環境與化工專業學生創新能力培養研究

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摘要：創新是一個民族持續發展的動力，是高等教育的特質?，F代教學平臺和教育資源的特征要求我們以更加高效的線上線下混合教學模式開展教學。在這個過程中如何根據課程特點、將創新能力培養融入教學過程之中，是一個新的課題。顆粒沉降是環境工程、化工專業學生學習的重要內容，本文以顆粒沉降這一章節內容教學為例，分析了教學內容的特點，分享了教學過程的經驗和個人思考，供同行借鑒。

關鍵詞：高等教育；線上線下混合教學；顆粒沉降；創新能力；教學設計

《“十四五”規劃和2035年遠景目標建議》指出，到2035年，我國經濟、科技、綜合國力等方面將大幅躍升，突破關鍵核心技術，步入創新型國家前列［1］?！督ㄗh》中47次提到了“創新”，可見，規劃從國家發展戰略角度把創新放在極其重要的位置。創新型國家需要具有創新意識和創新能力的國民支撐，而高等院校是培養高級專門人才的基地，是養成各類人才創新能力的沃土。因此，高校在國民創新能力培養和提升方面擔負著重要責任。在新時代背景下通過中國特色社會主義高等教育理論創新、制度創新以及實踐創新，不斷促進優質教科研支撐的高等教育高質量發展［2］，毫不例外，新時代創新精神也應體現在化學化工教育和環境教育中。如今，我們已處在高速網絡支撐的信息化時代，信息正以難以置信的速度增長，并以日益靈活的方式傳輸到幾乎每一個人，其中包括牙牙學語、蹣跚學步的兒童，和鶴發童顏的耄耋老人。知識和信息的傳播，早已不再是口口相傳，不再是紙媒、傳統廣播，甚至電視媒介也已經稍顯落后。在現代媒體的支撐下，信息的傳播已經構成立體化傳輸模式。對于受眾而言，呈現在面前的多源信息呈現立體化狀態，簡短新聞、娛樂視頻、奇談怪論、天文地理、經史子集、學術發現，可謂應有盡有，但對于受眾卻多處于無序狀態。從無序信息中發現素材并按照一定原則和理論體系組織教學過程并使學生通過思考、歸納總結掌握相關知識和理論，并實現創新能力的提升，充分體現高等教育的創新與時代引領性特質，實現教育創新?；ぴ砗铜h境工程原理在理論體系上的相通之處頗多，尤其體現在“三傳一反兩守恒”及分離方法等方面。而隨著時展，新的化學化工技術及環境治理工程理論不斷涌現，在現代高等教育過程中采用線上和線下相結合提高授課效能方面的需求顯得更為迫切?；谏鲜鏊伎迹Y合課程建設中關于顆粒沉降問題的教學，探討大學生創新能力培養問題。

1知識點梳理與分析

顆粒沉降是課程授課的重要內容，對于后續專業課中相關處理技術的理解具有重要支撐作用。其核心內容包括以下三個方面：粒子在流體中沉降過程的阻力特征、粒子在重力場中的沉降規律、離心力場及電場中粒子的沉降分離等。表面上看這三部分內容是相互獨立的，事實上屬于層層遞進的關系。粒子在流體中所受流體阻力是各種沉降分離技術的理論核心，無論重力、離心力還是電場力作用下的分離都離不開阻力計算。因此在授課中以阻力作用及受力分析為主線開展教學，以重力沉降作為重點授課內容。

1．1本案例教學設計

1．1．1教學目標與內容通過學習和探究，使學生掌握顆粒沉降基本原理，重點掌握顆粒在流體中產生阻力的條件和阻力作用規律，以重力場中顆粒物沉降為核心，分析探索顆粒沉降效率影響因素及提升沉降效率的方法。教學重點內容為流體中顆粒物運動阻力作用規律，重力場中顆粒物沉降規律。其中，難點體現在流體中顆粒物阻力作用規律。1．1．2教學方法線上線下相結合，線上完成基本知識點學習，線下采用翻轉課堂模式深化理解和運用能力，以學生為學習主體，主動探索與總結；教師就本章節的重點和難點問題進行剖析和講解，引導學生開展創新性發散式思考，并要求其總結。

