案例教学法在教学实施中的人才创新改革论文

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　　摘要：课程创新教学改革以培养学生高阶性、创新性、挑战度为目标展开。文章围绕工程化学课程中的催化原理，采用案例教学法进行教学分析，实施过程围绕“二氧化钛光催化性能”这一教学案例展开，以典型案例的设计思路和教学实践讨论相结合，联系可持续发展理念，不仅有利于学生快速了解相关知识，提升了学生对知识点的理解与掌握及运用所学理论知识分析与解决问题的能力，培养了学生树立生态环保的价值观意识，同时多维度实现了案例教学法在人才培养中的创新改革。
　　关键词：案例教学；二氧化钛；可持续发展；创新改革
　　1概述
　　目前，高校课程在实施教学的过程中，由于理论教学与实践环节结合比较薄弱，培养的大学生在面临具体实践时缺乏科学全面的思维能力。针对现状，高校需要对教学方法以及教学内容进行改革创新。教学资源的投入应适应国家、社会与企业发展的需要，加强创新人才培养、教学方式改革，实现真正的学以致用，将书本理论运用到实际生产和工作岗位当中。案例教学属于典型的基础教学方法，主要通过实际案例进行课堂教学。通过讲解与实际案例实施并行，在其过程中可以增强学生对重难点理论的剖析，逐步提升学生发现问题到分析问题，最终可以解决问题的能力，同时也为培养创新型人才打下初步的牢固基础[1]。
　　工程化学作为一门公共基础课，其内容涉及多门学科，综合性和理论性较强，是将化学思维和方法原理应用农业、生命、材料、能源、信息等多种领域的一门实用型综合性学科。该课程以实现自主研发制备新型催化剂、完成相应的基础表征，明确对应的目标产物为教学目标。但考虑到催化原理方面理论性太强，知识点较多且分散，并且与多学科都有交叉，因此传统的教学法难以达到教学目标，采用案例教学法进行课堂教学，有利于学生掌握相关理论知识，并加以应用。

　　在人才培养过程的课程设计应按照“贴近核心技术—支撑能力培养—注重方法过程—吻合目标规格”的思路，“删繁就简三秋树，领异标新二月花”，以提升学生实践应用能力为目的，不断优化应用型课程体系；深化课程教学方式方法改革，提高教学质量，增强教学吸引力，提高课程教学与实现人才培养目标与规格的吻合度。
　　2案例教学法的意义
　　目前高校所采用教学方式依旧是老师讲述，通过列举传统的材料和新型材料的制备原理，合成工艺与技术，性能等多方面进行文字和图片的展示。这种重理论的传统教学模式不利于学生自主性与创造性学习能力的建立。因此，传统式的课堂教学，很大程度上忽略了学生实际动手操作能力的培养。
　　以工程化学课程的催化原理课堂为例，催化原理中的反应动力学部分主要靠数学公式推导，采用传统的教学方法就可以完成教学。但是对催化剂的分类介绍，相应的反应机理的剖析与各种表征方法的应用，仅靠传统教学方式，很难实现学生对相应知识的完全掌握。采用案例教学法辅助教学，学生从案例的教学设计到实验开展再到结果分析整个完整的过程中，可更好地理解并应用所学知识点。与传统的案例教学法，通过实施合成具有一定催化性能的工业化产物，真正实现了案例应用走进课堂的教学改革[2-3]。
　　3案例教学法的症结
　　案例教学法具有较高的教学效率以及教学质量，在实施过程中由于部分教师对其把握不准确，因此在实际教学中往往存在以下一些问题。

