以工程能力達(dá)成為導(dǎo)向 構(gòu)建化工專業(yè)優(yōu)質(zhì)教學(xué)平臺(tái)

劉欣梅 楊朝合 李軍 宋春敏 劉會(huì)娥

摘 要：探討了教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)模式改革、課程資源建設(shè)等在學(xué)生工程能力達(dá)成中的支撐作用，重點(diǎn)闡述了提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的多課程協(xié)同案例教學(xué)法和基于工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)類課程體系的實(shí)施策略。

關(guān)鍵詞：化工專業(yè)；教學(xué)平臺(tái)；能力達(dá)成；課程建設(shè)；課程資源；教學(xué)模式；雙一流

人才培養(yǎng)是大學(xué)的首要職能，離開了人才培養(yǎng)，大學(xué)則無所謂大學(xué)。“雙一流”建設(shè)最重要的是一流本科建設(shè)[1]，一流本科教育是“雙一流”建設(shè)的重要內(nèi)涵[2]。一流的本科教育意味著一流的人才培養(yǎng)質(zhì)量，人才培養(yǎng)質(zhì)量的高低在很大程度上是通過畢業(yè)生的能力達(dá)成度體現(xiàn)的。在影響學(xué)生能力達(dá)成的諸要素中，課程建設(shè)質(zhì)量是最基本、最主要的要素。因?yàn)檎n程是人才培養(yǎng)過程中最基本的單元，是各類教學(xué)活動(dòng)得以組織、實(shí)施的載體；任何形式的教育教學(xué)改革大多都有具體的某一課程來保證學(xué)生的能力達(dá)成。因此，建設(shè)一流的本科教育必須有一流的課程作為有力的支撐和保障。

化工類專業(yè)是通用型過程工程專業(yè)，也是與高新科技密切相關(guān)的工科專業(yè)?？萍嫉娜招略庐?、人們對化工產(chǎn)品需求的多元化以及化工過程的復(fù)雜性，要求化工專業(yè)的學(xué)生應(yīng)具備較高的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，特別是解決復(fù)雜工程問題的能力，但傳統(tǒng)教學(xué)方法和教學(xué)資源等的局限性造成學(xué)生的能力達(dá)成度普遍較低。為提升學(xué)生的工程能力，我校的化學(xué)工程與工藝專業(yè)以學(xué)生能力達(dá)成為導(dǎo)向，以課程建設(shè)為載體，將搭建優(yōu)質(zhì)教學(xué)平臺(tái)作為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心任務(wù)，在課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)模式改革和課程資源建設(shè)等方面取得了顯著成效。

一、以教育教學(xué)素養(yǎng)提升為抓手，建設(shè)優(yōu)質(zhì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)

一流大學(xué)是一流教師和學(xué)生的共同體[3]，教師教育教學(xué)素養(yǎng)的優(yōu)劣關(guān)系到學(xué)生能力達(dá)成度的高低。在長期的專業(yè)建設(shè)中，化學(xué)工程與工藝專業(yè)傳承優(yōu)良?xì)v史傳統(tǒng)，高度重視教師教育教學(xué)素養(yǎng)的提升。在課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)中，充分利用國家火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)石大科技、石大勝華等校辦企業(yè)的人力資源，將校辦企業(yè)的專家納入專業(yè)教師隊(duì)伍。依托校企雙方的良好合作基礎(chǔ)，堅(jiān)持選派教師深入企業(yè)進(jìn)行不少于半年的實(shí)踐鍛煉，豐富現(xiàn)場實(shí)踐知識(shí)。按照校企雙方“需求導(dǎo)向、分類指導(dǎo)、協(xié)同創(chuàng)新、深度融合”的基本原則，通過系列的內(nèi)外結(jié)合、優(yōu)勢互補(bǔ)的工作策略，建立了完善的校企協(xié)同培養(yǎng)機(jī)制。激勵(lì)企業(yè)教師全程參與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和理論課程部分內(nèi)容的講授，彌補(bǔ)校內(nèi)教師隊(duì)伍工程能力弱化的不足，為學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供了有效保障。

