化学化工专业 《化学工艺学》教学改革探讨

随着工程教育改革的不断进行，世界范围内新一轮的科技革命和产业也在发生变革，以新技术、新业态、新模式和新产业为代表的新经济蓬勃发展，未来急需工程实践能力强、创新能力强、具备强竞争力的高素质复合型“新工科”人才。化学工艺学是化学化工类专业开设的一门重要的专业基础课，是一门实用性很强的理论知识和生产实践紧密结合的课程。主要研究由化工原料加工成化工产品的化学生产过程的一门科学。
该课程主要内容包括合成气、合成气衍生产品、无机大宗化学品、石油炼制、烃类裂解及裂解气分离等的生产方法、原理、流程和设备。该课程涉及有机、无机、石油化工等，教学内容多、跨度较大，更新速度快，新的生产技术不断出现。通过化学工艺课程的学习，掌握典型反应过程，工艺原理、选定工艺条件和设备的依据、以及工艺流程的组织和特点。培养学生的创新能力和工程实践能力，为了能更好地适应社会发展的需要，以满足当代经济社会对新工科人才的需求。本文在新工科背景下，结合应用型高校的办学定位，分析了目前化学工艺学教学中存在的问题，从教学内容、教学模式，师资队伍建设以及成绩评价方式等方面对《化学工艺学》课程进行了教学改革的探讨，从而有效地提高教学质量。
1、教学存在的问题
(1)内容多课时少，教学任务重。化学工艺学涉及的知识面非常广泛，包含了合成气、合成气衍生产品、无机大宗化学品以及石油炼制、有机化工工艺等相关的单元操作。在新工科背景下，不仅要掌握理论知识，还要加强工程实践能力的训练。因此，如何精选课程教学内容是我们需要继续思考的问题。(2)实践教学薄弱。部分学生对实践教学的重要性认识不足，在校内外实习实训实践环节中的参与度和主人翁意识薄弱。另外，校企合作不够深入，校企合作的政策环境和协同育人的长效机制需要不断完善，校企双方互动还不够，距离相互交融，深度合作，形成学校与企业的利益共同体还有一定差距。(3)教学团队缺乏丰富的工程实践能力。教师培养和引进渠道单一，“双师型”教师队伍所占比例仍较低，难以满足“新工科”人才培养目标对教师的要求，导致对学生的实践创新能力和解决复杂工程问题能力的培养薄弱。个别教师对到企业锻炼重要性认识不足。(4)考核评价方式单一。通常采用平时作业、出勤及期末考试来评价学生，过于注重最终的考试成绩而忽视过程考核，这样的考评对学生不是很公平，同时也助长了学生投机取巧、不求甚解的学习风气，期末考试通过后所学的知识就忘得一干二净。传统的考核方式不能很好的体现学生全面发展的状况和潜力，也不能衡量“新工科”人才的工程实践能力。本文通过精选教学内容、采用线上线下混合式教学方法、加强实践教学、提升“双师型”师资队伍建设、引入思政教育元素、丰富考核方式等途径对《化学工艺学》进行了课程教学改革的探讨。
2、教学改革探讨
2.1精选教学内容
随着化学工程学科的发展，化学工艺学课程也在不断更新，使得部分教学内容相对陈旧，不能反应化工行业的技术现状。根据新工科人才要求，做到理论与实践相结合，充分体现实践性和创新性。为了在有限的课时内让学生能掌握更多化学工艺相关的知识，一方面需要精选教材内容。根据化工产品的类型，在每个领域选择1~2个典型的工艺讲解，比如无机化工重点讲解合成氨工艺，有机化工重点讲解石油等。删除交叉和重复的内容，精简教学内容。在教学过程中着重强调掌握基本概念、典型化工产品的生产原理、工艺参数的确定、工艺流程的设计和典型设备的选择等内容。另一方面，要根据经济社会发展和科技进步的需要，及时更新教学内容，将最新的化学工艺学的知识、理论和先进技术充实到教学内容中，了解和掌握现代企业所使用的新方法、新工艺、新设备等以及工业生产的最新科研动态，实现教学和企业的无缝对接。为学生提供符合时代需要的教学内容，拓宽知识范围，提高学生的学习兴趣。
