张丽雷，张静晓

(洛阳师范学院，河南 洛阳 471934)

新工科建设和转型是主动应对新一轮科技革命与产业变革的必然要求[1]。高等学校新工科建设的主要目的是培养学生的个人能力、团队能力和大局意识，这就必然需要对传统的教育教学方式进行改革。问题导向式教学是建构主义学习理论在以学生为中心的教学过程中的一种重要实现方式，目前，在国内外的本科教育中，被众多学校的多个专业领域所采用[2-5]。化工分离工程是化学工程与工艺相关专业的核心课程，主要针对化工生产中经常遇到的多组分非理想性物系的分离问题，讨论各种分离方法和单元操作的原理和特征，达到将原料或产品浓缩纯化的目的，具有理论性和实用性强的特点。为适应化工专业新工科建设要求，本论文以化工分离工程课程为例，构建问题导向式教学模式，用以激发学生的学习兴趣，培养学生分析问题、解决问题、和创新思维的能力，提高团队意识和大局意识，并探讨此教学模式中存在的优缺点。

1 教学过程的实现方式

典型的问题导向式教学过程是让学生参与扮演专业人员，教师提出一个问题，组织学生进行讨论并解决问题。在教师的引导下学生参与解决问题的过程，从而使学生学习到新的知识和技能，并培养和提高相关能力[6]。化工分离工程的课程涉及吸收、精馏和萃取等多种单元操作，学生需要理解其基本原理、特点、和应用方式，要求具有扎实的数学和其他化学工程课程的基础知识。根据问题导向式教学的指导思想和化工分离工程课程的特点，将整个教学过程分为三个阶段。

第一阶段为课堂教学阶段。根据教学目的，将教学内容转变为问题形式，引导学生如何提出问题，又如何用新的知识去解决问题。这一阶段主要针对还没有接触过问题导向式教学模式的学生，使其快速适应问题导向式教学的方式和方法，明晰学习的目的，理解所学知识的原理和应用场景。

第二阶段为研究报告阶段。教师提出一个实际应用场景中的问题，要求学生以团队形式，综合本课程学习过的知识，对各个方案进行对比分析，论证问题的解决方案，并提交研究报告。这一阶段的关键是学生需要在教师的引导下，对所学的各种单元操作用于解决同一问题的可行性进行论证，提出各个操作方式的优缺点，最终选出最优解决方案。

第三阶段为工程设计阶段。本阶段结合全国大学生化工设计竞赛，要求学生结合其他基础课程和化工专业课程的知识，以团队形式完成比赛的规定内容。鼓励学生采用新工艺和新手段完成一个工程设计，解决设计过程中遇到的各种困难和问题。

三个阶段的学习层层递进，一方面解决了没有接触过问题导向式教学模式的学生的适应性问题，另一方面，可全面培养学生分析问题和解决问题的能力，以便能够更好地将解决问题的方式方法应用于其他工作场景中。

2 教学效果的评价

采用成绩分析和问卷调查的方法对教学的效果进行评价，主要考察与传统讲授型教学效果的对比，以及学生对这种教学模式优缺点的反馈。

首先将60名学生随机分为两组，并使两组学生的学习成绩没有明显性差异。第一组使用传统教学方法，第二组使用问题导向式教学方法。对两组学生的期末成绩进行样本分析，采用独立样本t检验学生的成绩。结果发现，第二组学生的平均成绩为78.6分，高于第一组学生的70.3分，具有显著性差异。另外，采用Pearson参数对学生参与教学过程的活跃程度进行打分，将打分和期末成绩进行了相关性分析，结果表明它们之间具有正相关性，相关性参数为0.21，显著性为0.104，说明问题导向式教学的参与程度会明显影响学生的学习成绩。

众多研究表明，问题导向式教学可有效地提高学习成绩[7-9]。这是由于经过问题导向式学习的学生能够更好地运用知识，促进其深度学习和解决问题的能力，从而提高参与解决问题的积极性。在教学过程中发现，这些学生也更具有学习的兴趣和动力。

通过调查问卷的方法研究了学生对问题导向式教学模式的看法，并确定是否有助于提高其他学习能力。结果表明学生普遍能够接受问题导向式教学方式，并表明通过这种教学方式学到了更多的知识和技能，并建议其他课程也采用相似的方法。主要的优点包括以下几个方面：(1)问题导向式教学模式改变了传统的填鸭式教学，使学生更容易理解知识的应用方式。(2)问题导向式教学模式使学习内容更有趣，学生喜欢绞尽脑汁解决问题的挑战，并非常欣喜所获得的知识。(3)为了能够更好地参与课程，学生会主动地在课前做充分的预习。(4)通过与小组其他成员的对话、商讨和争论，有助于更好地理解知识点。(5)此学习方式提升了学习的动机，学生为了解决问题，会积极地填补自己知识中的空白，而不仅仅是为了考试。

3 讨论

世界工程教育的发展表明工科人才培养与工业未来的发展趋势会保持高度一致[10]。现今是传统工业化与信息化相互交织形成新工业的转换期，这也为新工科建设和工程人才的培养提出了新的要求，包括培养学生的个人能力、团队能力和大局意识。

根据建构主义学习理论，学习是学生根据先前的知识和经验来建构自己的新知识和信息[7]。问题导向式教学方法鼓励学生根据所遇到的问题进行自我指导和知识建构。因此，问题导向式教学可看作是建构主义学习理论的一种实现方式。这种教学方式的核心是提高学生解决问题的能力，从而培养知识的学习和应用能力，分析问题和解决问题的能力，工程设计与创新能力；经过团队合作，学生在小组讨论中会积极努力捍卫自己的观点，并与不同的人交流，提高自信心，从而培养团队能力。经过综合性的工程设计训练，培养大局意识，包括跨学科思维能力，系统思考能力和领导力等多个方面。

然而，结合相关教学经验发现，问题导向式教学模式在使用过程中还存在以下几个问题。

(1) 大部分学生不能很快地融入这种教学模式。这是由于大部分学生接受的还是传统的课堂教学模式，这就需要在教学的初始阶段，对参与的学生进行更多积极的引导，从而接受这种教学方法。

(2) 问题导向式教学使学生增加了更多的学习负担。为了积极参与到课堂和综合训练中来，学生需要花更多的准备时间。为了应对这个问题，需要教师更加细致和具有针对性地进行问题的设计和引导，从而更高效地完成培养目标。

(3) 问题导向式教学需要多个课程的密切配合。学生解决一个综合性问题时，往往需要多学科知识，若其他课程没有采用相关方法进行教学，或者未重视相关知识应用场景的讲授，会使学生在解决这些问题时更加困难。这就需要对教学的理念进行更新，重视知识的应用场景，推广应用问题导向式的教学模式。

4 结语

我国教育部积极推进的新工科建设与世界工程教育的趋势契合，也为传统化工专业的转型和人才培养提出了新的要求。问题导向式教学方法为教学模式的改革提供了借鉴，为全面培养工程类人才的个人能力，团队意识和大局意识提供了思路。化工分离工程课程是一门理论性与应用性并重的课程，采用问题导向式教学模式提高了学生的成绩，同时提升了工程能力与创新意识，以及合作意识，对新工科课程教学的改革具有一定的借鉴意义。