每個(gè)課程團(tuán)隊(duì)都確立了課程負(fù)責(zé)人領(lǐng)導(dǎo)下的課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)目標(biāo)，在團(tuán)隊(duì)建設(shè)中關(guān)注團(tuán)隊(duì)成員的年齡梯度、學(xué)緣結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和專業(yè)特長。以青年教師培養(yǎng)為重點(diǎn)，構(gòu)建了“以理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐鍛煉相結(jié)合、過關(guān)考核與后續(xù)提升相結(jié)合為原則，以助教鍛煉、試講過關(guān)、工程實(shí)踐培訓(xùn)、團(tuán)隊(duì)幫扶、團(tuán)隊(duì)跟蹤為過程，以提升教育教學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)”的青年教師培養(yǎng)體系。充分發(fā)揮老教師的引領(lǐng)示范作用，幫助青年教師站上講臺(tái)、站好講臺(tái)、站穩(wěn)講臺(tái)。

通過責(zé)任人、校企團(tuán)隊(duì)成員協(xié)同發(fā)展、優(yōu)勢互補(bǔ)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)模式，提升了教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教育教學(xué)素養(yǎng)。目前，已建成“化學(xué)工程實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)”等山東省優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)和“石油煉制工程”等全國石油與化工行業(yè)優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。優(yōu)質(zhì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建立為學(xué)生各種能力的達(dá)成提供了保障。

二、以能力達(dá)成為導(dǎo)向，構(gòu)建優(yōu)質(zhì)的課程教學(xué)模式

人才培養(yǎng)的核心環(huán)節(jié)是教學(xué)過程[4]。教育教學(xué)方法是培養(yǎng)高質(zhì)量人才的關(guān)鍵，深化本科教育教學(xué)改革可以為“雙一流”建設(shè)營造良好的學(xué)術(shù)生態(tài)環(huán)境[2]，助推學(xué)生的能力達(dá)成。各課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)踐行以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，以學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo)，注重學(xué)思結(jié)合、知行統(tǒng)一、因材施教，針對教學(xué)環(huán)節(jié)和課程性質(zhì)的差異，全面開展課程教學(xué)模式改革，全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、主動(dòng)探究。

1.理論課程

課堂理論教學(xué)是學(xué)生獲取知識(shí)、培養(yǎng)能力的重要環(huán)節(jié)，科學(xué)的教學(xué)方法能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，達(dá)到事半功倍的作用。本專業(yè)以學(xué)生為中心，采用協(xié)同案例教學(xué)法和研究性教學(xué)法，提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力和創(chuàng)新能力。

（1）協(xié)同案例教學(xué)法。傳統(tǒng)的案例式教學(xué)法對培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和工程實(shí)踐能力具有很好的作用，但傳統(tǒng)的案例教學(xué)大多以知識(shí)點(diǎn)為引導(dǎo)，不同課程采用不同的工程案例，學(xué)生接受的是某一案例內(nèi)含的孤立知識(shí)點(diǎn)，導(dǎo)致專業(yè)知識(shí)體系的碎片化，使得學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力顯著不足。為解決傳統(tǒng)案例教學(xué)法的局限性，設(shè)計(jì)了以工程項(xiàng)目引導(dǎo)的協(xié)同案例教學(xué)法。該教學(xué)法是將專業(yè)核心基礎(chǔ)課和專業(yè)課統(tǒng)一規(guī)劃，在不同課程中采用同一工程案例，講解這一案例中在所授課程的知識(shí)點(diǎn)。圖1介紹了協(xié)同案例教學(xué)法的設(shè)計(jì)思路，圖2顯示了其中的一個(gè)教學(xué)案例。