2.2加强实践教学
化学工艺学是一门工程性、实用性较强的课程，开展实践教学是必不可少的。在实践环节，一方面开展虚拟仿真实训，化工虚拟仿真是指利用开发的数学模型和系统仿真技术，模拟真实的生产装置，再现真实生产过程(或装置)的实时动态特性，使学员可以得到非常逼真的操作环境，在计算机上仿效实际的操作，进而取得非常好的操作技能训练效果。化工虚拟仿真实验室可以模拟化工产品的生产流程，学生可以不用去工厂就能实现从原料的投放、工艺条件的选择到产品的提纯等操作，可以准确把握生产的工艺流程及注意事项。因此，建立虚拟仿真实验平台，可以有效弥补传统实验教学中的不足，丰富实践教学内容，实现理论和实践相结合。充分利用我校自治区级化工虚拟仿真实验教学平台，在学习氨合成工艺时，可以通过虚拟仿真实验教学中心中的低压氨合成工艺进行实践教学，让学生更加直观的了解氨合成的工艺流程、合成装备等，强化了学生对理论知识的理解，以及化工生产知识、安全知识的应用。另外，在讲解烃类裂解及裂解气分离这一章节中的精馏分离系统时，可以通过虚拟仿真实验教学，让学生更直观的了解精馏塔结构，掌握精馏的分离原理，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。
另一方面采用校企合作的方式。将部分课程搬到工厂上，课程设置上可以安排1~2次到就近工厂、企业见习。由教师带领学生到企业见习，要求学生见习前先了解见习企业的主要产品及生产工艺，在见习的过程中由企业工程师给学生讲解整个工艺流程，从原料的预处理，合成工艺条件的控制、合成的反应器、产品的处理，三废治理等方面进行详细的介绍，从而对平时课堂上学到的内容获得感性的认识。并利用现有资源做一些实际控制工作，提高学生的动手和实践能力。将部分课程搬到工厂上，将课堂中学习的理论知识和生产实践相结合，学习企业先进的生产工艺，避免了课本知识与企业生产工艺的脱节，有助于提高学生对专业知识的理解，增强学生的工程实践能力。
2.3线上线下混合式教学
遵循以学生学习为中心、教师为主导，利用MOOC资源、雨课堂、腾讯会议、微信等信息技术手段开展线上线下混合式教学，使学生由知识的被动接受者转变为课堂的主宰者，充分发挥学生学习积极性和主动性，提高教学效率。“以学生为中心”的教学理念贯穿在“课前、课中、课后”三个教学环节中，实现老师和学生的双向互动[5]。(1)课前，借助MOOC、雨课堂等在线教学平台推送相关资料，发布学习任务，学生进行有目的的线上学习，教师进行数据采集分析，了解学生课前预习情况；(2)课中，围绕课堂教学内容，可以设置提问，小组讨论，PPT汇报、随堂练习、翻转课堂等环节，开展互动式教学，学生学习积极性和主动性；(3)课后，针对教学内容进行知识补充，有针对性的布置课后作业，拓展学习。教师可以将本章的知识点汇总成思维导图，通过线上平台发送给学生，能更好地复习和进行学习反思。最后通过学生评价和教师自评和教师互评方式进行教学质量评价，及时反馈信息，实现教学过程持续改进。
2.4提高专业师资队伍建设
