“一流課程”背景下化工原理課程建設(shè)探索

王芬，周綠山，張巧玲，向文軍，王坤

(四川文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，四川 達(dá)州 635000)

0 引言

化工原理課程是化學(xué)工程與工藝類(lèi)及相近專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。它在基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課之間起著承前啟后、由理及工的橋梁作用，不僅強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際的結(jié)合，更注重工程觀點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)技能及設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，以及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

在新一輪科技和工業(yè)革命浪潮沖擊下，社會(huì)對(duì)知識(shí)密集綜合型人才的需求越來(lái)越高，為適應(yīng)科技和工業(yè)的快速發(fā)展需求，工程科技人才需努力提高自身綜合能力?！督逃筷P(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》指出，一流本科課程建設(shè)要樹(shù)立課程建設(shè)新理念，確立學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)；推進(jìn)課程改革創(chuàng)新，實(shí)施科學(xué)課程評(píng)價(jià)，提升課程的高階性、創(chuàng)新性，增加課程的挑戰(zhàn)度，建設(shè)一批培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型人才的一流本科課程[1]?；ぴ碓诨ぜ跋嚓P(guān)專(zhuān)業(yè)課程體系中占據(jù)極其重要的地位，一直以來(lái)是各高校課程改革的重點(diǎn)。

傳統(tǒng)單一的講授型教學(xué)模式，屬于被動(dòng)接受型教學(xué)，不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和運(yùn)用[2]。為滿足化工行業(yè)快速發(fā)展及國(guó)家對(duì)“一流課程”建設(shè)的要求，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新能力，迫切需要對(duì)化工原理課程建設(shè)加以探索和改革。

1 化工原理課程的特點(diǎn)

1.1 理論性強(qiáng)

化工原理主要研究化工生產(chǎn)中各單元操作的基本原理、計(jì)算方法和所用設(shè)備的結(jié)構(gòu)與選型等。它需要綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)分析和解決化工類(lèi)型生產(chǎn)中各種物理過(guò)程。因此，需要學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)較好。

1.2 實(shí)用性高

整個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程是由化工生產(chǎn)核心—化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和不同單元操作過(guò)程的組合而成，而單元操作涉及的設(shè)備數(shù)量占整個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程的80%左右。化工原理課程所研究的單元操作都來(lái)自實(shí)際生產(chǎn)，課程中每個(gè)經(jīng)驗(yàn)理論都是經(jīng)不斷地實(shí)踐驗(yàn)證并歸納總結(jié)完善得出的規(guī)律、理論，再回到實(shí)踐中指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。因此，對(duì)單元操作的規(guī)律性分析對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程有實(shí)際指導(dǎo)意義，實(shí)用性高。

1.3 課程內(nèi)容多，學(xué)時(shí)少

化工原理課程實(shí)際上是一個(gè)包含多門(mén)課程的課程群，一般包括化工原理理論課、實(shí)驗(yàn)課、模擬仿真和課程設(shè)計(jì)幾個(gè)方面。課程的設(shè)置一般是以理論先行、實(shí)驗(yàn)和仿真隨后，最后再完成課程設(shè)計(jì)，涉及的內(nèi)容較多，學(xué)時(shí)少，時(shí)間跨度較大。

2 “一流課程”背景下化工原理課程建設(shè)的現(xiàn)狀

近幾年，隨著應(yīng)用型本科院校應(yīng)用型課程建設(shè)的開(kāi)展，以產(chǎn)出為導(dǎo)向的教育(outcome based education，OBE)理念的實(shí)施，國(guó)內(nèi)眾多課程在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了優(yōu)化，建立了在線教學(xué)資源，并采用線上線下結(jié)合的教學(xué)方式[3]?？v觀現(xiàn)階段的課程建設(shè)效果，仍然存在學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性差、工程思維能力培養(yǎng)普遍不足的現(xiàn)象[4]。

2.1 課程群內(nèi)各部分銜接性不緊密

化工原理整個(gè)課程設(shè)置是先理論、后實(shí)驗(yàn)，再仿真，最后完成課程設(shè)計(jì)。由于整個(gè)化工原理課程群涉及的課程較多，內(nèi)容復(fù)雜，且教學(xué)時(shí)間段分隔較長(zhǎng)，而不同課程歸屬不同教師負(fù)責(zé)，因此導(dǎo)致各個(gè)課程銜接一般，連續(xù)性不好，對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)，很難起到整體合力的作用[5]。

