卓越工程師教育培養(yǎng)理念下化工原理課程教學的思考

史洪偉，張 莉，王紅艷，徐基貴，卓 馨，張孝杰，李沙沙

宿州學院化學與生命科學學院，安徽宿州，234000

1 問題的提出

2010年，教育部實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)；2012年，黨的“十八大”報告中提出全面提高高等教育質(zhì)量。這對新時期高等教育人才培養(yǎng)提出了更高的要求。在“卓越計劃”人才培養(yǎng)中，主要是強調(diào)強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力[1-2]。培養(yǎng)學生的工程實踐能力，必須培養(yǎng)學生的工程意識，但是，由于工程問題具有復雜性和多變性，在化工原理課程教學中培養(yǎng)學生工程能力，就要求教師在理論教學、課程實驗(實訓)、課程設計、課程實習等教學環(huán)節(jié)中，做到各個環(huán)節(jié)相互交叉、滲透與融合，達到培養(yǎng)學生工程意識和創(chuàng)新能力的要求[3-4]。

2 改進理論教學方法，培養(yǎng)學生的工程實踐意識和能力

在傳統(tǒng)教育思想觀念和教學模式的背景下，教師在教學中側(cè)重于知識傳授，而輕于實踐意識和能力培養(yǎng)，對實踐教學的重要性認識不足，不能很好地培養(yǎng)學生的工程實踐能力及創(chuàng)新能力。學生被動、盲從學習，缺乏主動性、探索性與創(chuàng)新性。由于學生的工程能力是自主學習、操作、獨立思考和工作能力的集中體現(xiàn)，所以在教學中，必須采取靈活多樣的教學織形式，不斷提高教學質(zhì)量。開設化工原理課程的主要目的是培養(yǎng)學生將理論知識應用于解決復雜多變的化工生產(chǎn)的工程實際問題，培養(yǎng)工程觀念?；ぴ碚n程的主要內(nèi)容是動量傳遞、質(zhì)量傳遞和熱量傳遞，即“三傳”的基本規(guī)律，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，并形成良好的工程意識。而貫穿整個教學體系的是化工“過程速率”、“優(yōu)化觀念”、“方法論”。在課程教學中，要讓學生樹立“過程速率”觀念，就是要求教師要利用生產(chǎn)實例，將理論知識與生產(chǎn)實際問題相結(jié)合，將生產(chǎn)技術水平與企業(yè)經(jīng)濟效益相結(jié)合，使學生在學習過程中認識到“過程速率”概念在生產(chǎn)實際中的重要意義，從而加深理解生產(chǎn)能力、經(jīng)濟效益與“過程速率”的關系?！皟?yōu)化觀念”是指在生產(chǎn)方案設計的時候，要考慮可行性和合理性，優(yōu)化主要包含設計優(yōu)化和操作優(yōu)化。設計優(yōu)化是指在生產(chǎn)工藝設計階段對各類參數(shù)進行優(yōu)化。它是以效益最大化進行的，同時還要兼顧市場需求變化對工藝設計條件改變的要求，提高生產(chǎn)設備的適應能力。操作優(yōu)化則是指對生產(chǎn)設備操作獲得最佳的經(jīng)濟效益?！胺椒ㄕ摗笔枪こ萄芯康幕痉椒ǎ诨ぴ碚n程中，主要由量綱分析法、數(shù)學建模法、當量法、過程分解法和參數(shù)綜合法等方法構成。由于化工生產(chǎn)的復雜性，到目前為止，還有許多問題沒有辦法用準確的數(shù)學公式表達。但是，工業(yè)生產(chǎn)又需要解決這些問題，所以，充分利用上述方法解決工程問題顯得尤其重要。而要達到上述目的，沒有良好的工程意識就不可能有大的突破，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?？傊?，化工原理課程教學中，必須堅持把速率、優(yōu)化以及方法論作為化工原理課程教學工程能力培養(yǎng)的主線。

3 實驗(實訓)教學中強化學生工程能力的培養(yǎng)

