企業(yè)協(xié)同應(yīng)用化學(xué)專業(yè)“化工原理”課程教學(xué)體系的構(gòu)建

郭文宇，李華蘭，唐 杰，陳 英

(綿陽師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，四川綿陽 621000)

0 引言

為了適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，主動融入產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，2015年10月教育部、國家發(fā)展改革委及財政部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見》，指明高校應(yīng)把辦學(xué)思路真正轉(zhuǎn)到服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展上來，轉(zhuǎn)到產(chǎn)教融合、校企合作上來，轉(zhuǎn)到培養(yǎng)應(yīng)用型、技術(shù)技能型人才上來，轉(zhuǎn)到增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力上來；為了進(jìn)一步推動高校轉(zhuǎn)型發(fā)展，2017年12月，國務(wù)院辦公廳頒發(fā)了第95號文件《關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》，指出深化產(chǎn)教融合的主要目標(biāo)是逐步提高行業(yè)企業(yè)參與辦學(xué)程度，全面推行校企協(xié)同育人，形成教育和產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌融合、良性互動的發(fā)展格局.

在這種背景下，我院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)審時度勢的制定了轉(zhuǎn)型發(fā)展時期的培養(yǎng)方案，指明應(yīng)用化學(xué)專業(yè)以立德樹人為根本任務(wù)，以區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會進(jìn)步發(fā)展需要為導(dǎo)向，面向四川，輻射西部，著力培養(yǎng)具有一定的人文社會科學(xué)素養(yǎng)、健康的身心素質(zhì)、較強(qiáng)的社會責(zé)任感、良好的職業(yè)道德，具備一定的社會交往能力和組織管理能力，掌握化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的基本理論、基礎(chǔ)知識和基本技能，具有良好的科學(xué)素養(yǎng)、較強(qiáng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和實踐能力，能在化學(xué)與化工相關(guān)領(lǐng)域從事教育、科學(xué)研究、科學(xué)管理、生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)等方面工作的應(yīng)用型人才.

“化工原理”是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，它在高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理以及四大化學(xué)等基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程之間起著非常重要的橋梁作用，是一門由自然科學(xué)領(lǐng)域向工程技術(shù)領(lǐng)域過渡的入門課程，該課程強(qiáng)調(diào)理論和實際相結(jié)合，為提高學(xué)生分析和解決工程實際問題，培養(yǎng)和分析工程技術(shù)實踐能力等方面起著重要的作用.

校企“協(xié)同”育人，其實質(zhì)就是校企合作教育，將學(xué)校的理論學(xué)習(xí)同企業(yè)的實踐學(xué)習(xí)有機(jī)地結(jié)合在一起，使理論成為實踐的指導(dǎo)，實踐又是理論的發(fā)展及升華.在過去的課程培養(yǎng)體系中，學(xué)生只有在全部修完一門課程甚至幾門課程之后，才有機(jī)會到企業(yè)進(jìn)行實踐或者實習(xí).教學(xué)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的時候非常茫然，甚至有些學(xué)生認(rèn)為這些理論知識在后面的工作中根本沒有用處，導(dǎo)致學(xué)生不愿意用心學(xué)；而在進(jìn)行實踐活動的時候，學(xué)生又早已將已經(jīng)學(xué)過的理論知識遺忘得一干二凈，使企業(yè)實踐或者實習(xí)成為了一種“走秀”的過程.習(xí)總書記2018年在北大師生座談會上指出，學(xué)生在大學(xué)里學(xué)什么、能學(xué)到什么、學(xué)得怎么樣，同大學(xué)人才培養(yǎng)體系密切相關(guān).同樣，想要學(xué)好一門課程，能學(xué)到什么，學(xué)得怎么樣，和這門課程的課程體系也有緊密的聯(lián)系.

1 校企協(xié)同構(gòu)建“化工原理”課程體系

1913年麻省理工學(xué)院的幾位教授研究不同化工行業(yè)中通用的物理操作過程的共性，整理并出版了《PRINCIPLE OF CHEMICAL ENGINEERING》，使得“化工原理”課程成為了一門關(guān)于化學(xué)加工過程的技術(shù)基礎(chǔ)課.經(jīng)過一百多年的發(fā)展，各個高校根據(jù)自己的培養(yǎng)目標(biāo)結(jié)合自身實際對“化工原理”課程體系進(jìn)行改革，以便培養(yǎng)有特色、高層次的各種人才.在高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的新形勢和校企協(xié)同育人的背景下，對化工原理課程體系的構(gòu)建進(jìn)行探討有著重要的意義[1-3].