2.2 理論課、實(shí)踐課與實(shí)際生產(chǎn)之間聯(lián)系不緊密

化工原理課程群中，實(shí)踐課根據(jù)不同學(xué)校有所區(qū)別，但都包括化工原理實(shí)驗(yàn)和化工原理課程設(shè)計(jì)，有些學(xué)校開(kāi)設(shè)課程更加豐富，使化工原理的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分更加完善。但大多數(shù)學(xué)生“重理論，輕實(shí)踐”，重視書(shū)本上的練習(xí)和考試，而在實(shí)踐課上敷衍了事，不愿動(dòng)手和動(dòng)腦思考，直接根據(jù)教材上的步驟引導(dǎo)完成實(shí)驗(yàn)，根本沒(méi)有思考化工設(shè)備中相關(guān)的一些部件的工作原理和作用[6]。而且實(shí)驗(yàn)課往往只針對(duì)單一設(shè)備單一問(wèn)題去驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，再加上多個(gè)學(xué)生使用一臺(tái)設(shè)備，無(wú)法滿足每個(gè)學(xué)生對(duì)設(shè)備的熟練使用，也無(wú)法遇見(jiàn)實(shí)際問(wèn)題以及啟動(dòng)思維解決問(wèn)題。

課程設(shè)計(jì)也只是設(shè)計(jì)給定條件下的某種實(shí)驗(yàn)設(shè)備，不能把學(xué)到的各個(gè)單元操作知識(shí)很好串聯(lián)[7]，當(dāng)問(wèn)題發(fā)生變化時(shí)并不能有效轉(zhuǎn)變思維給出解決方案，更不可能與生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程聯(lián)系起來(lái)綜合運(yùn)用各單元操作知識(shí)，系統(tǒng)地解決問(wèn)題。

2.3 線上教學(xué)資源未被充分利用

線上教學(xué)資源是以網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的開(kāi)放教育資源，以線上課程平臺(tái)為依托，給出碎片化知識(shí)點(diǎn)的微視頻資源，其優(yōu)點(diǎn)主要是學(xué)生可以利用業(yè)余時(shí)間在短時(shí)間內(nèi)完成某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。然而，在線課程碎片化的特性使學(xué)生的學(xué)習(xí)存在隨意性、零散化的問(wèn)題，碎片化的學(xué)習(xí)模式缺乏系統(tǒng)性、整體性，且沒(méi)有比較完善的監(jiān)督與考核機(jī)制，線上資源學(xué)習(xí)通常需要較強(qiáng)的自主性，對(duì)缺乏自主學(xué)習(xí)能力的學(xué)生，無(wú)法達(dá)到預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)效果。

2.4 新型教學(xué)模式落實(shí)力度不足

隨著化工原理課程教學(xué)方法的不斷持續(xù)改進(jìn)，許多新型教學(xué)方法不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用最多的當(dāng)屬“線上線下混合式”教學(xué)模式，將線上教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，旨在滿足人才培養(yǎng)過(guò)程的個(gè)性化需求，綜合提高教學(xué)質(zhì)量及人才培養(yǎng)質(zhì)量。

然而在線課程建設(shè)還處在剛剛起步階段，雖然得到大多數(shù)高校的重視，但相關(guān)管理經(jīng)驗(yàn)比較匱乏，平臺(tái)建設(shè)還不完善，在線課程投入力度不足，課程錄像的形式比較單一，缺乏生動(dòng)性、多樣化，學(xué)生仍以傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式為主，線上學(xué)習(xí)參與度低[8]。而傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式學(xué)生缺乏主動(dòng)性，學(xué)習(xí)興趣低，培養(yǎng)出的學(xué)生往往只會(huì)應(yīng)付考試，并不理解單元操作與整個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系，因而對(duì)各單元操作之間的協(xié)同作用以及對(duì)整個(gè)工藝流程的重要作用還缺少認(rèn)知，缺乏工程意識(shí)和工程思維能力，難以深刻體會(huì)課程的工程性、實(shí)用性和應(yīng)用性。

3 “一流課程”背景下化工原理課程建設(shè)的優(yōu)化路徑

3.1 對(duì)標(biāo)畢業(yè)要求，重塑課程教學(xué)目標(biāo)

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證是高校新的風(fēng)向標(biāo)，因此專(zhuān)業(yè)發(fā)展過(guò)程中要以工程教育認(rèn)證給出的畢業(yè)要求來(lái)指導(dǎo)教學(xué)和持續(xù)改進(jìn)。根據(jù)《全國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》(通用)的12項(xiàng)畢業(yè)要求，畢業(yè)要求1、2、3分別是工程知識(shí)、問(wèn)題分析和設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案[9]。