為實(shí)現(xiàn)多課程協(xié)同案例教學(xué)法，以省級(jí)聯(lián)合精品課程建設(shè)為契機(jī)，共建專業(yè)核心課程聯(lián)合資源，設(shè)計(jì)“協(xié)同案例”，建立協(xié)同案例庫，使學(xué)生在協(xié)同案例中運(yùn)用不同課程中所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)解決化工過程的復(fù)雜問題，由此強(qiáng)化他們的工程概念，認(rèn)識(shí)工藝過程的復(fù)雜性，并逐步提升解決復(fù)雜工程問題的能力。此外，通過網(wǎng)絡(luò)課程資源拓展課堂教學(xué)內(nèi)容，在對網(wǎng)絡(luò)資源的使用過程中提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和終身學(xué)習(xí)能力。協(xié)同案例教學(xué)法的實(shí)施和多課程網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合資源的建立，避免了單一課程資源和基于孤立知識(shí)點(diǎn)的案例教學(xué)導(dǎo)致學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力差的現(xiàn)象。

（2）研究性教學(xué)法。提升創(chuàng)新能力，需要在教學(xué)方法上以教學(xué)相長的研究式替代灌輸式，學(xué)習(xí)方法上則以復(fù)制、記憶為主轉(zhuǎn)向以研究、創(chuàng)新為主。在每門課程中，使學(xué)生充分意識(shí)和體驗(yàn)到自己在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位。教師在授課過程中注意引導(dǎo)學(xué)生去探究問題，創(chuàng)設(shè)情景，將知識(shí)鮮活化，鼓勵(lì)學(xué)生帶著疑問去搜尋資料、查找答案，在探究問題的過程中加深對基本概念與基本理論的認(rèn)識(shí)和理解，掌握問題的深層次內(nèi)涵。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對創(chuàng)設(shè)問題的特點(diǎn)，學(xué)生以個(gè)人或團(tuán)隊(duì)的形式完成調(diào)研報(bào)告，或進(jìn)行課堂展示。有些知識(shí)點(diǎn)可以開展課堂討論，在討論過程中激勵(lì)學(xué)生以所學(xué)理論為基礎(chǔ)，進(jìn)行發(fā)散和創(chuàng)新思考，在課堂上教師盡自己所能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提升其創(chuàng)新能力。

此外，學(xué)校鼓勵(lì)教師根據(jù)自己的科研方向和學(xué)生的個(gè)人需求，讓學(xué)生參與自己的科研課題中；并設(shè)立校級(jí)研究性課程教改項(xiàng)目，建立了33個(gè)現(xiàn)代化的多媒體研討型教室，在教學(xué)樓內(nèi)設(shè)置了無線網(wǎng)、打印機(jī)、電子閱覽器等。諸多措施的實(shí)施為研究性教學(xué)的開展提供了有力支撐。

2.實(shí)踐課程

實(shí)踐教學(xué)是理論教學(xué)的延續(xù)、擴(kuò)展和深化，是理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動(dòng)手能力的重要平臺(tái)，是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新工程人才的重要環(huán)節(jié)[5]。因此，構(gòu)建科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)模式對于提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力和創(chuàng)新能力尤為重要。

（1）設(shè)計(jì)類課程。構(gòu)建了CDIO視閾下設(shè)計(jì)類課程協(xié)同教學(xué)模式，提升學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和解決復(fù)雜工程問題的能力。以工程設(shè)計(jì)類核心課程及相關(guān)基礎(chǔ)課、實(shí)踐課為基礎(chǔ)，以化工過程實(shí)驗(yàn)大賽、化工設(shè)計(jì)大賽和化工安全設(shè)計(jì)大賽等為抓手，打通化工原理課程設(shè)計(jì)、化工設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，建立了點(diǎn)面結(jié)合、長程統(tǒng)一、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的工程設(shè)計(jì)教學(xué)體系，使學(xué)生在培養(yǎng)期內(nèi)針對一個(gè)工程項(xiàng)目展開構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行，實(shí)施路徑圖見圖3。

