新工科背景下《煤化工技術(shù)》課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐＊

（貴州民族大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550000）

教育部在2016年研討工程教育改革時(shí)首次提出“新工科”，新工科以應(yīng)對(duì)變化、塑造未來(lái)為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[1]。

新工科背景下的專業(yè)培養(yǎng)模式及課程改革層出不窮[2]，貴州民族大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行升級(jí)，融合新工科建設(shè)理念，以專業(yè)核心課程改革為基礎(chǔ)，逐步探索新工科背景下化工專業(yè)課程建設(shè)思路與方法，形成以《煤化工技術(shù)》課程為基本改革試點(diǎn)課程，其他課程陸續(xù)進(jìn)行的改革模式，逐步進(jìn)行新工科理念的滲透與建設(shè)。該課程的建設(shè)以面向全體學(xué)生，優(yōu)化人才培養(yǎng)全過(guò)程，關(guān)注人才培養(yǎng)成效和學(xué)習(xí)成果，強(qiáng)化學(xué)生工程倫理意識(shí)、職業(yè)道德和職業(yè)規(guī)范，持續(xù)提升工程人才培養(yǎng)水平為目標(biāo)。通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)室開放、虛擬仿真與實(shí)體實(shí)驗(yàn)相結(jié)合等幾個(gè)方面進(jìn)行，《煤化工技術(shù)》課程改革思想及教學(xué)實(shí)踐總結(jié)為以下幾點(diǎn)。

一、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，使與本地資源特色及人才需求相結(jié)合

以貴州省煤化工企業(yè)需求為導(dǎo)向，設(shè)定教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程體系。傳統(tǒng)的《煤化工工藝學(xué)》課程內(nèi)容廣泛，考慮到學(xué)院《煤化工技術(shù)》課程總學(xué)時(shí)32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)24學(xué)時(shí)，針對(duì)《煤化工技術(shù)》課程課時(shí)量有限，學(xué)習(xí)深度不夠，實(shí)習(xí)多以參觀工業(yè)生產(chǎn)為主等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)貴州省煤化工企業(yè)調(diào)研，結(jié)合國(guó)家環(huán)保方面的政策方針，確定教學(xué)內(nèi)容以煤炭氣化技術(shù)、煤氣凈化技術(shù)、甲醇合成及精制、煤炭直接液化以及煤化工安全與環(huán)保等為主，重點(diǎn)講解各個(gè)工作過(guò)程的基本原理、典型設(shè)備結(jié)構(gòu)及工藝操作、工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)等。通過(guò)課程內(nèi)容的改革，學(xué)生能夠在有限的課時(shí)內(nèi)重點(diǎn)深入學(xué)習(xí)現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)的主要原理、工藝流程、主要設(shè)備操作及工藝參數(shù)等。

二、充分挖掘現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)條件，使課程與實(shí)驗(yàn)、理論與實(shí)踐相結(jié)合

由于煤化工生產(chǎn)設(shè)備投資大，生產(chǎn)過(guò)程中涉及高溫高壓操作，相關(guān)實(shí)訓(xùn)在實(shí)驗(yàn)室中難以進(jìn)行。針對(duì)所選定的課程內(nèi)容，結(jié)合相應(yīng)的虛擬仿真軟件完成典型工藝設(shè)備的實(shí)驗(yàn)操作。通過(guò)軟件的3D界面可以了解煤化工企業(yè)整體布置及不同工段之間的關(guān)系，可以對(duì)常用的化工設(shè)備如：德士古氣化爐、換熱器、航天爐、離心泵、合成塔等進(jìn)行拆裝。學(xué)生可以單獨(dú)操作，也可以組隊(duì)進(jìn)行操作，通過(guò)角色扮演可以鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在2D界面的DCS中可以進(jìn)行工藝模擬及控制操作，整個(gè)過(guò)程完全依照工業(yè)生產(chǎn)中的步驟及控制要求進(jìn)行，可以使實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)過(guò)程對(duì)接。當(dāng)學(xué)生能夠較好地掌握實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)實(shí)驗(yàn)后，在生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)再對(duì)煤化工生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，由企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行更深入地講解及演練，可使理論與實(shí)踐更好的對(duì)接，進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合能力。