化工原理課程建設(shè)中，對(duì)標(biāo)畢業(yè)要求，重塑課程教學(xué)目標(biāo)，要求學(xué)生首先要掌握工藝流程選擇及優(yōu)化的方法，以及單元操作過(guò)程的基本原理、典型設(shè)備設(shè)計(jì)型和操作型計(jì)算、設(shè)備參數(shù)優(yōu)化及選型等基本知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，聚焦培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力以及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，教學(xué)內(nèi)容引入項(xiàng)目中實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題，并制定新教學(xué)目標(biāo)要求掌握實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中分析變量影響因素的量綱理論，掌握采用量綱理論解決實(shí)際生產(chǎn)中變量多、難以量化和描述的困難，并將該項(xiàng)目總結(jié)納入課程考核中。在掌握這些基本能力之外，還要加強(qiáng)邏輯思維能力的培養(yǎng)，掌握每個(gè)單元操作的最新發(fā)展趨勢(shì)，緊跟時(shí)代科技發(fā)展腳步，掌握新方法新技術(shù)[10]。

3.2 打造“協(xié)同+融合”型化工原理課程群

針對(duì)化工原理課程群內(nèi)各部分課程銜接性不緊密、在生產(chǎn)實(shí)地實(shí)訓(xùn)和解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的實(shí)踐培養(yǎng)不足等情況，筆者認(rèn)為，應(yīng)著力打造出“協(xié)同+融合”型化工原理課程群。

所謂“協(xié)同”，即校企合作協(xié)同育人，采用企業(yè)參與項(xiàng)目的方式進(jìn)行，強(qiáng)調(diào)在教育中企業(yè)與學(xué)校的并駕齊驅(qū)。采用“學(xué)習(xí)—實(shí)踐—學(xué)習(xí)”交替的課程設(shè)置方式，用工讀交替的方式培養(yǎng)工程人才，有利于學(xué)生更好地理解理論知識(shí)，了解自已所學(xué)理論知識(shí)和自己所從事的生產(chǎn)活動(dòng)在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中所起的作用、聯(lián)系和應(yīng)用，切實(shí)發(fā)展生產(chǎn)與教育相結(jié)合、產(chǎn)業(yè)界與教育界相聯(lián)合的發(fā)展路徑。另外聘請(qǐng)企業(yè)兼職教師參與專(zhuān)業(yè)課講解，讓有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)導(dǎo)師在理論課講解的過(guò)程中融入生產(chǎn)實(shí)例進(jìn)行引導(dǎo)教學(xué)。此外，企業(yè)導(dǎo)師還可介入畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的培養(yǎng)并大大優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，使畢業(yè)設(shè)計(jì)更注重內(nèi)容應(yīng)用性和實(shí)用性，提高了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力以及工程實(shí)踐能力。

所謂“融合”，即將化工原理相關(guān)課程及化工原理實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐課程在時(shí)間和空間上與化工原理理論教學(xué)課程融合。例如，“流體流動(dòng)”這一章節(jié)，由于剛掌握了流體輸送機(jī)械的工作原理和選型方法，此時(shí)就可以講解關(guān)于流體輸送機(jī)械這部分的內(nèi)容，不要留到“化工設(shè)備基礎(chǔ)”中再學(xué)習(xí)，同時(shí)進(jìn)行仿真訓(xùn)練，仿真操作要求在80分以上，才可進(jìn)行化工原理實(shí)驗(yàn)。這樣在同一時(shí)期同一地點(diǎn)強(qiáng)化學(xué)習(xí)流體流動(dòng)章節(jié)內(nèi)容，讓學(xué)生不間斷地通過(guò)理論，感觀和實(shí)踐，全面認(rèn)識(shí)和掌握知識(shí)點(diǎn)，大大提高學(xué)習(xí)效果。

打造“協(xié)同+融合型”化工原理課程體系，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，使化工原理課程新體系在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力以及工程實(shí)踐能力方面更加科學(xué)合理、有效。

3.3 加大線上課程支持力度，形成系統(tǒng)化線上教學(xué)模式

高校應(yīng)加大在線課程建設(shè)的支持力度，激發(fā)教師的在線課程制作熱情。化工原理課程教師應(yīng)加強(qiáng)在線教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，如：采用翻轉(zhuǎn)課堂、采用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的形式將各知識(shí)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)、Aspen等軟件的操作等多元化的方式充實(shí)完善在線內(nèi)容。同時(shí)建立合理有效的在線課程評(píng)價(jià)機(jī)制，在線平臺(tái)對(duì)學(xué)生看視頻、線上作業(yè)、線上測(cè)試等項(xiàng)目完成情況進(jìn)行考核評(píng)分，記錄學(xué)生課后的學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的監(jiān)督，完善的在線評(píng)價(jià)機(jī)制可實(shí)現(xiàn)在線學(xué)習(xí)過(guò)程考核的定量化與公平性。另外，線上課程可采取措施加強(qiáng)師生間的互動(dòng)，例如設(shè)置交流討論帖，師生間可在線開(kāi)展討論和答疑，該方式使線上教學(xué)更加系統(tǒng)化、整體化，有效加強(qiáng)在線課程與傳統(tǒng)課堂的結(jié)合。

