理化學(xué)”“土木工程材料”等專業(yè)課程之前，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是十分必要的，應(yīng)當(dāng)扎實(shí)學(xué)好。“工程化學(xué)”課程設(shè)置的內(nèi)容銜接度高，能夠前承高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理，后續(xù)上述各專業(yè)課程，也有利于老師在此基礎(chǔ)上更深入地講解。因此，“工程化學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法有進(jìn)行適度改革的必要。作者從近三年來(lái)各個(gè)專業(yè)“工程化學(xué)”課程教學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，結(jié)合我校各專業(yè)設(shè)置和學(xué)生學(xué)習(xí)能力的實(shí)際情況，在“工程化學(xué)”的課堂上開(kāi)展了線上線下混合式教學(xué)活動(dòng)，實(shí)施了一些課程內(nèi)容的改變，探索了線上和線下兩部分教學(xué)內(nèi)容的適用場(chǎng)景以及討論了具體內(nèi)容的教學(xué)后反饋。

1 背景

近年來(lái)，在教學(xué)活動(dòng)轉(zhuǎn)移至線上開(kāi)展的大背景下，教學(xué)方法發(fā)生了重大變化。原有的線下面對(duì)面教學(xué)活動(dòng)被線上教學(xué)活動(dòng)方式部分替代，因此教師在教學(xué)方法上也亟待轉(zhuǎn)型升級(jí)。在這種情況下，“工程化學(xué)”教學(xué)方法也應(yīng)當(dāng)順應(yīng)時(shí)代潮流，積極對(duì)接雨課堂、學(xué)習(xí)通等線上教學(xué)平臺(tái)，逐步建設(shè)成學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)、易于推廣、便捷高效的課堂教學(xué)方式[2]，并且隨著人機(jī)交互設(shè)備與軟件日新月異的進(jìn)步，線上的教學(xué)方法也更加靈活多樣。多媒體教學(xué)早已不再局限于視頻和ppt教學(xué)方法，線上教學(xué)平臺(tái)的推送、海量資源的自主學(xué)習(xí)，甚至學(xué)生與程序人機(jī)交互式的個(gè)性化學(xué)習(xí)、拓展式學(xué)習(xí)[3]等新的學(xué)習(xí)模式不斷涌現(xiàn)，這就要求“工程化學(xué)”課程能夠與時(shí)俱進(jìn)，敢于創(chuàng)新，從形式到內(nèi)容作出深刻變革。因此，作為工程類高校，我校亟待率先推出特色鮮明的“工程化學(xué)”課程教學(xué)體系及與其配套的實(shí)驗(yàn)。

2 教學(xué)內(nèi)容的改革探索

進(jìn)行“工程化學(xué)”及其實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的修訂目標(biāo)是建設(shè)有安徽工程大學(xué)特色的“工程化學(xué)”課程和實(shí)踐新內(nèi)容，使“工程化學(xué)”課程緊跟各專業(yè)的發(fā)展變化，更新時(shí)代前沿的課程內(nèi)容。同時(shí)，更新升級(jí)課程中使用的交互軟件，建設(shè)虛擬的“工程化學(xué)”課堂，提高學(xué)生對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)課程的興趣和學(xué)習(xí)效率。

完善“工程化學(xué)”課程和實(shí)驗(yàn)的教材、課件、網(wǎng)絡(luò)資源整合等基本教學(xué)內(nèi)容；將已有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)特色的教學(xué)內(nèi)容在教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中加以體現(xiàn)，并匯編整理成講義，為建設(shè)具有工科大學(xué)特色的“工程化學(xué)”課程做準(zhǔn)備。探索改革的內(nèi)容如下：

（1）發(fā)展線上課堂教學(xué)：線上課堂教學(xué)中，雨課堂、學(xué)習(xí)通代替?zhèn)鹘y(tǒng)線下教學(xué)中的黑板和試卷，一節(jié)課結(jié)束以后圍繞一個(gè)主題隨堂開(kāi)展教學(xué)效果檢測(cè)。學(xué)生通過(guò)手機(jī)端作答迅速，易于操作，測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)起來(lái)也相當(dāng)方便。此外，“工程化學(xué)”教材的“第二章物質(zhì)聚集狀態(tài)”對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)普遍學(xué)習(xí)起來(lái)比較容易，可以結(jié)合高中知識(shí)進(jìn)一步學(xué)習(xí)。為此，結(jié)合線上開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的實(shí)際情況，讓學(xué)生組成3～5人的學(xué)習(xí)小組，對(duì)這一章涉及的“2.2固體”“2.3液體與溶液依數(shù)性”“2.4氣體與理想氣體狀態(tài)方程”進(jìn)行討論、分析與總結(jié)。然后，在線上課堂學(xué)生使用ppt匯報(bào)所總結(jié)的知識(shí)，教師最后點(diǎn)評(píng)與糾偏。組與組之間、學(xué)生與老師之間，通過(guò)這種線上課堂的方式交流，豐富了課堂形式和課程內(nèi)容，增強(qiáng)了教學(xué)活動(dòng)的參與感和啟發(fā)性，有助于學(xué)生更加牢固掌握學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)。

