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[摘要]系统分析和论证了案例教学法的必要性和可行性,举例论述了直接导入案例教学法在精细化学品化学教学中的实施步骤。该方法显示了良好的教学效果:学生的学习兴趣和积极性显著提高;使学生更加轻松牢固地掌握必要的知识;提高了学生的创新能力以及灵活运用知识的能力。
[关键词]直接导入案例 应用型案例 精细化学品化学
案例教学,是指在教师的引导下,再现案例实景,把学生带入特定事件的现场,深入角色,以提高学生实际运用知识能力的一种教学方法。
案例方法在教学中的应用,首先始于哈佛大学法学院。最初该学院的目的是为了让学生加强对法律规则和条文的理解和掌握,从而强调在教学中参与分析和讨论个别案例。由于成效显著,使得该方法迅速被其它院校所采用和推广。目前,国内外许多高校和培训机构都采用了类似的教学方法,但专业局限在法学(律)、医学、经济、商学等。该方法在化学化工课程中的应用较少。同时,在高校化学专业课程研究和改革实践中,人们普遍把课程研究和改革焦点集中在必修课程,而忽视了对选修课程教学改革的研究。选修课程的开设旨在扩大学生知识领域和知识延展性,对其教学方法和课程建设改革的研究很有必要。
笔者承担我校的应用化学和化学工程与工艺专业课——精细化学品化学的教学,结合课程特点和自身研究经验,在教学中引入了案例教学法,取得了良好的效果。
一、实施案例教学的必要性和可行性
精细化学品化学是化工、应用化学专业的重要专业课,具有帮助深化理论知识理解、初步了解精细化工产品和提高学习化工专业兴趣的重要作用。这门课虽然包含大量的产品实例,但是大都是泛泛而谈,甚或一笔带过。以往,在该课程的讲授中,大多采用理论简述和产品简单罗列的方法。该课程是理论联系实际的重要应用,笔者结合自身教学经验和学习其他同仁的宝贵经验,认为采用案例教学法进行讲授具有较为充分的必要性和可行性。
1.实施案例教学法的必要性
(1)案例教学法可以提高学生学习化工专业的兴趣
应用化学和化工专业的学生在进入大学以来已经学习了无机、分析、有机和物理化学等专业基础课,面对的都是艰涩的理论知识,同时,多年来化工背负的“操作瓶瓶罐罐和污染严重”的名声,更容易使学生降低学习的兴趣。案例教学法提供活生生的产品实例和经典的生产解决方案,结合多媒体授课形式,将会使学生看到化工创造了当代整个物质世界和化腐朽为神奇的巨大作用,会提高学生学习该专业的兴趣。
(2)案例教学法可以使学生加深对理论知识的理解和掌握
如前所述,学生在学习四大化学和其它专业基础课后,虽然掌握和了解了一些理论知识,但是最多也仍是“纸上谈兵”,不利于知识的牢固掌握和深入理解。例如,表面张力是个非常抽象的概念,难以理解和掌握,尤其是表面张力的方向对许多学生来说更是难懂。只有在《精细化学品化学》中学习了表面活性剂及其应用部分后,才会对表面张力有彻底的理解。如果采用案例教学法,通过对表面活性剂的作用原理和重要用途等知识的分析和讲解,会使学生对表面张力的理解更深入、更直观。
(3)案例教学法可以提高学生的创造能力
一般来讲,知识可分为3个层面,即原理性知识、特殊案例知识(智慧)、把原理和规则运用到特殊案例中的知识(综合运用知识和智慧解决问题的能力)。一般学校教学只传授第一层面的知识,或称为书本知识;而学生掌握第二层面知识较少,因此,对第三层面知识的掌握势必减少,即学生的综合能力和创新能力较差。所以,引入案例教学,可使学生在第二层面知识的缺陷方面得到有效弥补,从而也可以增加学生第三层面的知识。
2.实施案例教学法的可行性
(1)学生渴望真正掌握精细化工方面的知识
