基于新舊動能轉(zhuǎn)換的化工類課程教學(xué)改革初探

李 倩，李 平，牟宗剛，彭翠娜，齊 蕾，姜占坤

(濟南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，山東 濟南 250022)

2018年2月，山東省新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程實施計劃發(fā)布，提出：“加快新舊動能轉(zhuǎn)換，是我省在決勝全面建成小康社會、開啟全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家新征程中走在前列的重要戰(zhàn)略部署，既是重大機遇，也是重大責(zé)任，更是重大挑戰(zhàn)”。同時提出了目前存在的重要問題：科研成果轉(zhuǎn)化率偏低、自主創(chuàng)新能力亟待提高。所以創(chuàng)新能力的增強成為了我省經(jīng)濟發(fā)展的主要目標。

“沒有化工，就不可能建立現(xiàn)代的工業(yè)”?；ぜ夹g(shù)的進展對于整個經(jīng)濟的發(fā)展和變革起著決定性的作用。如何培養(yǎng)出具有較高自主創(chuàng)新能力的當代大學(xué)生，是現(xiàn)階段化工專業(yè)的首要任務(wù)。立即改變師資隊伍的知識結(jié)構(gòu)、學(xué)緣結(jié)構(gòu)和工程能力是不可能的。所以亟待需要我們精準聚焦新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程人才需求，從現(xiàn)有的教學(xué)條件出發(fā)，對化工類課程教學(xué)進行改革，以適應(yīng)不斷提高的創(chuàng)新目標。擬進行的探索與實踐如下：

1 以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標的課程體系建設(shè)

(1)引入新舊動能轉(zhuǎn)換新元素完善化工類課程建設(shè)模式

我省新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程實施計劃將納米材料、智能材料、功能塑料等高端化工產(chǎn)品列入急需發(fā)展的新元素。我們可將其引入化工專業(yè)課程內(nèi)容設(shè)計中以完善化工類課程建設(shè)模式。在實際的實施過程中，需修訂相應(yīng)課程的教學(xué)大綱以增加新的教學(xué)內(nèi)容，具體擬實施情況如下：

納米材料：在《催化原理與技術(shù)》的課程建設(shè)中，增加納米材料的相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合最近的文獻和專利技術(shù)，從納米材料的制備、表征測試和催化活性評價等方面進行講解，增強學(xué)生的前沿意識，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維。在《波譜分析》的課程教學(xué)中，增加納米材料的紅外光譜分析、紫外拉曼光譜分析等，使同學(xué)們掌握先進納米材料的微觀物理化學(xué)性質(zhì)，增強理論認知水平。

智能材料：智能材料有七大功能，即：傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應(yīng)功能、自診斷能力、自修復(fù)能力和自適應(yīng)能力，這與《分離科學(xué)與工程》、《化學(xué)反應(yīng)工程》的教學(xué)過程有很好的契合點，通過將傳感器或敏感元件與化工過程控制相結(jié)合，同學(xué)們可接觸到傳統(tǒng)材料以外的高精尖產(chǎn)業(yè)。

功能塑料：在設(shè)計《精細化學(xué)品工藝學(xué)》和《有機合成單元反應(yīng)》的教學(xué)內(nèi)容時，可偏重考察塑料的功能性，如新型增塑劑、塑料阻燃劑、塑料熱穩(wěn)定劑的合成反應(yīng)及合成工藝，拓展學(xué)生的創(chuàng)新研發(fā)思維。

(2) 以創(chuàng)新精神構(gòu)建在線開放課程服務(wù)體系

隨著科技的不斷進步，教學(xué)信息化手段也在向多元化方向發(fā)展，其中，在線課程的建設(shè)可為線上、線下混合式教學(xué)打下堅實的基礎(chǔ)。該部分工作擬在上述化工類課程建設(shè)模式完善后的基礎(chǔ)上進行展開。教學(xué)流程分為課前準備階段、教學(xué)實施階段和總結(jié)評價階段，具體實施時主要分為以下幾個部分：

①選取建設(shè)課程：首先進行課前分析，包括教的分析和學(xué)的分析。教的分析主要針對社會需求分析和教學(xué)內(nèi)容分析。通過對山東省新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程實施計劃的需求進行分析，我們需要擴充前沿新材料的教學(xué)內(nèi)容；學(xué)的分析包括學(xué)生學(xué)習(xí)動機分析、興趣點分析和認知狀態(tài)分析等。而我們通過對化學(xué)工程與工藝本科生目前現(xiàn)狀分析以后發(fā)現(xiàn)，學(xué)生明顯存在學(xué)習(xí)能動性不足、缺乏創(chuàng)新思維等問題。綜合這兩個方面，我們擬選擇與新材料密切結(jié)合、且易激發(fā)學(xué)生思考能動性的化工類課程進行建設(shè)，如《催化原理與技術(shù)》、《精細化學(xué)品工藝學(xué)》等。

