化學(xué)化工專業(yè) 《化學(xué)工藝學(xué)》教學(xué)改革探討

隨著工程教育改革的不斷進(jìn)行，世界范圍內(nèi)新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)也在發(fā)生變革，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式和新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，未來急需工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備強(qiáng)競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。化學(xué)工藝學(xué)是化學(xué)化工類專業(yè)開設(shè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門實(shí)用性很強(qiáng)的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。主要研究由化工原料加工成化工產(chǎn)品的化學(xué)生產(chǎn)過程的一門科學(xué)。
該課程主要內(nèi)容包括合成氣、合成氣衍生產(chǎn)品、無機(jī)大宗化學(xué)品、石油煉制、烴類裂解及裂解氣分離等的生產(chǎn)方法、原理、流程和設(shè)備。該課程涉及有機(jī)、無機(jī)、石油化工等，教學(xué)內(nèi)容多、跨度較大，更新速度快，新的生產(chǎn)技術(shù)不斷出現(xiàn)。通過化學(xué)工藝課程的學(xué)習(xí)，掌握典型反應(yīng)過程，工藝原理、選定工藝條件和設(shè)備的依據(jù)、以及工藝流程的組織和特點(diǎn)。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，為了能更好地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，以滿足當(dāng)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)新工科人才的需求。本文在新工科背景下，結(jié)合應(yīng)用型高校的辦學(xué)定位，分析了目前化學(xué)工藝學(xué)教學(xué)中存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式，師資隊(duì)伍建設(shè)以及成績?cè)u(píng)價(jià)方式等方面對(duì)《化學(xué)工藝學(xué)》課程進(jìn)行了教學(xué)改革的探討，從而有效地提高教學(xué)質(zhì)量。
1、教學(xué)存在的問題
(1)內(nèi)容多課時(shí)少，教學(xué)任務(wù)重。化學(xué)工藝學(xué)涉及的知識(shí)面非常廣泛，包含了合成氣、合成氣衍生產(chǎn)品、無機(jī)大宗化學(xué)品以及石油煉制、有機(jī)化工工藝等相關(guān)的單元操作。在新工科背景下，不僅要掌握理論知識(shí)，還要加強(qiáng)工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練。因此，如何精選課程教學(xué)內(nèi)容是我們需要繼續(xù)思考的問題。(2)實(shí)踐教學(xué)薄弱。部分學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)的重要性認(rèn)識(shí)不足，在校內(nèi)外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)實(shí)踐環(huán)節(jié)中的參與度和主人翁意識(shí)薄弱。另外，校企合作不夠深入，校企合作的政策環(huán)境和協(xié)同育人的長效機(jī)制需要不斷完善，校企雙方互動(dòng)還不夠，距離相互交融，深度合作，形成學(xué)校與企業(yè)的利益共同體還有一定差距。(3)教學(xué)團(tuán)隊(duì)缺乏豐富的工程實(shí)踐能力。教師培養(yǎng)和引進(jìn)渠道單一，“雙師型”教師隊(duì)伍所占比例仍較低，難以滿足“新工科”人才培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)教師的要求，導(dǎo)致對(duì)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)薄弱。個(gè)別教師對(duì)到企業(yè)鍛煉重要性認(rèn)識(shí)不足。(4)考核評(píng)價(jià)方式單一。通常采用平時(shí)作業(yè)、出勤及期末考試來評(píng)價(jià)學(xué)生，過于注重最終的考試成績而忽視過程考核，這樣的考評(píng)對(duì)學(xué)生不是很公平，同時(shí)也助長了學(xué)生投機(jī)取巧、不求甚解的學(xué)習(xí)風(fēng)氣，期末考試通過后所學(xué)的知識(shí)就忘得一干二凈。傳統(tǒng)的考核方式不能很好的體現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展的狀況和潛力，也不能衡量“新工科”人才的工程實(shí)踐能力。本文通過精選教學(xué)內(nèi)容、采用線上線下混合式教學(xué)方法、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、提升“雙師型”師資隊(duì)伍建設(shè)、引入思政教育元素、豐富考核方式等途徑對(duì)《化學(xué)工藝學(xué)》進(jìn)行了課程教學(xué)改革的探討。
2、教學(xué)改革探討
2.1精選教學(xué)內(nèi)容