在习惯了大量单纯的公式、分子式和直接理论讲授后,学生非常渴望能够接受到由生活实例到化学理论、由浅入深的全新教学模式。案例直接导入法正是从“看得见摸得着”的生活和生产实例入手,将多彩多姿的使用过的、看到的、听到的精细化学品展示在学生眼前,然后,逐渐引出产品的作用原理、公式参数和具体产品组成规格等,势必使学生容易接受、乐于接受。
(2)学生的前期知识积累充足
在学习《精细化学品化学》之前,学生已经学习了4大化学、高分子化学、反应工程等化学专业基础课,前期知识积累充足,完全可以理解《精细化学品化学》中的基本理论。此外,已学了应化和化工专业课程的学生已经进行了课程实习和参观实习,对工厂和化工产品有了初步的认识,对学习《精细化学品化学》也有较大的帮助。
(3)教师具有教学改革和提高教學方式的动力
作为讲授该门课程的教师,多年来也苦于“填鸭式”教学方式造成的尴尬局面:一方面,是教师认真备课、力图讲解系统;另一方面,是学生对所学课程似懂非懂,不感兴趣。所以,在吸取他人的成功经验后,经过认真探索,案例直接导入教学法已经初见成效,教师更愿意深入研究,广泛发掘合适的案例,开发一套行之有效、灵活多变、适应广泛的案例教学法,为进一步提高教学效果而不懈努力。
二、案例教学法组成和实施程序
在已有的案例教学法中我们看到,实施步骤可设定为设计案例、剖析案例、解决案例和推广及升华案例4个方面,其核心在于剖析案例。也有采用顺序和逻辑多案例讲述、结合提出问题的案例教学法实施步骤。笔者结合教学要求、教学实践和前人经验,总结出直接导入案例教学法,其实施步骤归纳为:
案例→提出并回答问题→典型产品简介→强调重要参数和指标。
首先,在一系列活生生的案例基础上,提出学生感兴趣且切中基础理论核心的问题,回答问题,逐步深入,反向推理,最终使学生对精细化学品的作用原理很轻松、自然地理解、掌握、接受;最后,要强调掌握部分重要的参数和指标。这样的结果就使学生掌握了基本且必要的产品作用原理和重要性能参数,符合教学要求和就业入门的目的。
三、案例举例及剖析
以“表面活性剂”部分为例。
首先,导入肥皂和洗衣粉的实用案例。肥皂和洗衣粉是人们日常生活经常接触的精细化学品,可谓是“看得见摸得着”的例子,虽然可能有部分学生对这类洗涤剂有初步的认识,但是真正了解其洗涤作用原理的并不多。因此,此案例满足“听说过但不熟悉”的要求。在运用多媒体教学时,可在肥皂和洗衣粉的种类、造型、颜色以及使用对象和部位等方面充分展现其多样性,使学生认识到该类日用品还有很多“高端产品”,还有很大的开发空间和前景。在此过程,还可以简要说明肥皂的来历等科技发展历史。
其次,用生活中的多个实例来显示表面活性剂的其它作用。例如,透明状、水溶性注射针剂生产中表面活性剂的增溶作用;化妆品和农药乳状液产品中表面活性剂的乳化作用;墨水的制备中表面活性剂的分散作用;浆料中表面活性剂的消泡作用;在新型纺织品材料中的防水、防污作用等。
从这些实例继续讲述胶束、表面活性剂的两亲性结构、性能参数(CMC值、HLB值)等重要理论知识,就很容易被学生接受和理解掌握了。具体讲述和实施过程如图1所示:
当然,在回答问题时要详细地讲清楚某产品或某概念、参数的定义、分类、使用范围以及测定方法等。
四、教学效果评价
近3年来,本教研组在精细化学品化学教学中实施案例教学法,在13个精细化学品专题均设计了合理的案例和实施步骤,取得了较为显著的成效:
1.充分调动了学生学习的兴趣和积极性
以往学生看到和听到的,只是简单的知识和理论传递,倍感生硬和乏味,兴趣不大,课堂气氛非常沉闷。如今采用案例教学法后,学生的学习兴趣大大提高。很多同学对其中的问题饶有兴趣,课堂上积极参与教学互动,下课后主动与老师探讨。此外,学生对自己专业前途也增强了信心,很多学生表示对某一个精细化学品专题感兴趣,愿意到公司、企业大显身手,反过来更提高了学习此类专业课的兴趣性和积极性。2.学生掌握精细化工的知识更加牢固、更加有针对性
