《化工工藝學(xué)》課程教學(xué)改革與實踐

王晉黃，吳宇瓊

（江漢大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430056）

針對目前高等工程教育存在的諸多問題，如培養(yǎng)的學(xué)生主要是工學(xué)學(xué)士、碩士和博士，長期缺乏具有工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的工程師的培養(yǎng)模式等，依據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020）》和《國家中長期人才發(fā)展綱要（2010-2020）》，教育部制定了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，明確提出了我國高等工程教育的發(fā)展目標(biāo)和途徑，給高等工科學(xué)校的生存和發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。

江漢大學(xué)是一所綜合性地方大學(xué)，主要為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才。近年來，在湖北省、武漢市和江漢大學(xué)的大力扶持下，化學(xué)工程與工藝專業(yè)順應(yīng)時代的發(fā)展潮流，逐步建設(shè)成湖北省品牌專業(yè)，其教學(xué)團(tuán)隊為湖北省優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊，并與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合，成為首批實施戰(zhàn)略性新興（支柱）產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計劃項目的專業(yè)之一。隨著本專業(yè)教學(xué)改革的不斷深入，教學(xué)條件和環(huán)境得到極大改善的同時，也為專業(yè)課程的教學(xué)改革創(chuàng)造了條件，激發(fā)了教師的工作熱情，使教師紛紛投入到相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)改革中。

《化工工藝學(xué)》是化學(xué)工程與工藝專業(yè)重要的專業(yè)技術(shù)課程之一，具有綜合性、復(fù)雜性、相關(guān)性、系統(tǒng)性和創(chuàng)新性等特點［1］，是一門工程性和實用性很強的理論與實踐并舉的課程。該課程是將學(xué)生所學(xué)的化學(xué)與化工基礎(chǔ)知識運用到產(chǎn)品工業(yè)化的實踐中，是當(dāng)代化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)支撐。

在本課程的教學(xué)活動中，我們結(jié)合本院的教學(xué)資源，改變過去“以教師為中心，以教材為中心，以課堂為中心”的傳統(tǒng)觀念，真正樹立“以學(xué)生為中心”的現(xiàn)代教育理念，確立學(xué)生全面發(fā)展的價值取向，對《化工工藝學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、考核方式和教學(xué)組織形式進(jìn)行一體化改革，使教學(xué)活動真正成為學(xué)生由知識變能力，最終具備工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的一個重要途徑，而不只是教學(xué)環(huán)節(jié)中的形式。

1 依據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)，精心篩選課程內(nèi)容

根據(jù)江漢大學(xué)對人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，本專業(yè)旨在培養(yǎng)具有較強的創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。而高校課程與大學(xué)生素質(zhì)具有固有的、內(nèi)在的和必然的對應(yīng)關(guān)系，是高等教育改革與發(fā)展的生命線［2］。

長期以來，學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣于被動式接受教師的傳授，很少去思考一些深層次的問題，如該課程的知識結(jié)構(gòu)和特點、能解決什么問題以及如何解決問題等等，導(dǎo)致學(xué)生只偏重于知識的學(xué)習(xí)和積累，忽略了能力的培養(yǎng)和提高。因此，本課程的教學(xué)目標(biāo)就是使學(xué)生在掌握化學(xué)工程與工藝的基本理論、基本知識，受到科學(xué)研究與工程設(shè)計方法的基本訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，逐步具備創(chuàng)新意識和獨立獲取新知識的能力。

學(xué)生在進(jìn)入本課程的學(xué)習(xí)時，已經(jīng)學(xué)完化工原理、化工熱力學(xué)和反應(yīng)工程原理等方面的知識，也在國內(nèi)不同的化工企業(yè)完成了專業(yè)見習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)，初步了解了主要生產(chǎn)裝置的工作原理和化工生產(chǎn)全過程。雖然學(xué)生對典型的化工單元操作原理和實際應(yīng)用有了一定的認(rèn)識，但仍缺乏對具體生產(chǎn)工藝的全面理解和掌握，迫切需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)化工生產(chǎn)工藝方面的知識，才能更深刻地把握住生產(chǎn)工藝的核心知識和技術(shù)。