1.1 “化工原理”課程標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

從行業(yè)、企業(yè)的實際出發(fā)，通過知識、能力、素質(zhì)三位一體培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型人才，化工原理課程應(yīng)以成果導(dǎo)向教育為手段，以O(shè)BE工程教育為理念，以中國工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)為要求，來設(shè)計、構(gòu)建整個課程教學(xué)體系[4-5].

1.2 課程體系構(gòu)建

以“工學(xué)結(jié)合”課程開發(fā)的基本理念為指導(dǎo)，依據(jù)由淺入深、由表及里、由易到難的認(rèn)知心理順序，建立實踐—理論—再實踐—再理論的教學(xué)活動過程，運用工作過程系統(tǒng)化的課程設(shè)計方法，基于工作過程細(xì)化課程內(nèi)容、組織教學(xué)過程.

1.2.1體系設(shè)計 根據(jù)化工原理這一工作任務(wù)對知識和技能的需要，結(jié)合目前學(xué)院的實際情況，對《化工原理》課程教學(xué)體系進(jìn)一步完善，如下圖所示：

圖1 化工原理教學(xué)設(shè)計體系Fig.1 Teaching Designing System of Chemical Engineering Principles

1.2.2 課程內(nèi)容 為了進(jìn)一步根據(jù)工作過程系統(tǒng)化，將“化工原理” 課程分為三大模塊：分動量傳遞、熱量傳遞和物料傳遞，各模塊可以采用連續(xù)教學(xué)或分段教學(xué)兩種方式實施.其中動量傳遞模塊中，又劃分流體流動、流體輸送及流體與固體顆粒間的相對運動3個課題；熱量傳遞又劃分為傳熱和干燥2個課題；物料傳遞劃分為精餾與吸收2個課題共7個課題進(jìn)行.

教學(xué)過程中實驗項目采用理論實踐一體化分課題進(jìn)行教學(xué)；同時以液體流動與輸送、沉降與過濾、傳熱、蒸餾、吸收、干燥、這6個化工操作單元為主，蒸發(fā)、冷凍、萃取、結(jié)晶、膜分離這5個化工操作單元為輔共11 個化工生產(chǎn)的操作單元為載體來設(shè)計教學(xué)情景，且每一主要載體均是一個相對完整的工作過程.

每一模塊教學(xué)完畢后，組織學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行見習(xí)，觀察并學(xué)習(xí)這些理論如何應(yīng)用于工業(yè)實際.同時聘請有經(jīng)驗的企業(yè)工程師到校，結(jié)合化工生產(chǎn)常用設(shè)備的相關(guān)知識，包含每個化工單元操作的簡介、技術(shù)應(yīng)用、操作依據(jù)、設(shè)備構(gòu)造、操作方法、常見故障分析處理等內(nèi)容，同學(xué)生深入交流與探討，盡量在每一模塊教學(xué)中，均能以化工過程單元操作為主線從而培養(yǎng)學(xué)生單元操作的崗位技能和技術(shù)應(yīng)用能力.

1.3 教學(xué)方法

目前，多媒體教學(xué)的普及已經(jīng)接近100%，多媒體集圖文聲像于一身，以其多維化的表現(xiàn)形式，是很多教師上課的首選教學(xué)手段.但是這種教學(xué)方法仍然是以“講-聽”為主，沒有突出以“學(xué)生為本”的教學(xué)過程.這種教學(xué)方法容易使學(xué)生學(xué)完就忘，導(dǎo)致學(xué)生一旦接觸實際工作，必須要重新再學(xué)習(xí)，工作適應(yīng)能力較弱.因此，針對校企協(xié)同辦學(xué)的特點，教學(xué)方法有必要做出一定形式的改進(jìn).

1.3.1 將工程觀點融入每個教學(xué)環(huán)節(jié)中 化工原理是一門典型的工科課程，因此要求教師在教學(xué)活動中，盡可能將工程方法、工程觀點融入在教學(xué)環(huán)節(jié)中.以不同單元操作為載體，將相關(guān)的工程概念、基本理論、工藝操作及評價合理地進(jìn)行整合.本課程教學(xué)內(nèi)容以“應(yīng)用”為主線，強(qiáng)調(diào)理論結(jié)合實踐，著眼于學(xué)生的全面發(fā)展，扎實學(xué)生基礎(chǔ)知識，提高學(xué)生的應(yīng)用技能，進(jìn)一步提升學(xué)生的工程素質(zhì)[6-7].