学生在课堂上了解的大量案例,对化学化工的发展有了更加深入的认识。并且对知识理论的掌握经历了由浅入深、由提出问题到上升理论理解的过程,使其对化工知识的掌握更加牢固,能够达到看到一个精细化学品就想到其主要原理、参数和用途,而这些基本知识,正是学生在就业之前所应该初步掌握的。同时,有的学生对某一种精细化学品感兴趣,就会在课堂听讲的基础上自己查阅资料,积极参与实验教学活动,加深对该领域的了解和认识,为以后的就业打下坚实的基础。
3.提高了学生的创新能力和灵活运用知识的能力
学生学习后,经常会提出一些很有价值的问題,如用什么取代有毒的亚硝酸盐拉丝液和防腐剂、如何提高涂料的光致变色性能等,很多学生对发明创造产生了浓厚的兴趣。此外,学生能看到产品就想到相关的物理化学知识,达到灵活运用知识的目的。例如,说到催化剂,马上想到其4个特点,联想到用ΔG判断一个反应能否进行和用ΔG计算出反应的理论产率。
五、结语
综上所述,“案例→提出并回答问题→典型产品简介→强调重要参数和指标”这一案例直接导入法,在精细化学品的教学中是一种良好的方法。实施此方法具有充分的必要性和可行性,并且在教学实施中取得了良好的效果。当然,该方法还在不断完善中,相信随着实践经验的积累和不断的学习交流,案例直接导入法将会在精细化学品和其它化学专业课程的教学中,发挥越来越重要的作用,显示越来越优异的教学效果。
参考文献:
[1]耿珺.化学案例教学初探[J].化学教育,2001,(4).
[2]霍本瑶.案例教学法在高职高等数学教学中的运用[J].河南教育,2009,(6).
[3]董伟,彭新华,张常山.再现科学发现过程,倡导创新思维习惯——基础化学课程的案例教学实践与研究[J].化工高等教育,2005,(2).
[4]张先亮,陈新兰,唐红定.精细化学品化学[M].武汉:武汉大学出版社,2008.
基金项目:许昌学院教学研究项目(编号:2008036)。
[关键词]直接导入案例 应用型案例 精细化学品化学
案例教学,是指在教师的引导下,再现案例实景,把学生带入特定事件的现场,深入角色,以提高学生实际运用知识能力的一种教学方法。
案例方法在教学中的应用,首先始于哈佛大学法学院。最初该学院的目的是为了让学生加强对法律规则和条文的理解和掌握,从而强调在教学中参与分析和讨论个别案例。由于成效显著,使得该方法迅速被其它院校所采用和推广。目前,国内外许多高校和培训机构都采用了类似的教学方法,但专业局限在法学(律)、医学、经济、商学等。该方法在化学化工课程中的应用较少。同时,在高校化学专业课程研究和改革实践中,人们普遍把课程研究和改革焦点集中在必修课程,而忽视了对选修课程教学改革的研究。选修课程的开设旨在扩大学生知识领域和知识延展性,对其教学方法和课程建设改革的研究很有必要。
笔者承担我校的应用化学和化学工程与工艺专业课——精细化学品化学的教学,结合课程特点和自身研究经验,在教学中引入了案例教学法,取得了良好的效果。
一、实施案例教学的必要性和可行性
精细化学品化学是化工、应用化学专业的重要专业课,具有帮助深化理论知识理解、初步了解精细化工产品和提高学习化工专业兴趣的重要作用。这门课虽然包含大量的产品实例,但是大都是泛泛而谈,甚或一笔带过。以往,在该课程的讲授中,大多采用理论简述和产品简单罗列的方法。该课程是理论联系实际的重要应用,笔者结合自身教学经验和学习其他同仁的宝贵经验,认为采用案例教学法进行讲授具有较为充分的必要性和可行性。
1.实施案例教学法的必要性
(1)案例教学法可以提高学生学习化工专业的兴趣
