主頁 > 新聞動態(tài) > 化工原理課程建設(shè)的探索與改革 2021-10-12

化工原理課程建設(shè)的探索與改革

化工原理是化工類專業(yè)技術(shù)人員綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識，分析和解決化工生產(chǎn)中各種物理過程(單元操作)問題必備的一門工程性極強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課。它擔(dān)負(fù)著由理及工、由基礎(chǔ)到專業(yè)的橋梁作用，對學(xué)生實現(xiàn)從理論型向工程實踐型的轉(zhuǎn)變起著關(guān)鍵作用。因此，化工原理課程建設(shè)是化工及相近院系的核心課程建設(shè)之一，不僅涉及院系的相關(guān)專業(yè)建設(shè)，而且課程中所講授的工程觀念、原理、方法和技術(shù)對學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)后的工作生涯產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。為滿足新時代、新工科高素質(zhì)化工專業(yè)人才的培養(yǎng)需求，力爭達(dá)到前沿性、研究性、實踐性，我校申請建立了化工原理一流課程建設(shè)項目，并從以下幾方面對課程的建設(shè)與改革進(jìn)行探討，同時也為高校其他理工類課程建設(shè)提供參考和借鑒。
1、課程建設(shè)目標(biāo)與思路
化工原理課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)包括掌握化工各單元操作的基本概念、基本原理和計算方法；掌握各單元操作典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特點；能運(yùn)用所學(xué)理論知識進(jìn)行各單元操作過程和設(shè)備的計算；能進(jìn)行設(shè)備工藝尺寸的計算和定型設(shè)備的選型計算、對生產(chǎn)設(shè)備具有一定的選擇、操作、調(diào)節(jié)及排除故障的能力；能運(yùn)用基本原理正確分析影響單元操作的主要因素，從而指導(dǎo)設(shè)計與生產(chǎn)。多年來我們一直注重課程改革與實踐探索，建立了一只精干高效、經(jīng)驗豐富的教師團(tuán)隊和完善的體系，擔(dān)負(fù)著化工、化工卓工、應(yīng)化、材化、化學(xué)、制藥、制藥卓工、藥劑等專業(yè)的理論與實踐教學(xué)。課程立足已有資源，銳意改革，著手于教學(xué)內(nèi)容、方法、體系和手段等方面，在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下引入現(xiàn)代化的教學(xué)理念和信息化與工程教學(xué)手段，針對課堂、實驗、課程設(shè)計和實習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)，不斷優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)、建立各專業(yè)針對性教學(xué)模式、更新教學(xué)內(nèi)容、加強(qiáng)教材和教學(xué)輔助資料建設(shè)、強(qiáng)化實驗建設(shè)和實踐教學(xué)等，力爭建設(shè)具有中國特色和民族特色的一流本科課程。
2、課程體系與教學(xué)內(nèi)容建設(shè)
根據(jù)課程特點分為流體力學(xué)與傳熱、傳質(zhì)與分離工程、化工原理實驗、化工原理課程設(shè)計、實習(xí)五個板塊組成教學(xué)(圖 1)。前兩個為理論教學(xué)，后三個為實踐教學(xué)，彼此緊密結(jié)合。根據(jù)各專業(yè)特點和要求，采用“分層次”教學(xué)，編制了各層次的教學(xué)大綱和教案，針對不同的專業(yè)因材施教，通過有的放矢精選教學(xué)內(nèi)容，形成既滿足大專業(yè)通才培養(yǎng)要求又兼顧各專業(yè)個性化培養(yǎng)的體系。

圖 1 化工原理課程體系及教學(xué)內(nèi)容

3、師資隊伍建設(shè)