1.3.2 歸納演繹教學(xué)法的靈活應(yīng)用 歸納和演繹反映了人們認(rèn)識事物兩條方向相反的思維途徑，前者是從個別到一般的思維運動，后者是從一般到個別的思維運動.化工原理課程注重的是工程實際應(yīng)用，通過各個單元操作的知識理論來歸納得出化工原理教學(xué)主線“三傳一反”；再引導(dǎo)學(xué)生通過“三傳一反”與速率定律及其他工程實踐，加強(qiáng)對各個單元操作基本理論及方法進(jìn)行推導(dǎo)演繹，使得學(xué)生對化工原理甚至對化學(xué)工程有了宏觀上的認(rèn)識，并將這種宏觀認(rèn)識轉(zhuǎn)化為各個操作單元的知識點進(jìn)行鞏固學(xué)習(xí)，這種教學(xué)方法將進(jìn)一步扎實學(xué)生的單元基礎(chǔ)知識，強(qiáng)化學(xué)生的工程觀點，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率.

1.3.3 理論與實踐的統(tǒng)一 目前在教學(xué)上，化工原理理論和實驗課程以及實踐課程都是獨立的課程，之間沒有相互的關(guān)聯(lián).在實驗教學(xué)中，又因為實驗場所和實驗設(shè)備的限制，以及考核制度的不合理，使得很多學(xué)生重視理論教學(xué)，輕視實驗課程，操作隨意進(jìn)行，導(dǎo)致實驗過程不規(guī)范，學(xué)生對設(shè)備的認(rèn)識不充分，對數(shù)據(jù)的處理不認(rèn)真.為了進(jìn)一步鞏固和深化學(xué)生的理論知識，提高學(xué)生對化工原理課程實驗實踐教學(xué)的重視，特別增設(shè)了仿真課程，同時將仿真課程作為理論與實踐的過渡課程，形成理論、仿真、實驗的“教-學(xué)-做”一體式教學(xué)模式[8-11].

1.3.4 教學(xué)示例 以課題流體流動教學(xué)為例.這一課題中的基礎(chǔ)知識和基本概念都要求學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺自行預(yù)習(xí).在進(jìn)行雷諾現(xiàn)象、柏努力方程這些知識點教學(xué)時，先是在實驗場地給學(xué)生演示這些實驗現(xiàn)象，要求學(xué)生認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象，認(rèn)真分析老師進(jìn)行操作的每一步驟，然后要求學(xué)生結(jié)合教材、網(wǎng)絡(luò)視頻自我學(xué)習(xí)，梳理知識點，開展翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)，最后再要求學(xué)生自己設(shè)計實驗，動手操作實驗，得出實驗結(jié)論.

進(jìn)行管道阻力教學(xué)時，同樣要求學(xué)生先根據(jù)教材和網(wǎng)絡(luò)視頻預(yù)習(xí)，老師進(jìn)行系統(tǒng)講解后，要求學(xué)生先在仿真實驗室進(jìn)行管道阻力仿真單元練習(xí)，通過仿真練習(xí)，要求學(xué)生掌握管道阻力實驗的原理、步驟、數(shù)據(jù)處理等，最后再要求學(xué)生自己設(shè)計實驗，動手操作實驗，得出實驗結(jié)論.

在整個動量傳遞模塊教學(xué)內(nèi)容完成后，到企業(yè)就管路布置、離心泵選型、安裝等進(jìn)行課堂見習(xí)活動，要求學(xué)生就這一模塊的學(xué)習(xí)體會及見習(xí)感想完成一篇小論文.

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，剛開始給學(xué)生演示實驗時，學(xué)生都只注意觀察各個玻璃管中的現(xiàn)象變化，不認(rèn)真觀察設(shè)備管道布置，流體流動方式，更不注意進(jìn)水口和出水口相對位置，管件、閥門的安裝，甚至忽略了這些實驗的前提條件：穩(wěn)態(tài)流動；在進(jìn)行仿真單元練習(xí)時，很多學(xué)生進(jìn)入仿真都有很大的盲目性，雖然跟著軟件中的步驟一步一步操作，但操作結(jié)束都沒有反應(yīng)過來自己通過仿真操作達(dá)到什么目的等等一系列的問題.隨著課程有序的進(jìn)行，學(xué)生逐漸適應(yīng)了這種教學(xué)方法，在每一次的教學(xué)活動中都能深刻體會到書本中的理論是如何應(yīng)用于實踐操作的，極大鼓舞了同學(xué)的學(xué)習(xí)熱情，提高了自學(xué)能力，培養(yǎng)了學(xué)生的工程素質(zhì).