3.4 開(kāi)展研究型教學(xué)方法和研究型教學(xué)內(nèi)容

化工原理研究型教學(xué)是一種基于解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的教學(xué)方法，而一般是以實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目為依托，在教學(xué)過(guò)程中引入一些學(xué)生感興趣的工程項(xiàng)目或課題，讓學(xué)生親自參與項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)施，以此來(lái)提高學(xué)生參與教學(xué)過(guò)程的積極性。學(xué)生在參與這些項(xiàng)目的過(guò)程中，有目的性地應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決項(xiàng)目里的問(wèn)題，這樣既調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，又充分培養(yǎng)他們運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，大幅度提升分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新思維。研究型教學(xué)方法以問(wèn)題為中心，以小組合作的形式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在寬松的環(huán)境中主動(dòng)探索，敢于質(zhì)疑，學(xué)會(huì)合作和分享，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和探討欲望，打破單一個(gè)體在學(xué)習(xí)過(guò)程中的陳舊思維定勢(shì)，充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的才智優(yōu)勢(shì)，使個(gè)體獲得更加豐富的知識(shí)[11]。

研究型教學(xué)內(nèi)容是針對(duì)傳統(tǒng)教材上的內(nèi)容提出的，研究型教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該是解決綜合工程實(shí)際問(wèn)題，在教學(xué)過(guò)程中大量引入生活和工程案例，編制一系列綜合性的習(xí)題集、題庫(kù)、輔助教學(xué)等資料，通過(guò)對(duì)案例的詳實(shí)分析和細(xì)致研究，使學(xué)生在案例的學(xué)習(xí)中鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，強(qiáng)化工程意識(shí)和工程思維能力[12]。在教學(xué)過(guò)程的始末，始終強(qiáng)調(diào)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力以及工程素養(yǎng)的培養(yǎng)是化工原理教學(xué)中提高學(xué)生工程意識(shí)的重要手段之一。

3.5 與學(xué)科競(jìng)賽相貫通，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)全覆蓋

化工類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽(如：全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+化學(xué)反應(yīng)工程”課模設(shè)計(jì)大賽等)是建立在學(xué)科基礎(chǔ)上指定的賽事[13]。參與過(guò)程是解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力提升、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神的一種訓(xùn)練過(guò)程。將學(xué)科競(jìng)賽與化工原理課程相貫通，充分利用化工類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽，分別從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)三方面入手，探索學(xué)科競(jìng)賽與化工原理課程的融合，建立以學(xué)促賽、以賽促學(xué)的創(chuàng)新教育模式，提升學(xué)校的專(zhuān)業(yè)教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量，也促進(jìn)了化工原理教學(xué)改革，在推動(dòng)本科教學(xué)改革與創(chuàng)新的同時(shí)，提升化工高等教育服務(wù)石油和化工行業(yè)發(fā)展的水平。

另外，通過(guò)總結(jié)化工各類(lèi)大賽的比賽經(jīng)驗(yàn)，在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，規(guī)范和優(yōu)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)考核方式，在安全操作、數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等方面制定更加完善的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力[14]；結(jié)合歷年化工設(shè)計(jì)大賽內(nèi)容，擬定更加“多樣化”的競(jìng)賽題目，使傳統(tǒng)精餾、傳熱等設(shè)計(jì)內(nèi)容更加貼近生產(chǎn)實(shí)際。

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家大力推進(jìn)一流課程建設(shè)，為提升課程的高階性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新性人才，對(duì)課程建設(shè)提出了更高的要求?；ぴ碚n程作為“一流課程”建設(shè)對(duì)象，它不僅是化學(xué)工程與工藝類(lèi)及相近專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，也是專(zhuān)業(yè)認(rèn)證重點(diǎn)關(guān)注的課程。以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才為目標(biāo)，從培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力以及工程實(shí)踐能力出發(fā)，對(duì)該課程進(jìn)行了比較全面的改革和探索，提出了課程建設(shè)新理念和新發(fā)展方向，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、綜合應(yīng)用能力面向工程應(yīng)用，全力發(fā)揮化工原理作為化工學(xué)科核心課程的重要作用。