習(xí)近平總書記在全國教育大會上指出，“教師是人類靈魂的工程師，是人類文明的傳承者，承載著傳播知識、傳播思想、傳播真理，塑造靈魂、塑造生命、塑造新人的時代重任”，“堅持把教師隊伍建設(shè)作為基礎(chǔ)工作”。因此，一流的本科教育必須配置一流的師資隊伍。我們在多年的工程實踐教學(xué)過程中，通過采取專兼結(jié)合、產(chǎn)學(xué)研一體化教學(xué)等多項措施，有計劃地建立起一支精干高效、學(xué)術(shù)水平高、教學(xué)能力強(qiáng)、交叉融合的師資隊伍�，F(xiàn)有化工背景專任教師 20 人，其中教授 6 人，占30 %；博士 17 人，占 85 %；有行業(yè)經(jīng)歷的教師 10 人，占 50 %；有 11 名化工領(lǐng)域教授級企業(yè)專家作為工程實踐教學(xué)的特聘教師，參與專業(yè)實踐和工程實驗教學(xué)的共建共管。
此外，我們有計劃地選派青年教師參加虛擬仿真技術(shù)培訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)能力；選派青年教師深入企業(yè)實習(xí)，參與企業(yè)的生產(chǎn)管理和科研工作，熟悉化工廠房布局、生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程等，提高工程實踐能力；鼓勵青年教師獨立開展或參加高水平教學(xué)科研工作，積極交流，并每年選派教師出國訪學(xué)進(jìn)修，提高教學(xué)科研水平。
4、教學(xué)資源建設(shè)
根據(jù)課程資源的功能特點和空間分布特點，我們將課程資源建設(shè)分為以下幾方面進(jìn)行共享建設(shè)。
一是針對不同專業(yè)特點定制教學(xué)大綱、考試大綱、教案、課件等資源，合理選擇教材及參考書；針對本校專業(yè)實驗特點編寫了獨具特色的實驗和課程設(shè)計等教材；優(yōu)化多媒體教學(xué)內(nèi)容，引入生活和工程案例，豐富教學(xué)手段。
二是結(jié)合學(xué)生情況編制一系列綜合性的習(xí)題集、題庫、輔助教學(xué)等資料；教學(xué)中重視思考題、例題習(xí)題的剖析，并通過綜合題講解討論提高解決復(fù)雜問題的能力。
三是建設(shè)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，將相關(guān)的教學(xué)資源在網(wǎng)絡(luò)平臺上展示，增強(qiáng)領(lǐng)域內(nèi)師生間的相互交流，同時也豐富了教學(xué)內(nèi)容，拓展了教學(xué)空間，提高了教學(xué)效率。
四是針對專業(yè)情況增加實驗設(shè)備的套數(shù)，實現(xiàn)在線采集數(shù)據(jù)和自動化控制，建成具有特色的化工實驗室；積極與西南民族地區(qū)企業(yè)共建實踐教學(xué)基地，在能源化工、化工與環(huán)保、納米材料等領(lǐng)域構(gòu)建了產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的培養(yǎng)體系，通過實習(xí)基地加強(qiáng)理論與實踐相結(jié)合，并為課堂教學(xué)、課程設(shè)計提供新素材。
五是優(yōu)化虛擬仿真實驗示范中心，針對各專業(yè)特點，經(jīng)購買、聯(lián)合開發(fā)建立大批實驗實訓(xùn)教學(xué)軟件，構(gòu)成基礎(chǔ)實驗、專業(yè)實驗及生產(chǎn)實訓(xùn)三大虛擬仿真教學(xué)模塊，形成獨具特色的化工實踐教學(xué)體系，全面提高民族院校學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。
5、評價體系建設(shè)
化工原理課程的教學(xué)目標(biāo)著重于培養(yǎng)學(xué)生的工程概念，學(xué)生能夠綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際的工程問題，而不是通過期末突擊復(fù)習(xí)靠純知識記憶應(yīng)付考試。因此，需要建立科學(xué)合理的課程評定體系。理論課程采用總成績評定方式，其中期末考試為閉卷、背對背出題、流水閱卷形式，閉卷試題偏重于對知識的理解能力和工程應(yīng)用能力；平時成績除了綜合考勤、習(xí)題、測驗、課堂表現(xiàn)等指標(biāo)外，引入形成性考核評價，適當(dāng)提高平時成績在總成績中的比例。實踐課程除了根據(jù)設(shè)計能力、操作能力、報告和心得等指標(biāo)評定綜合成績外，同時可以增加工程應(yīng)用能力、溝通能力以及創(chuàng)新能力等指標(biāo)。