1．2教學過程

理論源于對自然現象的分析，源于對工程實踐問題的思考和總結，最終應用于實際工程問題的解決；理論教學與實踐的密切結合。根據認知規律，從自然環境中的大氣沙塵沉降、水中的泥沙沉降等自然現象出發，分析影響因素，建立簡化模型，總結阻力規律，從現象理解事物的本質。再從簡單到復雜，由理論向實際過渡，分析重力場作用下的顆粒物沉降規律，進一步探討生產環節的除塵、沉淀池泥水分離過程，分析如何提高其分離效率。進一步討論存在的問題和解決問題的方法，培養學生的創新思維習慣?；谶@一思考，對本部分教學內容作如下設計。（1）學生利用網絡資源搜索與沉降有關的自然現象、生活里與沉降有關的事物，歸納其基本特征。（2）結合學生歸納的情況，教師在課堂授課中引入顆粒沉降的基本概念，總結分析阻力產生的基本條件，講解顆粒運動的物理本質和阻力作用規律，以斯托克斯區域為例重點分析顆粒物所受阻力特征，進而分析影響沉降速度及分離效率的因素。（3）引導學生結合水處理過程關于膠體顆粒的去除思考絮凝劑的反應及卷掃作用機理，與本章節所述沉降原理對接，使其能夠活學活用。（4）學生利用網絡資源搜索與重力沉降有關的工業裝置、構筑物，初步了解其結構特征，分析粒子在這些裝置及構筑物的受力相同與不同之處，引導其結合重力沉降理論分析得出這些結構改設計的理由，思考進一步改進沉降效率的設計方法。（5）引導學生利用網絡資源搜索與沉降有關的各種工業裝置，找出各屬于重力沉降裝置、離心沉降裝置、電沉降裝置、磁力沉降裝置、慣性沉降等的例子，分析其相同點與不同點，結合離心力場和靜電場受力分析討論其設計依據。

2教學總結與思考

（1）采用線上授課方式是對線下課堂很好的改進，比如利用線上教學平臺，布置團隊合作和協作作業，布置課前預習課題和布置課后創新作業，充分發揮線上教學的優勢。（2）在日常的教學中就手機和其他多媒體通訊終端，可以采用疏而不是堵的方法，主動增加學生在課堂上使用手機檢索和信息收集的活動，比如在規定時間內完成信息收集，并回答和解釋檢索結果，在課堂上讓學生思維隨信息檢索活動起來，使其成為真正的學習和思考的主體。（3）教師的引導和關鍵問題指導具有不可替代性，由于課堂變得更加開放和發散，需要教師具有更深更廣的把握，有超強的課堂教學節奏控制能力。建議一門課由多名骨干教師分別承擔不同專題的內容，并增強教師的教學內功，增強利用現代教學平臺、教學資源開展專題教學的能力。（4）教學中增加適當以教學評價和學生學習效果評估環節，讓學生清楚地了解自己的學習進展和能力提升狀況，給教師以進行更高效的反饋，以便對教學過程及時調控。（5）為了有效達成教學目標，線上線下授課均應在有序組織的前提下進行。課堂上要求學生檢索和總結的素材應按一定關鍵詞組合規則設計，檢索是有序開展的，不能過度發散，否則會降低課堂效率。課外創新作業應提供參考主線和發散性思考樣例。

3結語

現代科技迅速發展在推動高等教育改革，變化的是現代教育手段，不變的是人的認知規律。無論是化學化工教育，還是環境專業教育，在觀察中發現問題、在思考中分析和解決問題，創新能力培養中注重學生的創造力、獨創性和批判性思維等特質，是現代高等教育教學中追求的目標。創新教育任重而道遠，高校教師應在專業課程教學過程中持續開展創新研究，融入學生創新能力培養內容，為提升國民素質教育貢獻應有之力。本文僅為作者教學經驗總結，能起拋轉引玉之效則幸甚，所提觀點不一定正確，請同行、專家不吝批評指正。

參考文獻

［1］中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議［EB／OL］．［2021－04－23］．

［2］李迅．五中全會精神指導下以教科研支撐高質量教育發展［J］．教育評論，2021（1）：3－8．

作者：周廣柱 劉音 王金鳳 陳平 單位：山東科技大學安全與環境工程學院