經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，筆者采用普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材（面向21世紀(jì)課程教材）——由米鎮(zhèn)濤主編，化學(xué)工業(yè)出版社出版的《化學(xué)工藝學(xué)》。該教材內(nèi)容豐富，知識面廣，注意點面結(jié)合，重點內(nèi)容深入細(xì)致地闡述，注意理論與實際的結(jié)合，每章均有思考題和參考文獻(xiàn)，啟發(fā)思考，便于自學(xué)［3］。該教材非常適用于本科教學(xué)，受到學(xué)生們的普遍認(rèn)同。

根據(jù)該課程教學(xué)大綱的要求，我們對教材中的章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了梳理，將知識和能力分為兩個層面。第一層主要是最基礎(chǔ)的知識和學(xué)習(xí)能力，要求學(xué)生在掌握第2章“化學(xué)工藝基礎(chǔ)知識”的同時，通過剖析典型工藝如：第3章“烴類熱裂解”，逐步養(yǎng)成科學(xué)的思維和方法；第二層是知識和能力的拓展，選擇代表性的“工藝過程”知識作為教改的重心，如第5章“合成氣的生產(chǎn)過程”、第6章“加氫與脫氫過程”和第7章“烴類選擇性氧化”，充分利用各種教學(xué)資源，采取多種教學(xué)方法和手段，教會學(xué)生如何綜合應(yīng)用所學(xué)知識去解決實際生產(chǎn)中存在的問題，以強化學(xué)生的工程意識，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新能力。

2 合理利用資源，統(tǒng)籌設(shè)計教學(xué)方法和手段

鑒于本課程的知識結(jié)構(gòu)特點，適宜采用“滲透型”課程結(jié)構(gòu)，即在理論課程教學(xué)中滲透進(jìn)實踐內(nèi)容，將實踐環(huán)節(jié)融入到理論課程中去。

我們結(jié)合教材內(nèi)容，采用講授、自學(xué)、小組討論、參觀、設(shè)計型作業(yè)和仿真操作等方式，運用“啟發(fā)式、討論式、研究式、案例式”等多種教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生在獲取基礎(chǔ)知識的同時逐步具備工程實踐能力、工程綜合能力及創(chuàng)新能力。

在課堂教學(xué)中，主要采用“案例式和啟發(fā)式”教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會閱讀教材，從用詞（字）、段落大意、知識要點和各科的知識結(jié)構(gòu)及內(nèi)容到章節(jié)的組織等，都進(jìn)行了一定的講解，啟發(fā)學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問題并尋求解決問題的答案，傳授具體的學(xué)習(xí)方法，幫助學(xué)生形成自己的學(xué)習(xí)方式。同時，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容補充與之相關(guān)的最新的知識，如在講解第3章“烴類熱裂解”的過程中，談到裂解氣中含水量不達(dá)標(biāo)時，會給后續(xù)的生產(chǎn)過程帶來危害，即在高壓低溫的條件下，水與烴類化合物形成水烴合物結(jié)晶，堵塞設(shè)備及管道。為了闡明事物有正反兩方面，且結(jié)合目前新興能源的最新動態(tài)，補充了可燃冰的有關(guān)知識，以擴展學(xué)生的知識面，使他們能及時地了解本學(xué)科的新動態(tài)。

對教材中難度適中且屬知識性的內(nèi)容，如6.1“概述”與6.2“加氫、脫氫反應(yīng)的一般規(guī)律”，安排2學(xué)時，適宜安排學(xué)生自學(xué)、小組討論。教師先提出部分思考題供學(xué)生參考，學(xué)生根據(jù)教材內(nèi)容，自擬問題，并通過小組討論自行解決問題，通過發(fā)言，交流學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生歸納發(fā)言內(nèi)容，教師點評，幫助學(xué)生正確理解。大部分學(xué)生認(rèn)為這種學(xué)習(xí)方式讓自己的學(xué)習(xí)變得更加主動和會思考了。