　　3.1对案例教学法的理解不足
　　案例教学主要采用实际案例进行课堂教学，但一些教师对其理解存在偏差，仅仅理解为讲述陈旧的实验过程，并没有引导学生进行思考与讨论。
　　在陈旧的教学过程中，学生的实践的过程如同在重复某一陈旧的实验方案，学生并未参与到方案的设计过程中来，所以导致没有太多思考去改善实验，优化条件。而案例教学法主要是通过引导学生走进具体的案例，去主动分析原因，并运用所学知识去进行解决，提出一些相应的措施。
　　3.2案例与教学结合不足
　　课堂教学往往是采用对实例进行归纳总结来阐述基本概念和原理。在催化原理课程中，选用具体的实际案例，即可增加教学过程中的生动性与趣味性。
　　但是，一些教师简单地把该部分的案例教学理解为催化剂分类的典型案例或者是不同催化剂应用的
　　总结分析。案例教学法的正确理解应该是基于可以开展的案例设计相应的案例流程，由教师引导学生尝试找寻自己拟定具体案例流程过程中可变量的优化。工程实例与相关科学研究非常多，但是未能对案例进行合理的设计和提炼，使其成为符合案例教学要求的案例，尤其是在二氧化钛催化运用等方面的案例。
　　3.3教学对象实践基础薄弱
　　工程化学中的催化原理课程理论基础难度大。因此，在教学过程中面对复杂的教学内容，需要及时调整案例教学法的使用，并考虑不同学生的知识储备，选取难度适宜的案例展开。
　　4案例教学法的运用
　　通过上述分析，教师需要对案例教学法的概念进行精准把握，对方法使用有较深的了解。将案例与课程知识点结合，使其能够符合大部分学生的理解能力。
　　4.1二氧化钛催化剂的制备与光催化性能研究
　　本案例通过尝试设计一系列问题，例如常见的合成方法有哪些，具体到某一合成方法的优势和限制，从而确定合适的方法，丰富了学生们对合成方法的认识，同时培养了学生解决问题的能力。具体的合成方法确定后，金属原料的选择及溶剂的不同搭配使用[4]，不仅增加了同学们对不同类型钛源的性质的认识(例如水解情况、缔合能力、极性强弱)和溶剂对钛源的匹配情况[5]，同时完成了对基础知识的回顾与复习。
　　4.1.1教学目的
　　(1)知识与技能：①了解常见的合成方法及相应的优劣势；②掌握水热及溶剂热合成法的注意事项；
　　③掌握反应釜的正确使用；④理解催化剂性能指标及一般评价方法。
　　(2)过程与方法：①实验分组进行，实现学生单因素控制变量分析问题；②学生预方案的设定，培养学生对实验整体性的掌握。
　　(3)情感与价值观：①新材料催化剂的合成与应用，激发创新探究的意识，培养创新的科学素养；②实验结果的分析追求实事求是，树立严谨认真的科学态度；③通过讨论，增进交流、培养合作和表达的意识。
　　4.1.2教学内容
　　(1)了解水热合成法的特点与原理，掌握正确使用合成反应釜；
　　(2)理解光催化作用的概念，理解制备二氧化钛催化剂可以作为最有效的环境功能光催化材料；
　　(3)理解催化剂制备的发展历程，进而尝试分析光催化剂设计和开发的趋势。
　　4.1.3实验步骤
　　通过水热合成法制备得到具有特殊形态的纳米二氧化钛催化剂。教学的具体实施过程围绕：问题的提出—方案的制备—产物形貌分析—性能的测试，这一链条展开。研究不同合成条件会对二氧化钛催化剂产生相应的影响，从以下几个方面进行，即原料的选择、反应条件的优化、产物的分析表征及性能的测试。
　　(1)问题的提出
　　问题分析1：选择不同的钛源，相同的溶剂及合成反应过程中温度与反应时间，讨论金属源对催化产物结构的影响；

　　问题分析2：选择特定钛源、反应温度和反应时间，采用不同溶剂，讨论溶剂对催化产物结构的影响；
　　问题分析3：同一种钛源，相同的溶剂，改变反应温度(100℃、160℃、200℃等)和时间(12 h、24 h、36 h等)，讨论时间和温度对催化产物结构的影响。
　　(2)方案的制备
　　依据实验变量不同分组，学生自拟方案，指导教师最后确认方案的可行性和安全性，按照相应的改变参数进行操作。
　　(3)产物形貌分析
　　通过学生查阅相关的文献了解相应物质形貌和物相所需要的表征手段并掌握相关表征分析方法。
　　对不同条件下合成的催化剂进行形貌和物质相组分表征。
　　通过选取不同合成条件，观察不同反应条件对二氧化钛催化剂形貌结构的影响，引导学生去观察并发现其中的规律，能够自主地探究其中的反应机理。
　　4.1.4性能测试
　　分析所制备的合成材料光催化分解亚甲基蓝的性能，实现不同形貌催化剂的光降解效率测试。
　　通过比较不同合成材料的催化能力，分析其作用机制。
　　4.2教学补充解析
　　在具体的案例教学方法实施的过程中，例如在讲述二氧化钛光催化剂的催化作用时，可以先列举出当
　　前工业中的主要光催化剂以及目前光催化剂的研究热点，通过具体案例使学生了解到实际工业生产中二氧化钛光催化剂的主要应用方向[6-7]。
　　掌握如何通过不同表征方法了解催化剂的结果特征等[8-9]。物理吸附与化学吸附，探索催化剂是微孔、介孔还是大孔材料；如何去划分孔径大小；不同孔径材料的吸附等温线是什么样的；为什么会产生吸附滞后环。通过提出以上问题，引导学生进行思考，并代入到案例中去，提出采用哪些仪器进行相应材料的表征、目前的表征方法有哪些、这些表征方法的原理是什么以及孔径与孔容等具体的工程问题。
　　通过以上案例教学方法的综合使用以及问题设计，可以帮助同学们对催化原理的实际应用有深层次的理解。
　　4.3课程内容补充
　　常见的一些合成方法及利弊分析如表1所示。

