化工熱力學案例教學法研究

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摘要:案例教學法是一種注重創新精神培養的創新型教育教學方法，具有鮮活性、多樣性等特點。在化工熱力學教學過程中引入案例，既有助于激發學生學習興趣，活躍課堂氣氛，提高學習積極性，又能夠拓寬學生視野，提高教學效果。本文主要從案例教學法在化工熱力學課堂應用過程中出現的問題，如典型案例少、設計不規范等出發。通過探索研究，發現問題根源，從案例篩選、課堂教學設計等方面尋找解決路徑，以期達到預期教學效果。

關鍵詞:案例庫;課堂設計;案例篩選;考核評價

案例教學法由來已久，在辯證哲學、法學、醫學、管理學等領域被廣泛應用，并取得了很好的教學效果。最早蘇格拉底的教學過程被編輯成書，成為眾人的學習范本，奠定了西方案例教學的先河。現代案例教學法是由哈佛大學最早提出，在醫學和法學教學中摸索總結出的有效教學方法，如現在為大家所熟知的臨床實踐、模擬法庭等都是案例教學法的成功應用。我國案例教學法自1979年從哈佛大學引入后，也得到了較好的應用，尤其是在管理學領域［1－3］。案例教學法除了知識、理論傳授以外，在提高學生推理能力和解決問題的能力等方面相較于傳統教學方法具有非常明顯的優勢。這與大學生最終培養目標相一致，因此受到各高校、各專業的重視。傳統化工熱力學教學主要以灌輸的方式向學生傳授知識，對學生學習潛能、思維能力的開發和培養極其不利。尤其化工熱力學課程內容抽象而繁雜，很難激起學生學習興趣。為改善化工熱力學教學情況，提高教學效果，很多高校的很多老師都在教學方式方法等方面做了大量的研究、嘗試和探索。關于案例教學法在化工熱力學教學中應用的研究很多。如馮新等［4－6］將生活中常見的液化氣、天然氣的液化壓縮和貯存、輪胎充氣、高原反應等問題引入化工熱力學教學，有效引導學生透過現象看本質，極大的提高了學生的學習興趣。高光華等［7］將工程研究實例三元體系高壓液液平衡測定與關聯等引入化工熱力學本科教學，對培養學生解決問題的能力和科學研究精神有很大幫助。張軍、胡琳娜、張存等［8－11］都將案例運用到了實際的化工熱力學教學中，并對教學效果進行了評價和分析，具有代表性的案例在教學中的應用，使得教學內容具象化，教學過程更加生動，對激發學生學習熱情，培養學生實踐精神和創新意識，提高教學質量確實有很大的作用。但在教學實踐過程中也不可避免的出現了很多問題，教學效果與預期不符。本文針對教學過程中發現的問題，進行探索和分析，結合我校實際情況，嘗試調整優化案例教學法的執行效果，使其盡可能發揮其應有的作用。

1案例教學法在化工熱力學教學應用中存在的問題

1．1案例數量少，新穎性不足。目前在熱力學教學過程中使用的案例多數都是經過幾十年應用驗證的，雖然相對來說內容和問題設計較為嚴謹，但因為內容涉及的很多領域區域性和時代性明顯，并不適合各地區院校普遍化使用。尤其是對很多現代大學生來說，很多傳統化工行業，如石油化工、合成氨等并沒有什么吸引力，而新興的化工行業，如新能源開發、新材料新工藝等相關案例又幾乎難以看到。案例數量少，可選擇空間小，案例內容新鮮度不夠都不利于案例教學法在課堂教學中有效運用。1．2案例內容設計過于專業化。化工熱力學課程本身內容就比較抽象，專業性較強，對于基礎不太好的同學來說學習起來非常吃力，也因此很難激發學生的學習興趣。我們在課堂上采用案例教學法的其中最重要的一個目的就是增加趣味性，提高學生學習熱情。如果案例內容專業性太強，學生沒有什么工程實踐經驗，很難有切身體會，要運用對他們來說本就抽象艱澀的知識來解決高度專業化的問題，反而進一步增加了學習難度，難以達到教學目的。1．3案例教學組織不合理。案例教學法是培養學生發現問題、分析問題和解決問題能力的有效方法，但要想達到這樣的效果，其具體實施過程的設計就至關重要。每門課程都具有自己獨特的個性，根據課程內容特點，有針對性的設計課堂教學組織形式是案例教學法順利開展的關鍵。化工熱力學學習關鍵在于原理的理解、模型的構建及其二者在解決實際問題上的應用。需要將抽象理論與實際工程問題有機結合，如果粗放的將各種案例通過問題設置、小組討論、教師總結的形式組織開展，教學效果將大打折扣。1．4總結不到位，后繼乏力。案例教學由于案例本身的設計、過程控制等問題的存在，其執行結果本來就很難預測，到最后通常又以教師對案例中涉及到的理論、原理等知識的總結延伸，討論過程中出現的問題、學生表現的總體評價等為結束。學生撰寫的總結報告良莠不齊，如果不能進行針對性的考核評價，引起學生的足夠重視，以個別案例討論的小結為相關內容全部結束，學生能力培養只能是空談。