此外，課程管理和評價要進(jìn)一步合理。一是建立完整規(guī)范的教學(xué)文件和檔案，定期組織會議討論教學(xué)內(nèi)容的更新和修訂；二是期末集中對試卷分析總結(jié)，找出共性問題和薄弱環(huán)節(jié)，為新一輪的教學(xué)提供參考；三是建立科學(xué)合理的校、院、教研室、學(xué)生四級聽課和評價制度，及時反饋，提高教學(xué)水平。
6、教學(xué)方法的設(shè)計與改革
教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新是課程建設(shè)的核心工作之一，這是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。為了有效地提高化工原理教學(xué)質(zhì)量和效果，我們需要不斷地優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，并引入新的教學(xué)手段，強(qiáng)化教學(xué)效果。
6.1、重塑多媒體課件和教學(xué)內(nèi)容
一是在以往的多媒體課件資源基礎(chǔ)上，通過補(bǔ)充、修改、重新編輯和錄制等方式，開發(fā)一套內(nèi)容齊全的高水平多媒體課件。在制作過程中采用多元化制作模式，將文字、圖像、視頻、聲音、動畫等元素精心組裝，在每個單元操作相關(guān)知識點中插入一些工藝流程的動圖、視頻或仿真流程，豐富教學(xué)內(nèi)容，提高課程的趣味性。
二是引入實物教學(xué)，通過購買、定制、工廠收集等方式整理一套化工原理典型單元設(shè)備的模具和零部件，并置于專門的展示間供學(xué)生參觀，以直觀的信息培養(yǎng)學(xué)生對管件、閥門、典型化工設(shè)備零部件結(jié)構(gòu)及工作原理的感性認(rèn)識，為以后化工原理課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。
三是以實際化工生產(chǎn)為指導(dǎo)，結(jié)合目前新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備的發(fā)展，更新課程內(nèi)容，提高工程實踐性。
四是結(jié)合化工前沿和教學(xué)科研項目，將先進(jìn)學(xué)術(shù)研究和科技發(fā)展成果引入課程，提高創(chuàng)新性，同時通過教研項目提出問題、研究問題、解決問題后，再回歸到教學(xué)實踐中驗證。
6.2、充分挖掘生活和工程案例
結(jié)合資源探索啟發(fā)式、討論式和案例式教學(xué)方法，提高學(xué)生主動性，打破課堂沉默狀態(tài)。例如，我們可以引入一些生活案例，用機(jī)械能守恒方程的知識點分析鐵路站臺上的安全線問題。再如，在學(xué)習(xí)流體流動相關(guān)知識時，可以通過引入大禹治水和李冰治水等古代水利工程案例分析流體力學(xué)基本方程；在流體輸送設(shè)備學(xué)習(xí)中，引入古代人們生產(chǎn)和生活中水的提升設(shè)備——桔槔、轆轤、龍骨水車、筒車等；在機(jī)械分離過程中，引入古代格柵截流、自然沉降以及砂石過濾等凈水技術(shù)；在傳熱學(xué)習(xí)中，引入北宋的暖水釜和雍正的銅鏨龍紋手爐等保溫神器分析傳熱原理；在精餾學(xué)習(xí)中，引入中國古代蒸餾技術(shù)——用于蒸煮的甑式蒸餾器和用于煉丹的密閉抽汞器分析蒸餾過程。通過充分挖掘每個單元操作中相關(guān)的古代工程案例，一方面拓展學(xué)生對知識點的理解程度，另一方面也增強(qiáng)學(xué)生的文化自信。此外，在課程中經(jīng)典理論、定律、方程以及生產(chǎn)線的學(xué)習(xí)中，可以引入創(chuàng)造這些知識的國內(nèi)外科學(xué)家們的人物事跡，提高學(xué)生興趣的同時培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價值觀、理想信念和科學(xué)精神。
6.3、建立以學(xué)促賽、以賽促學(xué)的創(chuàng)新教育模式