（2）開(kāi)展線下翻轉(zhuǎn)課堂：例如在環(huán)境化學(xué)、金屬材料腐蝕部分內(nèi)容結(jié)束后，增加了一定學(xué)時(shí)的ppt匯報(bào)。機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生對(duì)于機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行條件、大氣濕度等對(duì)機(jī)械設(shè)備的影響以及空氣污染等實(shí)踐意義較大，學(xué)生結(jié)合其他專業(yè)知識(shí)可進(jìn)行一定程度的深入探索；土木專業(yè)的學(xué)生自主探究的方向?yàn)榻ㄖ覂?nèi)環(huán)境的影響因素、橡膠等高分子材料的加工；材料、材科專業(yè)的學(xué)生自主探究了金屬材料腐蝕電化學(xué)過(guò)程。在準(zhǔn)備ppt過(guò)程中，學(xué)生們理清了思路，通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)過(guò)程加深了知識(shí)的印象，掌握了專業(yè)相關(guān)的前沿領(lǐng)域。

（3）完善更新最前沿的多媒體教學(xué)內(nèi)容。在“第四章 化學(xué)反應(yīng)與能源”和“第五章 水溶液中的化學(xué)反應(yīng)”中使用的化學(xué)熱力學(xué)公式推導(dǎo)方面以板書(shū)為主，但是在教水溶液離子化學(xué)、腐蝕電化學(xué)、水資源保護(hù)等方面內(nèi)容時(shí)，使用多媒體視頻可以在短時(shí)間內(nèi)向?qū)W生直觀地介紹大量知識(shí)信息，若單純地介紹概念性內(nèi)容很可能造成課堂氣氛沉悶，教學(xué)過(guò)程死板。因此，教學(xué)中多插入視頻介紹應(yīng)用方面的實(shí)例，能調(diào)動(dòng)學(xué)生的在課堂上的學(xué)習(xí)興趣，提高前排率和抬頭率。

（4）加強(qiáng)”工程化學(xué)“實(shí)驗(yàn)方面的探索。未來(lái)可以增加實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放程度，實(shí)行設(shè)置多級(jí)結(jié)論的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，充分發(fā)揮學(xué)生的自主探究和靈活運(yùn)用能力，進(jìn)一步完善學(xué)生學(xué)習(xí)能力評(píng)價(jià)體系。例如：在6滴0.1 mol/L硝酸銀溶液中滴加3滴0.1 mol/L鉻酸鉀溶液，要求學(xué)生記錄觀察到的現(xiàn)象。再逐滴加入0.1 mol/L氯化鈉溶液，充分振搖，觀察有何變化，寫(xiě)出反應(yīng)方程式。這類沉淀的轉(zhuǎn)化驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，原理清晰，反應(yīng)明確，但學(xué)生操作過(guò)程中往往記錄的結(jié)果五花八門。沉淀應(yīng)當(dāng)為白色的氯化銀，由于轉(zhuǎn)化前沉淀鉻酸銀顏色的影響，學(xué)生往往會(huì)記錄氯化銀最終為黃色沉淀，甚至這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果有學(xué)生記錄為黃色溶液，這很可能是學(xué)生在懸濁液未能固液分離的情況下就已經(jīng)下了結(jié)論，也有可能是學(xué)生在“逐滴加入”這個(gè)環(huán)節(jié)中，滴加數(shù)的變量有多有少，氯化銀和鉻酸銀兩種沉淀混雜的情形也可能會(huì)被當(dāng)作結(jié)果記錄下來(lái)。因此，教師應(yīng)當(dāng)對(duì)這樣不同的結(jié)論進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力以示區(qū)分。學(xué)生堅(jiān)定得到氯化銀白色沉淀結(jié)論并寫(xiě)出完整化學(xué)方程式的，應(yīng)當(dāng)給予優(yōu)良評(píng)級(jí)；學(xué)生猶豫在黃色還是白色沉淀的，或者對(duì)于化學(xué)方程式與結(jié)論不一致、不匹配的，應(yīng)當(dāng)給予良中評(píng)級(jí)；學(xué)生僅僅是做了該實(shí)驗(yàn)，記錄了黃色溶液或者其他文不對(duì)題的答案的情況，應(yīng)當(dāng)酌情給予及格，甚至不及格的評(píng)級(jí)，以示區(qū)分。

3 修訂特色

編寫(xiě)有本校特色的“工程化學(xué)”課程，如新增的人工智能專業(yè)的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)銜接和緊跟專業(yè)動(dòng)態(tài)的實(shí)踐內(nèi)容需要更新?lián)Q代。針對(duì)現(xiàn)有機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、車輛工程、材料科學(xué)與工程、材料成型及控制工程、土木工程等專業(yè)學(xué)習(xí)“工程化學(xué)”或者“工程化學(xué)基礎(chǔ)”課程的特點(diǎn)和需求，在主干教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上，定制有特色的教學(xué)與實(shí)踐內(nèi)容。

