*管述哲 劉宣池 楊松 姚歡峻 沈天齊 賈璐雪
(1.新疆工程學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院煤化工過(guò)程副產(chǎn)物高值轉(zhuǎn)化協(xié)同創(chuàng)新中心 新疆 830091 2.新疆綠色使者空氣環(huán)境技術(shù)有限公司 新疆 830000)
新疆是我國(guó)重要的能源基地,具有豐富的石油、天然氣、煤炭資源。隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)及絲綢之路經(jīng)濟(jì)走廊的建設(shè),新疆的化工及下游產(chǎn)業(yè)鏈迎來(lái)了發(fā)展新機(jī)遇,對(duì)于滿(mǎn)足新發(fā)展的人才需要也面臨巨大的挑戰(zhàn)。新疆應(yīng)用型本科院?;瘜W(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)面向新疆煤化工和石油天然氣產(chǎn)業(yè)及下游產(chǎn)業(yè)群,旨在培養(yǎng)服務(wù)于生產(chǎn)一線的高技能人才。人才培養(yǎng)的質(zhì)量問(wèn)題要以用人單位的滿(mǎn)意度、學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)的滿(mǎn)意度、畢業(yè)生就業(yè)率、畢業(yè)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展等作為衡量標(biāo)準(zhǔn)[1]。加強(qiáng)新疆化工技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng),必須緊密結(jié)合新疆石油天然氣、煤化產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求,依托企業(yè)走工學(xué)結(jié)合之路,根據(jù)企業(yè)需求,培養(yǎng)石油天然氣深加工方向、煤化工方向的高技能人才。只有與企業(yè)緊密合作,人才培養(yǎng)模式和規(guī)格定位準(zhǔn)確,才能培養(yǎng)出滿(mǎn)足新疆化工行業(yè)發(fā)展需求的高素質(zhì)、強(qiáng)技能、可持續(xù)發(fā)展的高技能人才[2]。
卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃是促進(jìn)我國(guó)由工程教育大國(guó)邁向工程教育強(qiáng)國(guó)的重大舉措,旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才?;诖耍陆畱?yīng)用型本科院校應(yīng)著力解決高等工程教育中的實(shí)踐性問(wèn)題,加緊培養(yǎng)一批能夠符合社會(huì)發(fā)展需求的應(yīng)用型人才,這對(duì)于新疆經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展和長(zhǎng)治久安有深遠(yuǎn)的影響。但是,新疆應(yīng)用型本科院校課程設(shè)置不能滿(mǎn)足應(yīng)用型本科學(xué)生教育的要求,基礎(chǔ)課與專(zhuān)業(yè)課銜接不緊密,各專(zhuān)業(yè)課之間聯(lián)系不緊密,學(xué)科內(nèi)部的課程結(jié)構(gòu)松散。很多學(xué)生并不理解課程設(shè)置的相互關(guān)聯(lián),直接導(dǎo)致了基礎(chǔ)課與專(zhuān)業(yè)課、專(zhuān)業(yè)課與實(shí)驗(yàn)課、校內(nèi)課程與企業(yè)實(shí)際相脫節(jié)的窘境。
化工各專(zhuān)業(yè)課程出現(xiàn)獨(dú)立松散的問(wèn)題,容易造成學(xué)生學(xué)習(xí)沒(méi)有主線,給專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)帶來(lái)了極大困擾,這直接導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性不高,學(xué)習(xí)興趣不強(qiáng),沒(méi)有明確專(zhuān)業(yè)課程在實(shí)際工程中的作用;隨著應(yīng)用型人才質(zhì)量要求的逐漸提高,傳統(tǒng)的理論教學(xué)方式往往收效甚微。近些年,多數(shù)高等院校以應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)的要求為出發(fā)點(diǎn)對(duì)化工專(zhuān)業(yè)課程進(jìn)行改革,但是依然存在如下問(wèn)題。