2有效提高案例教學效果的建議

2．1深入了解課程內容和學生情況。課程內容是案例設計篩選的前提。這里的課程內容不單指當前所教授的課程，還應該包括其前期支撐課程和后置課程。化工熱力學是專業基礎課，在專業學習中起到承前啟后的作用，需要良好的數學、物理、化學基礎，尤其是基礎化學中的物理化學，很多化工熱力學的內容都可以看做是物理化學中相關內容的延伸。同時很多熱力學模型的構建和應用又需要大量的物理數學知識。鑒于此，培養方案和課程教學大綱的制定就尤為重要，做好前期準備工作才能為后續課程的開展打下良好的基礎。案例內容和教學過程設計才能更具有可行性。充分了解學生才能更好的調動學生學習的積極性，激發其想象力和創造力，實現案例教學的目的。在案例教學過程中經常出現的問題就是學生參與力度和發揮情況不理想。案例教學對學生的要求是很高的，因此正確認識每一個學生的個性特征、興趣愛好、優點特長對案例設計和教學順利開展具有重要意義。與學生建立良好的溝通紐帶，充分體現每位學生在教師心中和課程中的重要性，提高學生對課程的關注度，才能得到學生的支持，保證教學工作的有效實施，這對案例教學來說尤為重要。2．2構建化工熱力學案例庫。案例是案例教學的起點，是案例教學法課堂實施和目標實現的保障。化工熱力學本身就是解決實際工程問題的工具，如狀態方程模型，其建立和發展大多就是基于石油化工生產發展的需要而開展的。要尋找相關案例并不是太難的事情，但要將其切實應用到本科教學中還是需要進行嚴格的篩選分類，設計修改的。這需要教師，包括熱力學課程老師和相關課程，如物理化學、化工原理、反應工程等相關老師，與具有相當工程實踐經驗的企業工作人員一起通過討論，篩選設計適用于教學的案例，在案例中將各個知識點與實際問題有機結合，同時也需要為課堂教學留出足夠的調整空間，使上課教師能夠在教學過程中針對教授對象的知識結構、認知水平等實際情況做好靈活選擇。2．3分類設計組織課堂案例教學。案例教學法在實施過程中有很多的不確定性，經常會出現偏離教師初衷的情況，但如果給定案例情景，設置過多限制性因素，學生就很難發揮其主觀能動性，不利于學生創造力、創新能力等的培養和提高。因此在案例設計及組織實施方面需要從專業、現實等多個角度出發，在充分考慮各種情景的前體下，進行靈活多變的案例設計。也可以根據課程特點對案例進行分類設計，循序漸進的將不同類型的案例加入到不同階段的教學活動中。依據化工熱力學課程內容可以按照不同的需要進行案例整理和設計。為充分調動課堂氣氛，可設計與日常生活非常貼近的生活化趣味案例，如液化氣組成及液化工藝;也可根據當前先進技術發展情況設計案例，如燃料電池汽車動力設計。或者根據課程安排，將案例按照印證型、分析型、解決型、探究型等不同類型進行分類整理，形成體系，在教學過程中，教師通過認真篩選準備，以其中的典型案例或者特色案例為范本，引導或指導學生一起在進行了充分的課前準備后，在課堂上組織開展多層次的深入討論，務求做到每位同學都能夠參與其中，最后共同對案例中出現的想象、原理、準則，討論過程中迸發的亮點、存在的問題等進行總結。完成課堂教學并不是案例教學的重點，最重要的事應該是在課后，需要要求每位同學根據準備和討論情況完成自己的總結分析報告，報告需涉及案例的閱讀分析，信息的獲取，用什么方法解決了哪些問題，及未解決的疑問等。在完成整個分析報告后，學生在案例庫中自行選擇案例，根據前期學習成果，充分利用課后時間，獨立完成不同的案例分析，做好案例分析報告。將整個教學過程做成完整的閉環設計。學生將教學內容內化，實現培養和提高學生能力的目的。2．4改革考核方式。教學效果必須要通過考核結果來進行判斷。傳統的考核方式主要采取閉卷考試的形式，考核方式單一，無法體現學生掌握、應用知識，分析解決問題、創新等方面的能力。為解決這一問題，有很多老師進行了很多考核方式方法改革的嘗試［12］，如在綜合成績中增加平時成績、課堂表現成績等;或者在考試中改變閉卷考的形式，通過開放性的試題設置，考核學生綜合能力。這在一定程度上對教學效果的提升起到了積極作用。但針對運用案例教學法開展教學活動的課程，考慮到其教學形式的特殊性，需要對課程考核評價方式進行全新的調整和嘗試。如在綜合成績中單列案例考核成績一項，通過設計完整可行的案例教學考核方式，建立完善的評價機制和評分標準，在考核結果中充分體現學生對知識的掌握度和各項能力的成長情況。

3結論

案例教學法是激發學生學習興趣，培養學生發現問題、分析問題和解決問題能力的有效手段。在化工熱力學教學過程中引入案例教學能夠明顯提高課程教學效果，但在當前化工熱力學教學過程中也存在著諸如案例數量、質量等無法滿足教學需要等問題。解決這些問題首先需要進行課程案例庫的建設，為案例教學法在化工熱力學教學中的廣泛應用和推廣奠定基礎。同時需要正確引導學生逐漸改變學習方式，加強課堂教學設計和管理，改革和調整課程考核方式，實現教學育人的初衷。

作者:陳麗軍 唐安江 唐石云 張紅燕 單位:貴州理工學院