研究性教學(xué)以提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)主動性為核心，以教師指引學(xué)生探究知識為過程，讓學(xué)生能以自己的方式建構(gòu)對知識的理解，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的研究意識、研究能力和創(chuàng)新能力的教學(xué)目標(biāo)［4］。故在分組參觀合成氨模型和乙苯脫氫制苯乙烯實驗裝置前，教師采用“研究式”方式實施教學(xué)，根據(jù)所學(xué)知識，提出了一些問題和解決問題的途徑，啟發(fā)并引導(dǎo)學(xué)生從工程和產(chǎn)品開發(fā)的角度去思考，以此減輕學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。學(xué)生通過課堂講授和查閱文獻(xiàn)，對合成氨工藝和實驗裝置進(jìn)行設(shè)計，然后與實際模型和實驗室實驗裝置進(jìn)行比較，找出異同，寫出小結(jié)。從學(xué)生完成的設(shè)計性作業(yè)中，可以看出部分學(xué)生能充分利用所學(xué)的化學(xué)、物理的理論基礎(chǔ)以及工程知識，借鑒已有的生產(chǎn)實踐和經(jīng)驗，運用推論分析法、功能分析法和形態(tài)分析法來進(jìn)行流程的設(shè)計，比較好地掌握了化工生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計方法，完成了由知識積累向能力轉(zhuǎn)化的學(xué)習(xí)過程。學(xué)生都認(rèn)為在有限的時間內(nèi)，通過自己的充分準(zhǔn)備和小組成員的努力，借助教師的啟發(fā)和解答，使自己對合成氨工藝有了比較深刻的認(rèn)識，也為以后進(jìn)行化工產(chǎn)品的設(shè)計打下了基礎(chǔ)。

學(xué)生自學(xué)能力的高低是判斷該生能否主動地、創(chuàng)造性地進(jìn)行學(xué)習(xí)的重要標(biāo)志。在教學(xué)中，教師有意識地在課堂控制中運用各種策略，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會發(fā)現(xiàn)、學(xué)會探究、學(xué)會創(chuàng)新。如在化工仿真室進(jìn)行輕柴油裂解工藝的仿真操作時，因流程比較復(fù)雜，教師讓學(xué)生結(jié)合課堂知識進(jìn)行分析，或與同學(xué)討論，并觀察采取不同的操作步驟時，會產(chǎn)生怎樣的結(jié)果，從而得出較佳的操作方案，以此培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生們反復(fù)摸索操作，相互之間展開討論，興趣盎然，紛紛要求延時下課。在不影響正常教學(xué)秩序的情況下滿足了學(xué)生的要求，達(dá)到了教學(xué)目的。

3 改革評價方式，構(gòu)建綜合性全程考試的模式

以往在評價學(xué)生的課程成績時，主要以評價學(xué)生掌握課程的知識為主，平時考勤和作業(yè)占30%，試卷考試占70%，使期末一次終結(jié)性考試成為教學(xué)全過程的形成性考核。這種考核機制雖然能在一定程度上反映出教和學(xué)的情況，但不足以全面評價學(xué)生的能力和素質(zhì)，容易使教師重知識的傳授而忽略能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，使學(xué)生陷于平時閑散，考前突擊學(xué)習(xí)，靠死記硬背通過考試的不良環(huán)境中，導(dǎo)致學(xué)生以為考試就是抄書，考后就忘記大部分知識，誤解了考核的目的。這種現(xiàn)象的長期存在，與現(xiàn)行的考核機制的不完善有著緊密的聯(lián)系，只有改革考核機制，變知識考核為知識-能力-素質(zhì)的綜合性考核機制，才能從根本上改變當(dāng)前教與學(xué)的狀況。

因此，在本課程教學(xué)結(jié)束時，我們改變過去單一的學(xué)業(yè)成績評價方式，采用對創(chuàng)新人才綜合素質(zhì)的評價，包括對個體的發(fā)展、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維以及解決實際問題能力的總體評價［5］，即課程考核比例采取試卷（開卷）占50%，知識性作業(yè)占10%。學(xué)生自學(xué)小結(jié)、討論提綱與發(fā)言和記錄共占25%，2次設(shè)計性作業(yè)占10%，化工仿真訓(xùn)練占5%。根據(jù)學(xué)校成績構(gòu)成的設(shè)置情況，將上述各方面的成績進(jìn)行了整合，把知識性作業(yè)與學(xué)生自學(xué)小結(jié)、討論提綱與發(fā)言和記錄的成績歸為平時成績占35%；把2次設(shè)計性作業(yè)和化工仿真訓(xùn)練歸為技術(shù)成績占15%；試卷（開卷）成績占50%。