目前，高校专业教师具有高学历、高职称和扎实的专业知识等优势，但是“双师型”教师队伍所占比例仍较低，难以满足“新工科”人才培养目标对教师的要求，导致对学生的实践创新能力和解决复杂工程问题能力的培养薄弱。如何提高“双师型”教师队伍建设，是新工科背景下必须要解决的问题。(1)通过积极引进具有工程实践经验和扎实专业知识的优秀人才，鼓励青年教师到相关的化工企业参与实践，承担实习、实践等教学环节。定期安排教师深入企业一线，学习相关的专业知识和工程知识以及必要的生产运行管理知识，培养青年教师的工程实践能力和工程项目管理能力，打造一支热爱本科教学工作，结构合理，高素质、高水平、稳定的、实践能力强的“双师型”专业教学队伍。(2)通过建立产业学院，学院与企业实施“互聘”制，企业的高管和技师分别担任兼职教授和讲师，参与学院的专业建设、培养方案和课程体系的制定、课堂教学和考核评价等。同时学校专任教师担任企业项目经理、培训师等，参与企业经营、项目开发、解决工程问题等活动，为企业转型升级提供支持，同时提升自身的实践教学能力。为培养工程实践能力强、创新能力强、具备强竞争力的高素质复合型“新工科”人才提供足够的师资条件。
2.5思政元素的引入
课程思政是指以构建全员、全程、全课程育人格局的形式，在课程教学过程中将思想政治教育元素有机的融入到课堂当中，与思想政治理论课同向同行、形成协同效应，实现立德树人的根本任务。在专业课课堂中融入思政元素，可以拓展学生视野，使教学内容更加丰富有趣，增强学生的学习兴趣，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，培养学生的爱国主义精神和社会责任感。在化学工艺学的教学实践中，教师注意深入挖掘每一章教学内容的思政元素，并将其融入教学过程中。比如在第四章“无机大宗化学品”的教学中，在讲到纯碱的制取时，引入侯德榜发明的侯氏制碱法内容，介绍我国无机化工产业的发展背景。通过学习榜样的持之以恒精神和严谨科学态度，培养学生的科学素养和爱国主义精神。另外，在讲解化工生产中三废治理时，通过播放一些三废不合理的排放给环境造成污染的视频或图片，分析原因及解决办法。培养学生严谨认真的科学态度和工作态度，增强学生的环保意识、社会责任感，树立正确的三观。
3、建立以能力考核为本的考核方式，科学评价学生
传统的考核方式不能很好的体现学生全面发展的状况和潜力，也不能衡量“新工科”人才的工程实践能力。主要通过平时作业、出勤及期末考试来评价学生，过于注重最终的考试成绩而忽视过程考核，这样的考评对学生不是很公平，同时也助长了学生投机取巧、不求甚解的学习风气，期末考试通过后所学的知识就忘得一干二净。化学工艺学不仅要考察学生掌握化学工艺方面的专业知识，还要注意学生的工程实践能力，自主学习能力。因此，在考核方式上突出过程性评价，将课程考核贯穿到课程教学的全过程中。在此项改革中，课程按百分制计算，平时成绩和期末卷面成绩分别占40%和60%。在“过程型”考核体系中，丰富了平时成绩考核的项目，包括出勤率、课堂讨论、随堂练习、小测验、ppt汇报、课后作业等环节科学地综合评价学生的学习效果。强化学生课前预习、课后复习、课外拓展知识，注重能力和素质的考察，较为合理、公正地反映了学生的成绩，同时促进了学生知识、能力、素质的协调发展，对于新工科人才的培养具有重要意义。
4、结语
化学工艺学是化学化工类专业学生的一门实用性很强的课程，在新工科背景下，化学工艺学课程教学改革侧重学生工程实践能力的培养，通过精选教学内容，采用线上线下混合式教学，遵循以学生为中心，充分发挥学生学习积极性和主动性，提高教学效率。将思政教育元素贯穿到化学工艺课程教学中，增强学生的社会责任感和爱国主义精神。另外，通过虚拟仿真实验与现场见习相结合的实践教学，将课堂理论知识和实践相结合，实现了学校与企业的无缝对接，激发了学生的学习兴趣；强化学生动手能力的培养，提高学生应用知识分析、解决实际生产问题问能力，实现应用型人才和创新型人才的塑造，培养实践能力强、创新能力强、具备强竞争力的高素质复合型“新工科”人才。