应用化学和化工专业的学生在进入大学以来已经学习了无机、分析、有机和物理化学等专业基础课,面对的都是艰涩的理论知识,同时,多年来化工背负的“操作瓶瓶罐罐和污染严重”的名声,更容易使学生降低学习的兴趣。案例教学法提供活生生的产品实例和经典的生产解决方案,结合多媒体授课形式,将会使学生看到化工创造了当代整个物质世界和化腐朽为神奇的巨大作用,会提高学生学习该专业的兴趣。
(2)案例教学法可以使学生加深对理论知识的理解和掌握
如前所述,学生在学习四大化学和其它专业基础课后,虽然掌握和了解了一些理论知识,但是最多也仍是“纸上谈兵”,不利于知识的牢固掌握和深入理解。例如,表面张力是个非常抽象的概念,难以理解和掌握,尤其是表面张力的方向对许多学生来说更是难懂。只有在《精细化学品化学》中学习了表面活性剂及其应用部分后,才会对表面张力有彻底的理解。如果采用案例教学法,通过对表面活性剂的作用原理和重要用途等知识的分析和讲解,会使学生对表面张力的理解更深入、更直观。
(3)案例教学法可以提高学生的创造能力
一般来讲,知识可分为3个层面,即原理性知识、特殊案例知识(智慧)、把原理和规则运用到特殊案例中的知识(综合运用知识和智慧解决问题的能力)。一般学校教学只传授第一层面的知识,或称为书本知识;而学生掌握第二层面知识较少,因此,对第三层面知识的掌握势必减少,即学生的综合能力和创新能力较差。所以,引入案例教学,可使学生在第二层面知识的缺陷方面得到有效弥补,从而也可以增加学生第三层面的知识。
2.实施案例教学法的可行性
(1)学生渴望真正掌握精细化工方面的知识
在习惯了大量单纯的公式、分子式和直接理论讲授后,学生非常渴望能够接受到由生活实例到化学理论、由浅入深的全新教学模式。案例直接导入法正是从“看得见摸得着”的生活和生产实例入手,将多彩多姿的使用过的、看到的、听到的精细化学品展示在学生眼前,然后,逐渐引出产品的作用原理、公式参数和具体产品组成规格等,势必使学生容易接受、乐于接受。
(2)学生的前期知识积累充足
在学习《精细化学品化学》之前,学生已经学习了4大化学、高分子化学、反应工程等化学专业基础课,前期知识积累充足,完全可以理解《精细化学品化学》中的基本理论。此外,已学了应化和化工专业课程的学生已经进行了课程实习和参观实习,对工厂和化工产品有了初步的认识,对学习《精细化学品化学》也有较大的帮助。
(3)教师具有教学改革和提高教學方式的动力
作为讲授该门课程的教师,多年来也苦于“填鸭式”教学方式造成的尴尬局面:一方面,是教师认真备课、力图讲解系统;另一方面,是学生对所学课程似懂非懂,不感兴趣。所以,在吸取他人的成功经验后,经过认真探索,案例直接导入教学法已经初见成效,教师更愿意深入研究,广泛发掘合适的案例,开发一套行之有效、灵活多变、适应广泛的案例教学法,为进一步提高教学效果而不懈努力。
二、案例教学法组成和实施程序
在已有的案例教学法中我们看到,实施步骤可设定为设计案例、剖析案例、解决案例和推广及升华案例4个方面,其核心在于剖析案例。也有采用顺序和逻辑多案例讲述、结合提出问题的案例教学法实施步骤。笔者结合教学要求、教学实践和前人经验,总结出直接导入案例教学法,其实施步骤归纳为:
案例→提出并回答问题→典型产品简介→强调重要参数和指标。
首先,在一系列活生生的案例基础上,提出学生感兴趣且切中基础理论核心的问题,回答问题,逐步深入,反向推理,最终使学生对精细化学品的作用原理很轻松、自然地理解、掌握、接受;最后,要强调掌握部分重要的参数和指标。这样的结果就使学生掌握了基本且必要的产品作用原理和重要性能参数,符合教学要求和就业入门的目的。
三、案例举例及剖析
以“表面活性剂”部分为例。