修訂后的“工程化學(xué)”多媒體內(nèi)容豐富，學(xué)生交互方式多樣，是適應(yīng)線上線下混合式教學(xué)的課程，具體方案如下：

（1）匯編更多教學(xué)內(nèi)容供學(xué)生使用，形成本校特色的”工程化學(xué)“講義。

（2）制作更新一套可以線上交互的智能課件，建設(shè)多媒體課件庫(kù)、手機(jī)端習(xí)題庫(kù)和試卷庫(kù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生課下線上自主學(xué)習(xí)的積極性。

（3）根據(jù)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，制作“工程化學(xué)”實(shí)驗(yàn)虛擬仿真平臺(tái)，逐步編入內(nèi)容為結(jié)果開(kāi)放型的“工程化學(xué)”實(shí)驗(yàn)線上交互平臺(tái)。

全新編排的“工程化學(xué)”課程內(nèi)容增加了多媒體教學(xué)互動(dòng)課堂，學(xué)生上課同步可以線上互動(dòng)答題。互動(dòng)內(nèi)容緊密結(jié)合教材，有益于學(xué)生自主安排課余時(shí)間復(fù)習(xí)課堂知識(shí)，練習(xí)鞏固知識(shí)，提高學(xué)業(yè)水平。同時(shí)，線上內(nèi)容與傳統(tǒng)線下的混合又靈活運(yùn)用了教材之外的一切移動(dòng)設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)資源，給學(xué)生打造一個(gè)立體、自主、高效、便捷的課程學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

“工程化學(xué)”課內(nèi)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置為顏色變化較多的“沉淀溶解平衡和氧化還原反應(yīng)”，基本都是基于液相反應(yīng)的不同顏色的沉淀析出、少量存在冒出氣泡的反應(yīng)。新修訂的這一實(shí)驗(yàn)作為“工程化學(xué)”課內(nèi)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，特點(diǎn)：①有益于激發(fā)理工科非化學(xué)類專業(yè)學(xué)生對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，通過(guò)顏色變化的沉淀反應(yīng)和氧化還原，認(rèn)識(shí)化學(xué)、了解化學(xué)；②液液反應(yīng)析出固體，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象豐富，特別是固體的顏色多樣，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣；③這類實(shí)驗(yàn)的條件比較溫和，沒(méi)有明火加熱，溫度最高為90℃水浴加熱，實(shí)施起來(lái)安全、高效又節(jié)能。

《工程化學(xué)講義》預(yù)備將來(lái)形成我校自主編制的教材，擁有公共章節(jié)和特色章節(jié)。公共章節(jié)涵蓋普通化學(xué)和無(wú)機(jī)化學(xué)的部分內(nèi)容，是大學(xué)理工科均需學(xué)習(xí)的化學(xué)知識(shí)內(nèi)容的總論和基礎(chǔ)知識(shí)。特色章節(jié)緊隨其后，仍按順序統(tǒng)一編排，在面向各個(gè)學(xué)院的相關(guān)專業(yè)講授時(shí)，選講相應(yīng)的章或者節(jié)。特色章節(jié)力求少而精，符合當(dāng)前教育改革短學(xué)時(shí)的特點(diǎn)，把講授的內(nèi)容編得“精”，把線上課后學(xué)習(xí)的內(nèi)容編得“廣”。既照顧了所有學(xué)生學(xué)習(xí)到大綱規(guī)定的通識(shí)知識(shí)，也考慮學(xué)有余力，有望提升的學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和發(fā)展需要。

4 總結(jié)

（1）通過(guò)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改進(jìn)，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)“工程化學(xué)”的興趣，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)專業(yè)學(xué)生厚基礎(chǔ)、重應(yīng)用、有體系的理工科基本素質(zhì)的培養(yǎng)。

（2）為適應(yīng)教學(xué)現(xiàn)代化、教學(xué)內(nèi)容信息化的需要，本課程相關(guān)教案、講稿、課后習(xí)題及答案等通過(guò)線上教學(xué)平臺(tái)（超星學(xué)習(xí)通）發(fā)布，并結(jié)合課堂實(shí)時(shí)教學(xué)平臺(tái)（雨課堂）與學(xué)生互動(dòng)，促進(jìn)課程教學(xué)的互動(dòng)性和信息化，建立起教師與學(xué)生之間的良好互動(dòng)和及時(shí)交流。

（3）加強(qiáng)現(xiàn)有“工程化學(xué)”實(shí)驗(yàn)課等實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)于理論知識(shí)的強(qiáng)化作用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)虛擬仿真平臺(tái)的建設(shè)，進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，使培養(yǎng)的學(xué)生具有一定的科研基礎(chǔ)和科研能力，并且這種線上實(shí)驗(yàn)活動(dòng)使得教學(xué)方式更加靈活，教育場(chǎng)所更加多元，教學(xué)效果更加顯著。