隨著化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展，化學(xué)工藝學(xué)課程也在不斷更新，使得部分教學(xué)內(nèi)容相對(duì)陳舊，不能反應(yīng)化工行業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀。根據(jù)新工科人才要求，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，充分體現(xiàn)實(shí)踐性和創(chuàng)新性。為了在有限的課時(shí)內(nèi)讓學(xué)生能掌握更多化學(xué)工藝相關(guān)的知識(shí)，一方面需要精選教材內(nèi)容。根據(jù)化工產(chǎn)品的類型，在每個(gè)領(lǐng)域選擇1~2個(gè)典型的工藝講解，比如無機(jī)化工重點(diǎn)講解合成氨工藝，有機(jī)化工重點(diǎn)講解石油等。刪除交叉和重復(fù)的內(nèi)容，精簡教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)過程中著重強(qiáng)調(diào)掌握基本概念、典型化工產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、工藝參數(shù)的確定、工藝流程的設(shè)計(jì)和典型設(shè)備的選擇等內(nèi)容。另一方面，要根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的需要，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，將最新的化學(xué)工藝學(xué)的知識(shí)、理論和先進(jìn)技術(shù)充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容中，了解和掌握現(xiàn)代企業(yè)所使用的新方法、新工藝、新設(shè)備等以及工業(yè)生產(chǎn)的最新科研動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)和企業(yè)的無縫對(duì)接。為學(xué)生提供符合時(shí)代需要的教學(xué)內(nèi)容，拓寬知識(shí)范圍，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.2加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)
化學(xué)工藝學(xué)是一門工程性、實(shí)用性較強(qiáng)的課程，開展實(shí)踐教學(xué)是必不可少的。在實(shí)踐環(huán)節(jié)，一方面開展虛擬仿真實(shí)訓(xùn)，化工虛擬仿真是指利用開發(fā)的數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)仿真技術(shù)，模擬真實(shí)的生產(chǎn)裝置，再現(xiàn)真實(shí)生產(chǎn)過程(或裝置)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)特性，使學(xué)員可以得到非常逼真的操作環(huán)境，在計(jì)算機(jī)上仿效實(shí)際的操作，進(jìn)而取得非常好的操作技能訓(xùn)練效果。化工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可以模擬化工產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，學(xué)生可以不用去工廠就能實(shí)現(xiàn)從原料的投放、工藝條件的選擇到產(chǎn)品的提純等操作，可以準(zhǔn)確把握生產(chǎn)的工藝流程及注意事項(xiàng)。因此，建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足，豐富實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐相結(jié)合。充分利用我校自治區(qū)級(jí)化工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，在學(xué)習(xí)氨合成工藝時(shí)，可以通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心中的低壓氨合成工藝進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生更加直觀的了解氨合成的工藝流程、合成裝備等，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，以及化工生產(chǎn)知識(shí)、安全知識(shí)的應(yīng)用。另外，在講解烴類裂解及裂解氣分離這一章節(jié)中的精餾分離系統(tǒng)時(shí)，可以通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生更直觀的了解精餾塔結(jié)構(gòu)，掌握精餾的分離原理，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的能力。
另一方面采用校企合作的方式。將部分課程搬到工廠上，課程設(shè)置上可以安排1~2次到就近工廠、企業(yè)見習(xí)。由教師帶領(lǐng)學(xué)生到企業(yè)見習(xí)，要求學(xué)生見習(xí)前先了解見習(xí)企業(yè)的主要產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝，在見習(xí)的過程中由企業(yè)工程師給學(xué)生講解整個(gè)工藝流程，從原料的預(yù)處理，合成工藝條件的控制、合成的反應(yīng)器、產(chǎn)品的處理，三廢治理等方面進(jìn)行詳細(xì)的介紹，從而對(duì)平時(shí)課堂上學(xué)到的內(nèi)容獲得感性的認(rèn)識(shí)。并利用現(xiàn)有資源做一些實(shí)際控制工作，提高學(xué)生的動(dòng)手和實(shí)踐能力。將部分課程搬到工廠上，將課堂中學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)習(xí)企業(yè)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，避免了課本知識(shí)與企業(yè)生產(chǎn)工藝的脫節(jié)，有助于提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。