1.4 考核方式

目前大多數(shù)課程的考核方式強(qiáng)調(diào)結(jié)果考核，即以期末考試為主.但在“化工原理”課程教學(xué)中，為了培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)，將工程觀點融于每一個教學(xué)步驟中，這就要求更多的是考核學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，對學(xué)生日常的學(xué)習(xí)狀態(tài)和效果進(jìn)行評價.

結(jié)合“化工原理”課程內(nèi)容，可以將期末的考試分為三大單元測試，得到的分?jǐn)?shù)加權(quán)平均計入學(xué)生最后的總評成績中.同時，這三大單元測試成績也不是簡單的通過測試試卷來認(rèn)定，而是采用多元化的評價方式，可以結(jié)合學(xué)生平時學(xué)習(xí)態(tài)度，小組論文成績，小論文，實驗設(shè)計，課堂參與度等進(jìn)行綜合評定[12].

2 該課程體系對學(xué)校要求

校企協(xié)同背景下對課程進(jìn)行建設(shè)，對學(xué)校的師資隊伍建設(shè)、教學(xué)活動開展、實踐平臺搭建等各方面提出了新的要求.

2.1 教師隊伍建設(shè)

目前，學(xué)院大部分老師都是理科或者是師范類專業(yè)出身，即便是工科出身的老師，基本上也是從學(xué)校畢業(yè)就進(jìn)入高校任教，沒有任何在企業(yè)、行業(yè)里工作的經(jīng)驗.由于老師本身缺乏實踐經(jīng)驗，就很難指導(dǎo)工科性、實踐性較強(qiáng)的課程，大多數(shù)只能照本宣科.教學(xué)團(tuán)隊的素質(zhì)決定了教學(xué)效果，在學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期，為了進(jìn)一步適應(yīng)企業(yè)、行業(yè)需求，必須加強(qiáng)對教師團(tuán)隊的建設(shè).

2.1.1 引進(jìn)經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員 一般說來，新進(jìn)老師往往是各高校畢業(yè)博士，雖然他們有扎實的理論知識，但是畢竟缺乏實踐經(jīng)驗，在培養(yǎng)學(xué)生的工程意識上，無法高屋建瓴的引導(dǎo)學(xué)生.因此，為改進(jìn)師資結(jié)構(gòu)，應(yīng)該著手引進(jìn)一些經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員來進(jìn)行補(bǔ)充.

2.1.2 派專業(yè)教師掛職鍛煉 為了提高中青年骨干教師的實踐教學(xué)水平，學(xué)校和學(xué)院應(yīng)該鼓勵、要求中青年教師積極到地方企業(yè)、行業(yè)去掛職學(xué)習(xí)，鍛煉實踐能力，在實踐過程中提高教學(xué)經(jīng)驗，尤其是實踐教學(xué)經(jīng)驗.學(xué)校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)的中青年教師作為“雙師型”的典型教師，可以在教學(xué)團(tuán)隊中發(fā)揮骨干作用.

2.2 加強(qiáng)對實踐平臺的建設(shè)

“化工原理”是以典型單元操作為基礎(chǔ)的，實驗教學(xué)中的每個項目都相當(dāng)于化工生產(chǎn)的某個操作單元.這就決定了“化工原理”實驗平臺建設(shè)不能局限在基礎(chǔ)性實驗，綜合性實驗，設(shè)計性實驗等這些層次的項目之中，更多的需要結(jié)合化工過程的發(fā)展，對接企業(yè)行業(yè)的需求，建立化工工程訓(xùn)練中心[13].該中心介于化工專業(yè)教學(xué)和到企業(yè)實習(xí)之間，學(xué)生有了專業(yè)的理論知識后，通過實訓(xùn)中心各種實訓(xùn)裝置，結(jié)合實訓(xùn)仿真軟件，可以增強(qiáng)學(xué)生對化工設(shè)備選擇，設(shè)備布置與管路布置的了解，同時也進(jìn)一步增加了學(xué)生的工程觀念，培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識.

3 結(jié)束語

在應(yīng)用化學(xué)示范專業(yè)建設(shè)中，“化工原理” 課程教學(xué)應(yīng)該緊緊跟隨企業(yè)、行業(yè)的發(fā)展，在深化應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革的基礎(chǔ)上，在企業(yè)的協(xié)助下，對接行業(yè)企業(yè)的要求，促進(jìn)學(xué)生知識，能力，素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，培養(yǎng)出合格的復(fù)合型人才.