實驗(實訓)教學的主要目的就是培養(yǎng)學生利用“方法論”的觀點和方法，解決實際遇到的復雜問題，進而培養(yǎng)和強化工程實踐意識?；嶒?實訓)教學的主要方式就是通過學生對化工實驗(實訓)設備的操作練習，達到提高操作技能的目的。實驗(實訓)設備一般都是模擬生產(chǎn)工藝而建立，可供學生動手操作的教學儀器設備。目前的實驗(實訓)設備主要有典型的化工單元操作設備和簡單生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)模擬設備兩種。目前實驗(實訓)教學采取的一般方法：一是結(jié)合理論教學內(nèi)容開展化工單元操作練習。這類實驗的目的主要是對基礎理論課教學內(nèi)容的補充和驗證，通過實驗(實訓)操作的訓練，讓學生了解和掌握解決工程問題的一般實驗研究的方法和步驟。二是模擬化工生產(chǎn)實際開展綜合實驗(實訓)訓練。在進行將若干個單元操作組合起來的簡單化工生產(chǎn)，要培養(yǎng)學生學會運用實驗“方法論”中的思想、觀點合理簡化復雜的實際工程問題，利用“矛盾論”，抓住主要矛盾，掌握生產(chǎn)過程中必須解決的核心關鍵問題，培養(yǎng)學生解決復雜多變的問題應用能力。在實驗教學中，引導學生分析思考實驗裝置中所發(fā)生問題的解決方法，進一步提出如果發(fā)生在實際生產(chǎn)中有哪些應對方法以及各種方法的優(yōu)缺點。例如，這些教學設備用于化工實踐教學，加深學生對儀表、管道、閥門等組成的認識以及在實際生產(chǎn)中的主要作用，強化對工藝生產(chǎn)流程設計的認識，通過化工實驗(實訓)，培養(yǎng)學生現(xiàn)場控制與自動化控制的操作技能，幫助學生建立現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；?、集成化的工藝設計理念。另外，學生在做吸收實驗時，吸收塔的塔底壓力明顯要高于塔頂?shù)膲毫?，氣體在經(jīng)過填料層時，要形成永久壓降，引導學生思考如何減少能量損失以及可以采取哪些措施，通過不斷訓練和提高，讓學生更好地理解工程問題的復雜性。

4 課程設計中注重學生工程思維能力的培養(yǎng)

設計性一般是以“問題”為中心，將基本理論、基本技能和研究能力等方面有機結(jié)合起來?；ぴ碚n程教學是一個綜合性和實踐性的教學過程，課程設計就需要學生綜合運用課程基本理論知識，以設計化工單元操作為對象的工程實踐教學過程。教師對學生進行課程設計方面的實踐鍛煉，讓學生充分利用形成的“速率”、“優(yōu)化”、“方法”等過程意識和能力，模擬解決生產(chǎn)中的問題，縮短理論學習與生產(chǎn)實踐應用之間的距離，強化學生的工程思維，培養(yǎng)學生的工程能力。因此，在課程設計教學中，必須選出既能培養(yǎng)學生解決實際工程問題，又能鍛煉學生能力的題目；而且題目一定要適中，否則，容易引起學生的畏難情緒，結(jié)果適得其反。如果做得好，學生對工程設計工作就有一個較為全面的認識，更好地達到培養(yǎng)學生工程思維的教學目的。

化工原理課程設計實踐環(huán)節(jié)的主要任務是培養(yǎng)學生將知識、技能、工程意識有機結(jié)合的能力，用于解決在生產(chǎn)實際中遇到的工程設計問題。教學中，在確定課程設計要解決的工程問題時，要遵循相關的基礎理論，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，從中尋找解決問題的方法，全面考慮各種因素給設備運行帶來的各種影響。學生在工藝設計過程中，要從理論、技術、效益、安全生產(chǎn)、生產(chǎn)成本等多方面進行綜合分析，最終形成較完備的設計方案。通過工程技能和素質(zhì)培養(yǎng)，形成良好的工程思維能力，牢固樹立工程觀念。學生能夠根據(jù)設計需要，正確選擇經(jīng)驗公式和經(jīng)驗數(shù)據(jù)等，對自己的設計成果有良好的判斷能力，會用準確的工程設計語言闡述設計思想，表達自己的設計成果等。只有這樣，才有可能全面培養(yǎng)學生的工程觀念，進而提高工程能力。