三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室開放程度，通過(guò)典型設(shè)備及工藝的模型制作提高學(xué)習(xí)興趣

由于受課時(shí)限制，僅僅利用課堂上的時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室開放管理，虛擬仿真及相關(guān)實(shí)驗(yàn)室工作日每天開放四小時(shí)，周末全天開放，由負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)教師及實(shí)驗(yàn)助理利用課外時(shí)間輔導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，負(fù)責(zé)解答過(guò)程中的各種問(wèn)題。此外，還通過(guò)高年級(jí)帶低年級(jí)，舉辦實(shí)驗(yàn)技能大賽等方式提高學(xué)生的參與度及學(xué)習(xí)興趣。

對(duì)于煤化工生產(chǎn)中的典型設(shè)備（氣化爐噴嘴、換熱器等），鼓勵(lì)學(xué)生利用各種廢棄材料如泡沫塑料、紙箱、飲料瓶、吸管等分組制作模型，老師對(duì)學(xué)生給予一定的指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生做的模型進(jìn)行點(diǎn)評(píng)及反復(fù)修改，盡量使結(jié)構(gòu)、比例及外形接近生產(chǎn)實(shí)際設(shè)備，在該過(guò)程中同學(xué)們不但可以了解環(huán)境保護(hù)的相關(guān)知識(shí)，還能變廢為寶，加深對(duì)主要設(shè)備結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，鍛煉動(dòng)手能力的同時(shí)，提高想象力和創(chuàng)造力。

四、虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)過(guò)程

僅僅利用虛擬仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生在設(shè)備的操作及控制上達(dá)不到預(yù)期的效果。因此，利用虛擬仿真軟件進(jìn)行煤制甲醇全流程工藝模擬的同時(shí)，針對(duì)過(guò)程中涉及的換熱、精餾、洗滌、萃取等工藝結(jié)合化工單元操作實(shí)體實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行講解，并注重將單元操作融入煤制甲醇工藝全流程操作過(guò)程中。將煤化工技術(shù)實(shí)驗(yàn)與化工單元操作，化工原理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，利用虛擬仿真軟件學(xué)習(xí)工藝流程及控制的同時(shí)，利用化工單元操作等實(shí)驗(yàn)設(shè)備針對(duì)性地進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作，深入學(xué)習(xí)基本原理及方法。例如，在學(xué)習(xí)工藝流程中的熱傳遞及回收時(shí)，對(duì)換熱器的結(jié)構(gòu)利用軟件進(jìn)行拆裝及工作原理的學(xué)習(xí)的同時(shí)，利用傳熱單元操作進(jìn)行設(shè)備的實(shí)際操作，對(duì)比不同換熱器的換熱效率，再用結(jié)果來(lái)驗(yàn)證煤化工工藝設(shè)計(jì)的合理性。如此既對(duì)已學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行了鞏固，又將碎片化的單元操作與完整的工藝流程相結(jié)合。利用虛擬仿真與實(shí)體實(shí)驗(yàn)相結(jié)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，取得了良好的效果。

結(jié)語(yǔ)

本文立足于新工科建設(shè)理念與實(shí)踐的前期探索，全面踐行“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的質(zhì)量理念，從貴州民族大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)《煤化工技術(shù)》課程教學(xué)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法等方面進(jìn)行改革，將虛擬仿真與實(shí)體實(shí)驗(yàn)結(jié)合，通過(guò)模型制作及競(jìng)賽等進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力，通過(guò)以上改革，在促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高理論及實(shí)踐水平方面取得了一定的成效。