傳統(tǒng)本科化工類(lèi)教學(xué)更注重的是理論知識(shí)基礎(chǔ)的夯實(shí)。但受限于課程課時(shí)量,對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力及工程解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)明顯不足,難以達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的目的[3]。雖然目前化工專(zhuān)業(yè)課程體系較為完善,但無(wú)論是理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是課程設(shè)計(jì),都只針對(duì)各自單元課程開(kāi)展研究,學(xué)生經(jīng)過(guò)系統(tǒng)學(xué)習(xí)雖然可以理解、掌握課程內(nèi)容,但無(wú)法將所學(xué)知識(shí)很好地與化工生產(chǎn)實(shí)際相關(guān)聯(lián),綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力很差。此外,區(qū)域內(nèi)特色化工企業(yè)的化工生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有針對(duì)性地引入到教學(xué)體系中,無(wú)法滿(mǎn)足區(qū)域內(nèi)用人單位對(duì)應(yīng)用型本科人才的要求。大多數(shù)化工專(zhuān)業(yè)課程仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法及手段,即課堂以老師為主體授以理論知識(shí),這種教學(xué)模式會(huì)造成重理論、輕實(shí)踐的現(xiàn)象。雖然學(xué)生已習(xí)慣于傳統(tǒng)的教育模式,但這種單一的教學(xué)模式存在著理論與實(shí)際脫節(jié)等弊端,嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率,已經(jīng)不再適用于應(yīng)用型本科化工專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的模式[3]。傳統(tǒng)的考核方式主要存在著期末成績(jī)比例過(guò)大,相當(dāng)一部分課程仍存在期末“畫(huà)重點(diǎn)”的現(xiàn)象,學(xué)生習(xí)慣地認(rèn)為只需期末突擊復(fù)習(xí)即可輕松過(guò)關(guān),這種單一的考核方式導(dǎo)致學(xué)生重知識(shí)的記憶而輕知識(shí)的應(yīng)用,不利于學(xué)生對(duì)核心課程知識(shí)的邏輯性、系統(tǒng)性和完整性的掌握,更談不上知識(shí)的工程運(yùn)用和設(shè)計(jì)能力的提升。
化工原理課程設(shè)計(jì)是化工專(zhuān)業(yè)實(shí)踐性、綜合性較強(qiáng)的一門(mén)課程,是化工類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)極具代表性的課程設(shè)計(jì)課程,是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決化工實(shí)際生產(chǎn)中問(wèn)題的重要手段。傳統(tǒng)的化工原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)方法為教師指定設(shè)計(jì)題目、工藝路線及設(shè)計(jì)內(nèi)容,并通過(guò)課堂講授的方式給出每一步設(shè)計(jì)步驟和框架,學(xué)生套用教師給的模板進(jìn)行設(shè)計(jì)。雖然學(xué)生通常會(huì)比較順利的完成設(shè)計(jì)任務(wù),但學(xué)生不能充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性,無(wú)法實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力;學(xué)生工程觀念不強(qiáng),對(duì)工程內(nèi)容了解不多,經(jīng)濟(jì)意識(shí)淡薄,缺乏工程經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)[4]。這些原因造成了傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)教學(xué)存在設(shè)計(jì)任務(wù)老舊、設(shè)計(jì)任務(wù)重復(fù)、與實(shí)踐生產(chǎn)脫節(jié)、學(xué)生抄襲嚴(yán)重等問(wèn)題。
由于專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容較多,很多學(xué)生并不能掌握各門(mén)課程之間的關(guān)聯(lián),造成了化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課不能對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供更好的保障。很多學(xué)生可以很好地掌握單一課程的相關(guān)知識(shí)技能,但不能建立起課程之間的相互聯(lián)系。在授課過(guò)程中,各門(mén)專(zhuān)業(yè)課課程內(nèi)容相對(duì)孤立,關(guān)聯(lián)性及對(duì)比性較差,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)課程很難做到整體性認(rèn)識(shí)、理解、掌握、融會(huì)貫通。