設(shè)計(jì)類課程協(xié)同教學(xué)的模式實(shí)現(xiàn)了階段設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)的有效結(jié)合，加強(qiáng)了設(shè)計(jì)內(nèi)容的系統(tǒng)性、綜合性和規(guī)范性，設(shè)計(jì)深度由初步設(shè)計(jì)階段拓展到施工圖設(shè)計(jì)階段；在任務(wù)實(shí)施過程中校企教師協(xié)同教學(xué)，學(xué)生則采用團(tuán)隊(duì)協(xié)作。因?yàn)樵谂囵B(yǎng)期內(nèi)基于同一個(gè)工程項(xiàng)目，開展設(shè)備設(shè)計(jì)、工藝方案設(shè)計(jì)、配管設(shè)計(jì)、能量和環(huán)境評(píng)價(jià)等，最終完成對一套生產(chǎn)裝置的初步設(shè)計(jì)，所以該教學(xué)模式不僅培養(yǎng)了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，而且提升了他們解決復(fù)雜工程問題的能力。由此，基于工程項(xiàng)目，點(diǎn)面結(jié)合、長程統(tǒng)一的設(shè)計(jì)類課程體系的構(gòu)建，避免了階段設(shè)計(jì)和工藝過程脫節(jié)，將知識(shí)孤立和碎片化，造成學(xué)生發(fā)現(xiàn)和綜合分析問題能力差和工程設(shè)計(jì)能力弱化的現(xiàn)象。

（2）生產(chǎn)實(shí)習(xí)。在長期的探索和研究過程中，建立了基于任務(wù)的校內(nèi)沙盤觀摩—企業(yè)現(xiàn)場實(shí)習(xí)—校內(nèi)模擬仿真—中試裝置實(shí)訓(xùn)“四位一體”的階段化、遞進(jìn)式的生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)模式。每個(gè)環(huán)節(jié)在實(shí)施過程中都設(shè)定任務(wù)，由學(xué)生獨(dú)立或協(xié)作完成。學(xué)生在現(xiàn)場實(shí)習(xí)過程中，校企教師協(xié)同指導(dǎo)，企業(yè)教師關(guān)注現(xiàn)場工藝，且給學(xué)生布置來自現(xiàn)場的實(shí)際問題，學(xué)生可獨(dú)立或團(tuán)隊(duì)合作完成；校內(nèi)教師給予理論指導(dǎo)；在指導(dǎo)教師中除了化工工藝的教師，還選派了一名過程裝備與控制工程的教師，給予學(xué)生在設(shè)備方面的指導(dǎo)。為增強(qiáng)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的時(shí)效性，加大過程監(jiān)控，考核方式采用班組問題式互查、教師現(xiàn)場階段考核和最終考核等多元化方式。最終依托基于任務(wù)的“四位一體”的生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)體系和多元化的考核模式，強(qiáng)化了學(xué)生的工程實(shí)踐能力，解決了過去實(shí)踐教學(xué)模式和考核模式單一導(dǎo)致生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)效性差的問題。

課程的教學(xué)模式改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，顯著提升了他們解決復(fù)雜工程問題的能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。在2011—2016年間的全國化工設(shè)計(jì)大賽中，每屆學(xué)生都獲得大賽特等獎(jiǎng)或一等獎(jiǎng)；在歷屆全國化工安全設(shè)計(jì)大賽中獲得第一名或金獎(jiǎng)，在2015年全國挑戰(zhàn)杯大賽中獲得二等獎(jiǎng)。

三、以強(qiáng)化學(xué)生能力達(dá)成為目標(biāo)，建設(shè)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源

1.理論課程資源

教材是課程資源建設(shè)的主要載體和重要因素，高素質(zhì)工程人才的培養(yǎng)離不開優(yōu)秀教材。學(xué)校鼓勵(lì)以課程團(tuán)隊(duì)為單位，積極組織力量編寫反映專業(yè)特色的教材。目前化學(xué)工程與工藝專業(yè)已出版了以《石油煉制工程》為核心的系列教材，具備了完整的從理論到實(shí)踐的教材體系，為專業(yè)的特色發(fā)展和學(xué)生的特色培養(yǎng)奠立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