2.3線上線下混合式教學(xué)
遵循以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心、教師為主導(dǎo)，利用MOOC資源、雨課堂、騰訊會(huì)議、微信等信息技術(shù)手段開展線上線下混合式教學(xué)，使學(xué)生由知識(shí)的被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂的主宰者，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高教學(xué)效率。“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念貫穿在“課前、課中、課后”三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)現(xiàn)老師和學(xué)生的雙向互動(dòng)[5]。(1)課前，借助MOOC、雨課堂等在線教學(xué)平臺(tái)推送相關(guān)資料，發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生進(jìn)行有目的的線上學(xué)習(xí)，教師進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，了解學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況；(2)課中，圍繞課堂教學(xué)內(nèi)容，可以設(shè)置提問，小組討論，PPT匯報(bào)、隨堂練習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂等環(huán)節(jié)，開展互動(dòng)式教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性；(3)課后，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)補(bǔ)充，有針對(duì)性的布置課后作業(yè)，拓展學(xué)習(xí)。教師可以將本章的知識(shí)點(diǎn)匯總成思維導(dǎo)圖，通過線上平臺(tái)發(fā)送給學(xué)生，能更好地復(fù)習(xí)和進(jìn)行學(xué)習(xí)反思。最后通過學(xué)生評(píng)價(jià)和教師自評(píng)和教師互評(píng)方式進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)，及時(shí)反饋信息，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程持續(xù)改進(jìn)。
2.4提高專業(yè)師資隊(duì)伍建設(shè)
目前，高校專業(yè)教師具有高學(xué)歷、高職稱和扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)等優(yōu)勢，但是“雙師型”教師隊(duì)伍所占比例仍較低，難以滿足“新工科”人才培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)教師的要求，導(dǎo)致對(duì)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)薄弱。如何提高“雙師型”教師隊(duì)伍建設(shè)，是新工科背景下必須要解決的問題。(1)通過積極引進(jìn)具有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)專業(yè)知識(shí)的優(yōu)秀人才，鼓勵(lì)青年教師到相關(guān)的化工企業(yè)參與實(shí)踐，承擔(dān)實(shí)習(xí)、實(shí)踐等教學(xué)環(huán)節(jié)。定期安排教師深入企業(yè)一線，學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)和工程知識(shí)以及必要的生產(chǎn)運(yùn)行管理知識(shí)，培養(yǎng)青年教師的工程實(shí)踐能力和工程項(xiàng)目管理能力，打造一支熱愛本科教學(xué)工作，結(jié)構(gòu)合理，高素質(zhì)、高水平、穩(wěn)定的、實(shí)踐能力強(qiáng)的“雙師型”專業(yè)教學(xué)隊(duì)伍。(2)通過建立產(chǎn)業(yè)學(xué)院，學(xué)院與企業(yè)實(shí)施“互聘”制，企業(yè)的高管和技師分別擔(dān)任兼職教授和講師，參與學(xué)院的專業(yè)建設(shè)、培養(yǎng)方案和課程體系的制定、課堂教學(xué)和考核評(píng)價(jià)等。同時(shí)學(xué)校專任教師擔(dān)任企業(yè)項(xiàng)目經(jīng)理、培訓(xùn)師等，參與企業(yè)經(jīng)營、項(xiàng)目開發(fā)、解決工程問題等活動(dòng)，為企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供支持，同時(shí)提升自身的實(shí)踐教學(xué)能力。為培養(yǎng)工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備強(qiáng)競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才提供足夠的師資條件。