5 注意發(fā)揮化工仿真軟件的作用

為強化學生的化工生產(chǎn)意識，對工藝生產(chǎn)有較全面的認識，許多高校利用化工仿真系統(tǒng)進行輔助教學，這是由于仿真教學具有其自身的優(yōu)勢和特點。一是具有形象性。仿真實習軟件能夠幫助學生創(chuàng)造一個與實際生產(chǎn)較相似的工藝流程。由于仿真實習軟件一般都是根據(jù)比較成熟的工藝進行開發(fā)設計的，所以對實際生產(chǎn)中各種工藝參數(shù)的控制、生產(chǎn)過程的開停車、異常情況的診斷和處理等都有經(jīng)典的處理方式，這對于初學者來說是不可多得的鍛煉和學習提高的機會。二是具有安全性和方便性。實際生產(chǎn)中的安全問題是企業(yè)的頭等大事，一般情況下，在企業(yè)中很難練習對事故的模擬處理，特別是模擬誤操作等對實際生產(chǎn)的影響，而仿真學習就可以模擬操作失誤、設備損壞、管道泄漏等極端情況對生產(chǎn)帶來的不利后果，甚至是嚴重的安全事故。通過軟件的學習，不但能使學生牢固樹立安全意識，同時也在一定程度上培養(yǎng)了學生對突發(fā)事故的處理能力，為今后的工作奠定堅實的基礎。另外，由于軟件的學習使用受外界因素的影響很小，可以隨時進行相關的教學實踐學習。三是具有節(jié)約性和類似性?；し抡嫦到y(tǒng)是采取計算機模擬系統(tǒng)進行的操作練習，所以不像生產(chǎn)實際中需要消耗原料、能源等。正是因為如此，大多數(shù)高校建立了仿真實訓室，并購買多種化工生產(chǎn)仿真軟件，學生也普遍認為，原來對化工生產(chǎn)缺乏較全面的認識，但是通過生產(chǎn)模擬訓練之后，自己對企業(yè)生產(chǎn)的方式、事故應急處理等方面有了比較全面的理解。

6 課程實習中強化學生工程實踐能力的培養(yǎng)

課程實習是理論聯(lián)系實際的重要教學環(huán)節(jié)。課程實習中，要盡可能地讓學生參與到企業(yè)生產(chǎn)管理的實際中，讓學生對現(xiàn)代化工生產(chǎn)企業(yè)的組織、管理和經(jīng)營理念有一個比較全面的認識，加深對化工單元操作基礎理論的理解以及掌握典型生產(chǎn)設備的結(jié)構和操作特點，學生通過實習，進一步增強在課程學習中樹立工程觀念，培養(yǎng)工程實踐應用能力，為后續(xù)的專業(yè)課程學習、完成畢業(yè)實習以及形成良好的職業(yè)素養(yǎng)，增強就業(yè)競爭力都打下良好的基礎。根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)實際，充分理解理論知識與生產(chǎn)具體工程裝置之間的聯(lián)系，學生到不同的企業(yè)學習不同的工藝流程，增強學生的工程實踐能力。在實踐教學環(huán)節(jié)，要有意識地強化學生的實踐工程能力。可以采取邀請技術人員進行現(xiàn)場講解、答疑，學生頂崗實習的方式，讓學生深入學習，提高崗位操作能力。同時，將化工原理課堂教學與生產(chǎn)現(xiàn)場結(jié)合起來，將理論運用到具體生產(chǎn)設備中去，進而達到培養(yǎng)學生的工程實踐能力的目的。

7 結(jié) 語

基于卓越工程師培養(yǎng)的化工原理課程教學改革，要以培養(yǎng)學生的工程應用實踐能力和工作創(chuàng)新能力為目標，改革教學內(nèi)容，提高學生的學習興趣，創(chuàng)新教學方法，強化實踐環(huán)節(jié)，切實提高教學質(zhì)量，充分發(fā)揮企業(yè)在卓越工程師培養(yǎng)中的重要作用，大力培養(yǎng)行業(yè)需要的優(yōu)秀應用型工程技術人才。

參考文獻：

[1]教育部．關于實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的若干意[EB/OL]．[2012-10-12].http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3860/201102/115066.html

[2]龔克．關于卓越工程師培養(yǎng)的思考與探索[J]．中國大學教學，2010，34(8)：1-5

[3]張安富，劉興鳳．實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的思考[J]．高等工程教育研究，2010(4)：56-59

[4]鐘理．化工原理課程深層次改革與實踐[J]．化工高等教育，2009，54(4)：21-36