根據(jù)化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生的就業(yè)需求,授課內(nèi)容需靠近區(qū)域內(nèi)就業(yè)崗位的需求、參考用人單位的意見(jiàn),將區(qū)域內(nèi)化工行業(yè)的工藝、發(fā)展、存在問(wèn)題引入到課堂中。同時(shí),以“知識(shí)夠用”為原則,對(duì)公式做到“會(huì)用”而不強(qiáng)求于“死記”;在基礎(chǔ)知識(shí)理論能夠滿(mǎn)足學(xué)校、企業(yè)、個(gè)人需求基礎(chǔ)上,著力培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手及操作能力;以解決工程實(shí)際問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生一題多解的能力,始終堅(jiān)定培養(yǎng)學(xué)生的重點(diǎn)不在于記憶而在于理解。此外,教師需要努力豐富自己的工程經(jīng)驗(yàn),利用日常生活中的一些事例給學(xué)生以啟發(fā)。例如:從卡兒井的原理引出流體流動(dòng)的過(guò)程;以羽絨服的保溫原理引出傳熱的相關(guān)內(nèi)容;以中華酒文化引出釀酒技術(shù)中的蒸餾單元操作過(guò)程;以酸雨對(duì)環(huán)境、建筑物造成的破壞引出吸收過(guò)程在生產(chǎn)生活中的重要作用。通過(guò)生活中的實(shí)例將抽象的理論轉(zhuǎn)化成生活中的案例,確保不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生可以通過(guò)不同途徑和方法獲取知識(shí)要點(diǎn)的目標(biāo)。同時(shí),將OBE理念引入課堂教學(xué)中,始終以“成果為導(dǎo)向”為理念,確保課堂以學(xué)生為中心,從“填鴨式教學(xué)模式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙龑W(xué)、會(huì)學(xué)、樂(lè)學(xué)”的自主學(xué)習(xí)模式,切實(shí)提高理論課程的教育質(zhì)量。
傳統(tǒng)的考核模式基于出勤率與課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、期末考試三部分考核內(nèi)容,不能夠真實(shí)地反映學(xué)生對(duì)知識(shí)綜合能力的掌握及應(yīng)用情況。新的考核方式不僅有約束,更需要激勵(lì)。教師需要盡可能采用多種方式提高學(xué)生參與度。以《化工原理》理論課程為例,考核總成績(jī)由平時(shí)成績(jī)(細(xì)化并加強(qiáng)過(guò)程性考核)和期末成績(jī)組成。其中,平時(shí)成績(jī)占60%,期末成績(jī)占40%。平時(shí)成績(jī)包括考勤與筆記(占10%)、作業(yè)(占20%)、課堂互動(dòng)情況(占20%)、專(zhuān)題討論學(xué)習(xí)(占20%)和課內(nèi)實(shí)驗(yàn)(占30%)。通過(guò)多種形式、方法、手段來(lái)豐富教學(xué)過(guò)程,持續(xù)改進(jìn)課程體系和評(píng)價(jià)方式。
利用微信平臺(tái)將實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)控制參數(shù)及要點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生的不良現(xiàn)象及解決方法等制作成視頻并設(shè)置針對(duì)性的問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)前,學(xué)生通過(guò)微信公眾號(hào)做好預(yù)習(xí)工作,并查找故障出現(xiàn)的原因,并通過(guò)查找資料來(lái)找到解決問(wèn)題的方法。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,學(xué)生以說(shuō)課的方式講解討論實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng),可引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,在不影響正常教學(xué)及保證設(shè)備不會(huì)造成危害的前提下,教師可以有針對(duì)性地設(shè)置實(shí)驗(yàn)故障。例如在測(cè)定離心泵特性曲線的實(shí)驗(yàn)中不灌泵,啟動(dòng)泵后發(fā)生氣縛現(xiàn)象導(dǎo)致無(wú)水流出;在傳熱實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有排不凝氣體而導(dǎo)致溫度無(wú)法達(dá)到指定溫度。學(xué)生通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察和分析,找到解決問(wèn)題的方法,進(jìn)一步提升學(xué)生獨(dú)自解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)工程興趣;實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行總結(jié),特別是針對(duì)結(jié)果誤差進(jìn)行人為、設(shè)備等因素多角度分析,加深對(duì)理論知識(shí)及實(shí)際應(yīng)用的理解。