　　5案例教学法人才培养
　　5.1课程思政培养
　　5.1.1辩证思维
　　辩证思维是一种探索问题、解决矛盾的思维方式，它强调对事物的全面、全局性认识，在实践中广泛应用于各个领域。让同学们可以通过设计相对完整的实验过程来统筹认识制备催化剂材料的全过程，同时在设计过程中，对不必要的环节进行取舍，真正实现独立自主，有条不紊地设计实验完整过程的能力培养。
　　5.1.2实事求是
　　实事求是就要深入实际了解事物的本来面貌，同时也是实验过程和结果分析中务必坚持的。尽管在实验过程中和最后的实验结果会与预期有所出入，但培养同学们养成尊重事实，一切从实际出发分析问题、解决问题的能力对实验现象和实验结果作出科学的分析和解释，实验结果的真实有效，是追求实验真知的最关键步骤。实验结果的重复可靠性也是追求实事求是必不可少的。
　　5.2技术方法掌握
　　5.2.1控制变量法
　　控制变量法是将多因素变量转变成多步单因素变量的技术方法，分步研究加综合分析实现实验过程中的统筹分析。所以，在具体实验过程的设计中，有多因素变量(例如溶剂、时间、温度等)存在的情况下，让学生实际操作掌握单一因素的控制分组设计，实现了有效时间内多因素的综合考察。
　　5.2.2实验合成方法多选择性
　　在实验内容的补充部分，对材料的合成提供了更多的方法，旨在引导学生任何一件事情的发生都不可能仅有一种方法。在现有的条件下，选择适宜的方法去完成一件事情要根据具体的条件来实施。但设计思路不能被限制，或者当外界具备的条件发生变化时，教师应该依据具体的条件择优选择更佳的合成方法。
　　5.3素质能力扩展
　　5.3.1培养学生的创新能力
　　将科研成果转化为实际工程案例，促进学生深入了解和熟悉科技前沿及工程实践应用，培养学生创新与实践能力。对学生在实践中发现的问题，进行分析、定义、解决，做到举一反三。培养改革创新实施者的系统专业知识、创新思维方式，以及过硬的实践操作能力。
　　5.3.2培养学生的就业竞争力
　　提高高校毕业生的就业稳定性，势必要增强其就业的核心竞争力。大学生的核心竞争力主要来自个人
　　素质的养成(知识—能力—才干—自我评价)，对工科类学生实践动手能力的培养，是在掌握基础知识的基础上的有效提升。案例教学法的实施具体地锻炼了学生的实操能力，实践出真知，实践长才干。
　　5.3.3培养学生的环保意识
　　“绿水青山就是金山银山”是国之大计、是教育之大计，也是以绿色发展为科学导向的高质量发展方向。通过案例教学法将生态文明的理念在专业知识传授中，不留痕迹地、润物无声地进行传递，使学生树立正确的价值观与人生观。在新时代背景下，激发更多的未来科研工作者在绿色环保催化材料研发与制备领域的兴趣，积极投身于环境保护以及环境污染的治理中。
　　6结语
　　通过对“二氧化钛光催化性能”案例的充分讨论分析与师生互动，使学生能够充分了解催化剂的合成方法与步骤，掌握其中水热合成法的特点。理解在合成过程选用不同的溶剂，导致不同压力传递介质实现化合物的形成和改性，通过重新排列和溶解，合成出所需要的催化剂。通过探究亚甲基蓝的降解，使学生了解二氧化钛可作为有效的环境催化剂，掌握其主要应用范围，以及催化原理。结合环境污染带来的危害尤其是有机污染物的排放，比较现有的处理方式和光催化技术的差异，引导学生树立爱护环境的价值观意识。通过案例教学法进行二氧化钛催化剂的制备与光催化性能的教学。结果表明案例教学法有较好的教学质量，可使学生高效率地掌握相关知识点，充分理解理论知识，提升了学习分析、解决问题的能力。随着学科的发展和教育方法的改革，案例教学法在其他的课程教学以及其他学科中将得到更广泛，对人才创新改革的发展将起到一定的促进作用。
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