2.5思政元素的引入
課程思政是指以構(gòu)建全員、全程、全課程育人格局的形式，在課程教學(xué)過程中將思想政治教育元素有機(jī)的融入到課堂當(dāng)中，與思想政治理論課同向同行、形成協(xié)同效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)立德樹人的根本任務(wù)。在專業(yè)課課堂中融入思政元素，可以拓展學(xué)生視野，使教學(xué)內(nèi)容更加豐富有趣，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義精神和社會(huì)責(zé)任感。在化學(xué)工藝學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中，教師注意深入挖掘每一章教學(xué)內(nèi)容的思政元素，并將其融入教學(xué)過程中。比如在第四章“無機(jī)大宗化學(xué)品”的教學(xué)中，在講到純堿的制取時(shí)，引入侯德榜發(fā)明的侯氏制堿法內(nèi)容，介紹我國無機(jī)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展背景。通過學(xué)習(xí)榜樣的持之以恒精神和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和愛國主義精神。另外，在講解化工生產(chǎn)中三廢治理時(shí)，通過播放一些三廢不合理的排放給環(huán)境造成污染的視頻或圖片，分析原因及解決辦法。培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和工作態(tài)度，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)、社會(huì)責(zé)任感，樹立正確的三觀。
3、建立以能力考核為本的考核方式，科學(xué)評(píng)價(jià)學(xué)生
傳統(tǒng)的考核方式不能很好的體現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展的狀況和潛力，也不能衡量“新工科”人才的工程實(shí)踐能力。主要通過平時(shí)作業(yè)、出勤及期末考試來評(píng)價(jià)學(xué)生，過于注重最終的考試成績而忽視過程考核，這樣的考評(píng)對(duì)學(xué)生不是很公平，同時(shí)也助長了學(xué)生投機(jī)取巧、不求甚解的學(xué)習(xí)風(fēng)氣，期末考試通過后所學(xué)的知識(shí)就忘得一干二凈。化學(xué)工藝學(xué)不僅要考察學(xué)生掌握化學(xué)工藝方面的專業(yè)知識(shí)，還要注意學(xué)生的工程實(shí)踐能力，自主學(xué)習(xí)能力。因此，在考核方式上突出過程性評(píng)價(jià)，將課程考核貫穿到課程教學(xué)的全過程中。在此項(xiàng)改革中，課程按百分制計(jì)算，平時(shí)成績和期末卷面成績分別占40%和60%。在“過程型”考核體系中，豐富了平時(shí)成績考核的項(xiàng)目，包括出勤率、課堂討論、隨堂練習(xí)、小測驗(yàn)、ppt匯報(bào)、課后作業(yè)等環(huán)節(jié)科學(xué)地綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。強(qiáng)化學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、課外拓展知識(shí)，注重能力和素質(zhì)的考察，較為合理、公正地反映了學(xué)生的成績，同時(shí)促進(jìn)了學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，對(duì)于新工科人才的培養(yǎng)具有重要意義。
4、結(jié)語
化學(xué)工藝學(xué)是化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生的一門實(shí)用性很強(qiáng)的課程，在新工科背景下，化學(xué)工藝學(xué)課程教學(xué)改革側(cè)重學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，通過精選教學(xué)內(nèi)容，采用線上線下混合式教學(xué)，遵循以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高教學(xué)效率。將思政教育元素貫穿到化學(xué)工藝課程教學(xué)中，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和愛國主義精神。另外，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場見習(xí)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)，將課堂理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了學(xué)校與企業(yè)的無縫對(duì)接，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生應(yīng)用知識(shí)分析、解決實(shí)際生產(chǎn)問題問能力，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才和創(chuàng)新型人才的塑造，培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備強(qiáng)競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。