信息技術(shù)的發(fā)展為學(xué)生提供了更加開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生的學(xué)習(xí)不再受時(shí)間和空間限制。因此，課程網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)對于實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)和教學(xué)的深度融合非常關(guān)鍵。目前，專業(yè)必修課都建有課程網(wǎng)站，網(wǎng)站中除提供了教材、教學(xué)大綱、課件、作業(yè)、教學(xué)錄像等基本資源外，還建設(shè)了案例庫、專題講座、現(xiàn)場工藝實(shí)景等拓展資源。

2.實(shí)踐教學(xué)資源

在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，堅(jiān)持“以實(shí)為體、以虛強(qiáng)實(shí)、能實(shí)不虛、虛實(shí)結(jié)合”的原則，按照“校內(nèi)訓(xùn)練工程化、工程訓(xùn)練綜合化、抽象原理具體化、危險(xiǎn)實(shí)習(xí)安全化”的思路，強(qiáng)化仿真實(shí)驗(yàn)中心和工程訓(xùn)練中心的建設(shè)。其中，仿真實(shí)驗(yàn)中心依托虛擬現(xiàn)實(shí)、仿真裝備與多媒體技術(shù)，融合多種互動(dòng)硬件與數(shù)據(jù)庫，可以對石油化工工藝流程的各個(gè)真實(shí)環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬仿真，將不可視的場景形成安全操作的二維或三維虛擬場景，實(shí)現(xiàn)對作業(yè)崗位職能及工藝的可視化模擬。同時(shí)，采用實(shí)物仿真裝備和實(shí)訓(xùn)軟件的混合體系架構(gòu)，將石油化工裝備按一定比例制作，具備真實(shí)裝備所具有的相關(guān)結(jié)構(gòu)、功能，通過學(xué)生親身操作和虛擬軟件過程功能的系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)操作者與仿真裝備、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的有效真實(shí)互動(dòng)?，F(xiàn)在，仿真實(shí)驗(yàn)中心已建立了石油化工工藝、單元操作、工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)場實(shí)踐等四個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊。此外，通過與實(shí)習(xí)基地的通力合作，學(xué)生可以在企業(yè)完成為期四周的現(xiàn)場實(shí)習(xí)任務(wù)，在實(shí)習(xí)過程中學(xué)生與企業(yè)職工遵循相同的作息制度，期間可以深入裝置爬塔器、跑流程。

經(jīng)過多年的努力，化學(xué)工程與工藝專業(yè)建成了國家級(jí)“化工和過程裝備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心”和國家級(jí)“中國石化齊魯石油化工公司工程實(shí)踐教育中心”。兩個(gè)中心在人才培養(yǎng)中的優(yōu)勢凸顯，不僅滿足我校學(xué)生的實(shí)習(xí)和實(shí)驗(yàn)需求，還為香港科技大學(xué)、華東理工大學(xué)、中國石油大學(xué)（北京）等高校的學(xué)生提供了實(shí)習(xí)和實(shí)驗(yàn)場所，為強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力和解決復(fù)雜工程問題的能力提供了強(qiáng)有力的支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘懋元. 建設(shè)一流本科 全面統(tǒng)籌推進(jìn)[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2016（6）：4-5.

[2] 鐘秉林，方芳. 一流本科教育是“雙一流”建設(shè)的重要內(nèi)涵[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2016（4）：4-8.

[3] 胡海巖. 三把“尺子”丈量“一流”[J]. 中國高等教育，2017（3）：15-17.

[4] 洪大用. 在“雙一流”建設(shè)中大力加強(qiáng)本科人才培養(yǎng)[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2016（4）：9-16.

[5] 李艷霞，張紅光，劉中良，等. 構(gòu)建新能源科學(xué)與工程專業(yè)開放性實(shí)踐教學(xué)體系[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014，31（2）：151-153.

[責(zé)任編輯：余大品]