化工原理課程設(shè)計(jì)是化工專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)類(lèi)課程中最為重要的一門(mén)綜合性課程。如何通過(guò)課程設(shè)計(jì)作為橋梁構(gòu)建起各專(zhuān)業(yè)課之間的相互聯(lián)系是重要的研究課題。目前,換熱器課程設(shè)計(jì)及精餾課程設(shè)計(jì)最具代表性。在傳熱實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中,學(xué)生通過(guò)控制冷流體流量、熱流體流量、冷流體進(jìn)出口溫度、熱流體進(jìn)出口溫度等參數(shù),獲得不同傳熱條件下的傳熱速率,小組內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析、研討,充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性來(lái)探究各參數(shù)之間的關(guān)系;學(xué)生以不同數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行換熱器課程設(shè)計(jì),求得換熱器面積并與真實(shí)設(shè)備進(jìn)行對(duì)比,探討產(chǎn)生誤差的原因。在精餾實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,通過(guò)調(diào)節(jié)回流比獲得不同操作條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為每組同學(xué)的設(shè)計(jì)內(nèi)容,系統(tǒng)地計(jì)算出理論塔板數(shù)、實(shí)際塔板數(shù)、塔高、塔徑,并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際操作的精餾塔設(shè)備進(jìn)行對(duì)比,歸納總結(jié)出現(xiàn)誤差的原因。組內(nèi)同學(xué)按照各自任務(wù)采用逐板計(jì)算法、圖解法、簡(jiǎn)捷算法等多種方法對(duì)塔板數(shù)進(jìn)行計(jì)算,通過(guò)不同方法的比較,對(duì)設(shè)計(jì)理解更為深刻;同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生多角度、多方法解決問(wèn)題的思維模式。積極與地方企業(yè)開(kāi)展深入合作,深挖煤化工、石油化工、多晶硅等企業(yè)資源,力求將工廠實(shí)際的工藝路線引入課程設(shè)計(jì)教育教學(xué)過(guò)程中。通過(guò)課程改革,可以將理論課程、實(shí)驗(yàn)課程、課程設(shè)計(jì)課程進(jìn)行了緊密結(jié)合及關(guān)聯(lián),強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí),同時(shí)解決課程設(shè)計(jì)抄襲嚴(yán)重的問(wèn)題。
由于化工生產(chǎn)具有潛在的不安全因素,生產(chǎn)實(shí)習(xí)往往變成了“企業(yè)游”,很難達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)。在仿真實(shí)訓(xùn)過(guò)程中,學(xué)生可以充分了解設(shè)備、工藝流程、操作步驟及方法、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。不僅可以顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,還降低了學(xué)生在真實(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)中的畏懼感;對(duì)于操作重點(diǎn)和難點(diǎn),學(xué)生可以有選擇性地進(jìn)行重復(fù)練習(xí),不受時(shí)間、場(chǎng)地、安全等實(shí)際條件的限制。作為實(shí)驗(yàn)課程起到了補(bǔ)充作用,可以通過(guò)解決故障問(wèn)題來(lái)提升解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃制定及修改更符合應(yīng)用型本科化工專(zhuān)業(yè)的要求,探索3+1(3年學(xué)校理論學(xué)習(xí)+1年校外企業(yè)實(shí)習(xí))教學(xué)模式在化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中的應(yīng)用效果;畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文的選題依托實(shí)習(xí)企業(yè),緊貼行業(yè)背景,通過(guò)校企雙導(dǎo)師制度合力指導(dǎo)學(xué)生,著力解決理論知識(shí)與實(shí)踐教學(xué)脫軌的問(wèn)題。