②教學(xué)設(shè)計階段：由于《催化原理與技術(shù)》、《精細化學(xué)品工藝學(xué)》等課程專業(yè)性較強，擬采用線上、線下混合式教學(xué)的方式進行。將線下的教學(xué)內(nèi)容根據(jù)邏輯性和系統(tǒng)性整理成若干段次，段次之間既相互獨立又保持一定的連續(xù)性。以《催化原理與技術(shù)》的教學(xué)設(shè)計為例，可以按照催化劑(含前沿新材料)的理解、催化作用的特征、催化劑的制備、催化劑的物性結(jié)構(gòu)表征、催化劑的本體性質(zhì)表征、催化劑的表面性質(zhì)表征、催化劑的顆粒性質(zhì)測試、催化劑的失活、催化劑的再生等教學(xué)內(nèi)容進行分段整理，并在每個段次開始之前以情景代入，進行問題導(dǎo)向式學(xué)習(xí)，層層推進，最后段次結(jié)束時回答情景問題，遙相呼應(yīng)，使同學(xué)們系統(tǒng)并邏輯性地學(xué)習(xí)每一段次的內(nèi)容。

③視頻拍攝制作：由于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)者大都是利用碎片化時間進行學(xué)習(xí)，以致很難保持高度的精神集中和長時間的注意力，所以每節(jié)視頻時間設(shè)置為15分鐘，為了保證教學(xué)的趣味性和生動性，視頻中需輔以圖片、動畫等多種多媒體形式，且視頻資源應(yīng)提供下載功能。視頻內(nèi)容應(yīng)與上述教學(xué)設(shè)計段次保持一致，使得同學(xué)們可以提前學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計的內(nèi)容，帶著問題去觀看視頻，大大激發(fā)他們的思考能動性和創(chuàng)新思維。

④教學(xué)應(yīng)用階段：為了檢驗在線課程建設(shè)的效果，需對其進行評價，并同時考察學(xué)生的線上學(xué)習(xí)能力。為了達到更好的實施效果，在線課程開始前應(yīng)向?qū)W生提供教案。內(nèi)容包括：課程主題、學(xué)習(xí)的重點與難點、學(xué)習(xí)方法推薦、思考題和小測驗等。在線下教學(xué)過程中應(yīng)及時對學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況進行抽查

和檢驗等，并對學(xué)生的學(xué)習(xí)進程及效果進行詳細的記載，以此作為平時成績評定的客觀依據(jù)，從而，達到線上、線下混合式教學(xué)的目的。

2 基于加強學(xué)生工程創(chuàng)新意識的實踐教學(xué)建設(shè)

在對山東新舊動能轉(zhuǎn)換“十強”產(chǎn)業(yè)解析中發(fā)現(xiàn)，山東化工企業(yè)存在創(chuàng)新能力仍顯不足、安全環(huán)保壓力較大等發(fā)展瓶頸，針對這些問題，在化工類課程改革的探索和實踐中，應(yīng)有意識地加強實踐教學(xué)建設(shè)，并加入安全環(huán)保材料設(shè)計和開發(fā)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以增強學(xué)生的工程創(chuàng)新意識。

(1)借助山東省氟化學(xué)化工材料重點實驗室平臺進行強氟硅材料、新型聚氨酯和燃料電池的實踐教學(xué)

在《山東省新材料產(chǎn)業(yè)“1351”工程實施方案(2018-2020年)》中提出，為認真落實我省新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程戰(zhàn)略部署，加快新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以山東省氟化學(xué)化工材料重點實驗室為依托，應(yīng)大力發(fā)展以新環(huán)保、新材料、新能源為核心產(chǎn)業(yè)的氟硅新材料等特色產(chǎn)業(yè)。

在這一思想的引導(dǎo)下，我們擬展開如強氟硅材料、新型聚氨酯、燃料電池等特色材料的主題講座，運用學(xué)生熟悉的知識和事物作為引入點，結(jié)合最新的行業(yè)發(fā)展前景和最新發(fā)表的文獻進行講解。該過程中重要的目標是在講課中啟發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生在已有認知的基礎(chǔ)上展開新的知識并建立新的思維方式。然后，通過認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)或畢業(yè)實習(xí)環(huán)節(jié)，為學(xué)生提供進入山東省氟化學(xué)化工材料重點實驗室平臺實踐的機會，從而可以直觀地接觸強氟硅材料、新型聚氨酯、燃料電池的研制。另外，通過這種方式，可以讓同學(xué)們更加直接地認識到創(chuàng)新意識在實驗室研究中的重要作用，為進一步中試和工業(yè)化做好前期工作，以更好地服務(wù)于我省新舊動能轉(zhuǎn)換的需要。

(2)依托國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目平臺進行功能性食品、醫(yī)用化妝品和保健醫(yī)藥的仿真合成

虛擬仿真實驗教學(xué)具有虛、實結(jié)合的特點，可將學(xué)生實習(xí)、虛擬仿真訓(xùn)練及化工單元操作實訓(xùn)三者有機交融，實現(xiàn)實踐資源全覆蓋，從而打破時間和空間的雙重限制，不僅保證學(xué)生可以得到最大程度的綜合訓(xùn)練，還可免除部分實驗帶來的潛在危險性。同時，結(jié)合山東省新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程實施計劃的目標，可以在該平臺上進行某些功能性食品、醫(yī)用化妝品和保健醫(yī)藥的仿真實驗，增大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

通過這些探索與實踐，旨在使同學(xué)們接觸到傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)以外的高端領(lǐng)域，激發(fā)創(chuàng)新意識，讓同學(xué)們真正地理解“知識就是生產(chǎn)力”，不僅適應(yīng)我省新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程實施計劃的需要，還能為高校化工專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)貢獻一些力量。