化工類學(xué)科競賽是在緊密結(jié)合化工理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，以競賽的方法激發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實際，通過實踐來發(fā)現(xiàn)和解決實際工程問題，對學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、實踐能力以及團(tuán)隊合作精神等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)起著巨大的作用。充分利用化工類學(xué)科競賽(如全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽、全國大學(xué)生化工實驗大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+化學(xué)反應(yīng)工程”課模設(shè)計大賽等)，分別從理論教學(xué)、實驗教學(xué)和課程設(shè)計三方面入手，探索學(xué)科競賽與課程的融合，建立以學(xué)促賽、以賽促學(xué)的創(chuàng)新教育模式。例如，在課堂上可以展示歷年的獲獎作品、比賽資料等，將化工設(shè)計競賽的某些問題與所授課程的知識點有機(jī)結(jié)合起來，有利于學(xué)生更深刻地掌握基本知識；在化工原理實驗教學(xué)中，結(jié)合歷年化工實驗大賽的比賽經(jīng)驗，規(guī)范學(xué)生的實驗設(shè)計、安全操作、數(shù)據(jù)分析及撰寫報告的能力，并將實驗操作技能轉(zhuǎn)化成解決問題的能力；在課程設(shè)計教學(xué)中，可以結(jié)合歷年化工設(shè)計競賽題目，開展競賽題目中個別單元操作(如精餾、吸收、傳熱等)的設(shè)計，實現(xiàn)“多樣化”的課程設(shè)計。
6.4、采取線上線下結(jié)合的教學(xué)模式
2020 年的春季，面對突如其來的疫情，各大高校“停課不停教、停課不停學(xué)”，成立了疫情防控期間的在線教學(xué)工作組，利用現(xiàn)代化信息技術(shù)進(jìn)行線上教學(xué)，不僅保證了教學(xué)質(zhì)量，同時也為今后的教學(xué)模式提供了參考。以往的傳統(tǒng)線下教學(xué)模式中教師占主導(dǎo)地位，學(xué)生的自主性較差；線上教學(xué)可以發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，但不利于教學(xué)管理。而線上線下混合式教學(xué)模式突出了“先學(xué)后教”，充分發(fā)揮課前、課中、課后三個重要環(huán)節(jié)，課前通過線上教學(xué)發(fā)布教學(xué)視頻和資源，學(xué)生先于課下進(jìn)行自學(xué)和預(yù)習(xí)；課中采用線下教學(xué)詳細(xì)講解重點和難點知識，以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)為主，使課堂變?yōu)閹熒g的互動場所，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂；課后通過線上-線下教學(xué)進(jìn)行課后討論和答疑。通過充分發(fā)揮線上和線下教學(xué)的優(yōu)勢，提高學(xué)生的主觀能動性，從而達(dá)到更高的教育目標(biāo)。
7、結(jié)語
本文通過對化工原理一流本科課程建設(shè)的實踐與探索，分別從建設(shè)目標(biāo)、課程體系與教學(xué)內(nèi)容、師資隊伍、教學(xué)資源、評價體系、教學(xué)方法等方面進(jìn)行思考和分析。雖然目前在建設(shè)中取得一定的改革成效，但化工原理課程的建設(shè)與教學(xué)改革是一個相互影響、相互促進(jìn)的龐大系統(tǒng)工程，只有在教學(xué)過程中齊頭并進(jìn)，不斷探索鉆研、改革創(chuàng)新，才能從根本上達(dá)到課程建設(shè)和教學(xué)改革的目的。

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化工原理課程建設(shè)的探索與改革

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