為了更好地開展教學(xué)改革，讓更多的學(xué)生都能愉快、自主地學(xué)習(xí)，從中獲得知識的積累和能力的提高，同時，也為更好地推動教改工作提供第一手資料和幫助。在教學(xué)的中期，教師給學(xué)生發(fā)放不記名問卷調(diào)查表，到期末時收回調(diào)查表。本班共有33名學(xué)生，回收調(diào)查表30份，回收率為91%。從調(diào)查中可以看出，學(xué)生認(rèn)為大學(xué)的課堂教學(xué)改革是需要且對本課程所選部分內(nèi)容進(jìn)行的課改是可以接受的有22份，占73%；學(xué)習(xí)方式采用教師部分講授，學(xué)生通過自學(xué)或小組合作方式完成部分自學(xué)內(nèi)容的有24份，占80%；對本課程考核方式表示可以接受的有28份，占93%。

以上數(shù)據(jù)表明，學(xué)生對本課程的教改普遍持贊同意見，較多的學(xué)生適應(yīng)了自學(xué)和小組合作的學(xué)習(xí)方式，表示自己能根據(jù)教材的內(nèi)容提出一些問題，并嘗試進(jìn)行分析和解決，同時，認(rèn)為鍛煉了自己的表達(dá)能力，增強了團(tuán)隊意識。

4 結(jié)語

在《化工工藝學(xué)》課程的教學(xué)過程中，采用知識傳輸式與探究式相結(jié)合的教學(xué)模式，實現(xiàn)了教育理念的轉(zhuǎn)變，并對教學(xué)組織形式實施了變革，得到了絕大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)可。將知識、能力和素質(zhì)作為一體，較客觀地評價學(xué)生，建立起該課程綜合性全程考試的模式，被調(diào)查的學(xué)生中，有93%的學(xué)生表示接受此種考核方式。另一方面，從學(xué)生的各種反饋信息中，我們也發(fā)現(xiàn)了目前高校教學(xué)工作中普遍存在的一些問題，如學(xué)生從小學(xué)到大學(xué)，長期處于灌輸式的被動學(xué)習(xí)，其思維簡單且教條；教師容易滿足于知識的傳授，忽略了對學(xué)生能力的培養(yǎng)；在學(xué)生自學(xué)和討論時，個別學(xué)生偷懶；等等，這些不利因素和現(xiàn)象的存在，都會影響到課程教學(xué)活動的開展和效果，是我們在今后的教改工作中，特別需要加以關(guān)注和改進(jìn)的地方。

化工類學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)是一個長期的工作，是一個潛移默化的過程，應(yīng)貫穿于整個化工專業(yè)課的教學(xué)過程中［6］。因此，專業(yè)課任課教師應(yīng)多與學(xué)生交流，了解學(xué)生的思想和思維方式，鼓勵他們參加教改活動，并適度減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，只有讓所有的教育者和被教育者都積極行動起來，才能改變現(xiàn)在的狀況，培養(yǎng)出大批的創(chuàng)新人才，以適應(yīng)社會的需求。

［1］續(xù)京，李宏燕.《化工工藝學(xué)》課程教學(xué)改革的探討［J］.石油化工應(yīng)用，2008（1）：101-102.

［2］張?zhí)┏?，付八?高校課程改革與大學(xué)生素質(zhì)的提高［J］.國家教育行政學(xué)院學(xué)報，2009（4）：10-13.

［3］米鎮(zhèn)濤.化學(xué)工藝學(xué)［M］.2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：10.

［4］孔黎明.淺談化工工藝學(xué)的研究性教學(xué)［J］.高教論壇，2011（1）：87-90.

［5］王璽.如何培養(yǎng)具有時代特色的優(yōu)秀工程師［J］.上海工程技術(shù)大學(xué)教育研究，2008（4）：7-10，20.

［6］邱玉娥，張秀玲.化工工藝學(xué)應(yīng)注重工程素質(zhì)和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)［J］.化學(xué)工程與裝備，2010（5）：167，214-215.