對(duì)于學(xué)生而言,學(xué)習(xí)帶來(lái)的幸福感不應(yīng)該僅停留在卷面成績(jī)的分?jǐn)?shù)上,或者是拿到獎(jiǎng)學(xué)金才能實(shí)現(xiàn)自己的價(jià)值。對(duì)于應(yīng)用型本科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,更需要寬廣的平臺(tái)來(lái)展示自己,榮譽(yù)感遠(yuǎn)比物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)更具有吸引力。通過(guò)大賽平臺(tái)建設(shè),學(xué)校為學(xué)生提供全國(guó)大學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)大賽、全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽以及大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新項(xiàng)目等一系列平臺(tái)。以全國(guó)大學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)大賽為例,大賽考核內(nèi)容包括化工原理理論(包括流體流動(dòng)、流體輸送機(jī)械、過(guò)濾與沉降、傳熱、蒸發(fā)、吸收、蒸餾、干燥等理論部分)、化工原理實(shí)驗(yàn)(包括離心泵特性曲線及流體阻力綜合實(shí)驗(yàn)、傳熱綜合實(shí)驗(yàn)、精餾實(shí)驗(yàn)、二氧化碳吸收實(shí)驗(yàn))、化工單元操作仿真實(shí)訓(xùn)(東方仿真、歐貝爾仿真)三個(gè)部分。目前實(shí)驗(yàn)考核不再單純考核實(shí)驗(yàn)操作的熟練程度,題目更趨向以綜合知識(shí)能力解決實(shí)際問(wèn)題。學(xué)生以三人為一組配合完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)以解決設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)任務(wù),這就要求學(xué)生不僅具備扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí),更需要在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)分工、協(xié)作來(lái)解決設(shè)計(jì)型問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)比賽發(fā)現(xiàn)自己不足,通過(guò)比賽取得的成績(jī)進(jìn)一步鼓勵(lì)了其他同學(xué)潛心專(zhuān)研專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí),對(duì)學(xué)風(fēng)建設(shè)起到了很好的促進(jìn)作用,進(jìn)一步提升學(xué)生利用綜合知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
針對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式課程內(nèi)容多、專(zhuān)業(yè)課之間聯(lián)系不夠緊密、學(xué)科內(nèi)部課程結(jié)構(gòu)松散等問(wèn)題,結(jié)合化工專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型本科實(shí)際情況,以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展為主要方向,以課程教學(xué)內(nèi)容和方法的改革為切入點(diǎn),以提高學(xué)生工程素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為目標(biāo),將理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、設(shè)計(jì)教學(xué)、仿真教學(xué)、大賽平臺(tái)整合為五位一體的教學(xué)模式。以培養(yǎng)理論知識(shí)夠用,具有較強(qiáng)的實(shí)踐操作能力,能夠獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的學(xué)生為主線;以提高應(yīng)用型本科院校教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)符合本區(qū)域企業(yè)用人需求的學(xué)生為動(dòng)力;力求解決課程關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)、學(xué)生工科思維能力的培養(yǎng)、理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)效性不強(qiáng)等問(wèn)題;健全實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新大賽平臺(tái)、全國(guó)大學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)大賽平臺(tái)、總控工技能大賽平臺(tái)、穩(wěn)定的校企合作平臺(tái)。優(yōu)化適用于應(yīng)用型本科院?;?zhuān)業(yè)學(xué)生要求的教學(xué)方法及模式,通過(guò)對(duì)應(yīng)用型本科院校化工專(zhuān)業(yè)核心課程體系優(yōu)化與實(shí)踐來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效率和教學(xué)效果,培養(yǎng)學(xué)生的工科思維以解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,豐富應(yīng)用型本科化工專(zhuān)業(yè)核心課程一體化教學(xué)模式。