首先,导入肥皂和洗衣粉的实用案例。肥皂和洗衣粉是人们日常生活经常接触的精细化学品,可谓是“看得见摸得着”的例子,虽然可能有部分学生对这类洗涤剂有初步的认识,但是真正了解其洗涤作用原理的并不多。因此,此案例满足“听说过但不熟悉”的要求。在运用多媒体教学时,可在肥皂和洗衣粉的种类、造型、颜色以及使用对象和部位等方面充分展现其多样性,使学生认识到该类日用品还有很多“高端产品”,还有很大的开发空间和前景。在此过程,还可以简要说明肥皂的来历等科技发展历史。
其次,用生活中的多个实例来显示表面活性剂的其它作用。例如,透明状、水溶性注射针剂生产中表面活性剂的增溶作用;化妆品和农药乳状液产品中表面活性剂的乳化作用;墨水的制备中表面活性剂的分散作用;浆料中表面活性剂的消泡作用;在新型纺织品材料中的防水、防污作用等。
从这些实例继续讲述胶束、表面活性剂的两亲性结构、性能参数(CMC值、HLB值)等重要理论知识,就很容易被学生接受和理解掌握了。具体讲述和实施过程如图1所示:
当然,在回答问题时要详细地讲清楚某产品或某概念、参数的定义、分类、使用范围以及测定方法等。
四、教学效果评价
近3年来,本教研组在精细化学品化学教学中实施案例教学法,在13个精细化学品专题均设计了合理的案例和实施步骤,取得了较为显著的成效:
1.充分调动了学生学习的兴趣和积极性
以往学生看到和听到的,只是简单的知识和理论传递,倍感生硬和乏味,兴趣不大,课堂气氛非常沉闷。如今采用案例教学法后,学生的学习兴趣大大提高。很多同学对其中的问题饶有兴趣,课堂上积极参与教学互动,下课后主动与老师探讨。此外,学生对自己专业前途也增强了信心,很多学生表示对某一个精细化学品专题感兴趣,愿意到公司、企业大显身手,反过来更提高了学习此类专业课的兴趣性和积极性。2.学生掌握精细化工的知识更加牢固、更加有针对性
学生在课堂上了解的大量案例,对化学化工的发展有了更加深入的认识。并且对知识理论的掌握经历了由浅入深、由提出问题到上升理论理解的过程,使其对化工知识的掌握更加牢固,能够达到看到一个精细化学品就想到其主要原理、参数和用途,而这些基本知识,正是学生在就业之前所应该初步掌握的。同时,有的学生对某一种精细化学品感兴趣,就会在课堂听讲的基础上自己查阅资料,积极参与实验教学活动,加深对该领域的了解和认识,为以后的就业打下坚实的基础。
3.提高了学生的创新能力和灵活运用知识的能力
学生学习后,经常会提出一些很有价值的问題,如用什么取代有毒的亚硝酸盐拉丝液和防腐剂、如何提高涂料的光致变色性能等,很多学生对发明创造产生了浓厚的兴趣。此外,学生能看到产品就想到相关的物理化学知识,达到灵活运用知识的目的。例如,说到催化剂,马上想到其4个特点,联想到用ΔG判断一个反应能否进行和用ΔG计算出反应的理论产率。
五、结语
综上所述,“案例→提出并回答问题→典型产品简介→强调重要参数和指标”这一案例直接导入法,在精细化学品的教学中是一种良好的方法。实施此方法具有充分的必要性和可行性,并且在教学实施中取得了良好的效果。当然,该方法还在不断完善中,相信随着实践经验的积累和不断的学习交流,案例直接导入法将会在精细化学品和其它化学专业课程的教学中,发挥越来越重要的作用,显示越来越优异的教学效果。
参考文献:
[1]耿珺.化学案例教学初探[J].化学教育,2001,(4).
[2]霍本瑶.案例教学法在高职高等数学教学中的运用[J].河南教育,2009,(6).
[3]董伟,彭新华,张常山.再现科学发现过程,倡导创新思维习惯——基础化学课程的案例教学实践与研究[J].化工高等教育,2005,(2).
[4]张先亮,陈新兰,唐红定.精细化学品化学[M].武汉:武汉大学出版社,2008.
基金项目:许昌学院教学研究项目(编号:2008036)。