新工科背景下資源循環(huán)科學與工程專業(yè)《資源循環(huán)工藝設(shè)計概論》教改探索*

嵇 鷹 楊 康 崔曉紅

（1.西安建筑科技大學材料科學與工程學院，陜西 西安 710055；2.西安建筑科技大學資源工程學院，陜西 西安 710055）

1 課程教學改革的必要性

資源循環(huán)科學與工程專業(yè)是為解決國民經(jīng)濟發(fā)展面臨的兩大根本問題，資源短缺和環(huán)境污染而設(shè)置的新興戰(zhàn)略專業(yè)，2010年經(jīng)教育部批準設(shè)置，2011 年批準為國家特色專業(yè)。資源循環(huán)科學與工程專業(yè)是我國為了適應戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)需求而設(shè)立的新工科專業(yè)。作為一門多學科交叉性質(zhì)的專業(yè)，其專業(yè)內(nèi)容涵蓋材料科學與工程、環(huán)境科學與工程等諸多學科，目標是培養(yǎng)具備資源循環(huán)創(chuàng)新理念的復合型工程技術(shù)人才，這就要求學生具有較強的多學科交叉融合能力。資源循環(huán)科學與工程主要研究廢棄物資源再生利用、再生材料的性能和應用、節(jié)能減排效益分析等資源循環(huán)相關(guān)的知識和技術(shù)問題，以適應國家節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟及循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展趨勢，進行資源再生利用、材料回收加工等?！豆に囋O(shè)計概論》是為資源循環(huán)科學與工程本科生開設(shè)的專業(yè)必選課，也是鍛煉和培養(yǎng)學生多學科交叉融合能力的專業(yè)課，其教學內(nèi)容包括了解工廠工藝設(shè)計的原則、程序、工藝平衡計算及主要生產(chǎn)車間的工藝設(shè)計和工藝布置，以及土建、電氣、環(huán)境保護、衛(wèi)生工程和技術(shù)經(jīng)濟等其他專業(yè)知識，同時還要考慮環(huán)境、法律、安全、健康、社會和文化等因素，范圍廣泛、內(nèi)容豐富、實用性強，在培養(yǎng)上述復合型工程技術(shù)人才過程中有著較為重要的作用。但從我校及全國其他高校該門課程的教學內(nèi)容和現(xiàn)狀看，均存在以下幾個方面的問題：

1.1 教材內(nèi)容缺乏針對性

目前在我校的課程體系中設(shè)置了與材料科學與工程專業(yè)有關(guān)的《無機材料工藝與工廠設(shè)計概論》課程、《水泥廠工藝學課程設(shè)計》及《混凝土工藝學課程設(shè)計》教學實踐環(huán)節(jié)，沒有針對資源循環(huán)方面的工藝設(shè)計，在授課方面還是借鑒了現(xiàn)有的課程體系。由于資源循環(huán)利用的涉及面極其寬廣，無法滿足當前資源循環(huán)科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)要求，其內(nèi)容也無法適應21世紀資源循環(huán)科學與工程專業(yè)發(fā)展的實際情況。針對資源循環(huán)科學與工程方向?qū)W生的畢業(yè)要求是資源循環(huán)利用行業(yè)的需求，不能用原有的《工藝設(shè)計概論》課程來替代，因此需要為資源循環(huán)應用方向的學生單獨設(shè)立一門《工藝設(shè)計概論》課程。新設(shè)立的課程能較為系統(tǒng)地介紹當前資源循環(huán)利用工藝設(shè)計方面知識，無論是對于培養(yǎng)高校應用型復合人才，還是資源循環(huán)綜合利用的工藝[1-3]設(shè)計都是十分必要的 。

1.2 教學內(nèi)容凌亂，缺乏循環(huán)資源方面的系統(tǒng)性

原有的《無機材料工藝與工廠設(shè)計概論》等課程內(nèi)容與資源循環(huán)應用等課程的教學內(nèi)容銜接性不強，使得學生缺乏對未來專業(yè)發(fā)展方向的認知，挫傷學生學習的積極性。例如，《無機材料工藝與工廠設(shè)計概論》課程講授了水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料的相關(guān)知識，作為資源循環(huán)應用專業(yè)方向的學生，實際上就是把二次資源再次利用，所以需要了解這些方面的知識但是對于玻璃、陶瓷和耐火材料相關(guān)知識不需要用過多的課時講解，更多是需要了解和掌握二次資源的性質(zhì)，如何去應用而且由于二次資源品種繁多，工藝過程差異性非常巨大，本專業(yè)學生在有限的課程教學中很難理解透徹。

1.3 缺乏二次資源應用的設(shè)計資料

由于資源循環(huán)科學與工程專業(yè)是新興戰(zhàn)略專業(yè)，對于二次資源應用的認識和掌握還不夠全面，相應的就缺少二次資源應用的設(shè)計資料，因此不能很好地為課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計服務(wù)。根據(jù)材料科學與工程專業(yè)工程教育專業(yè)認證指導意見，專業(yè)課程的學時要進行縮減，資源循環(huán)科學與工程專業(yè)也以這個指導意見為基礎(chǔ)對專業(yè)課時做了縮減。以目前的課程內(nèi)容的設(shè)計都難以保證專業(yè)知識的傳授質(zhì)量，學生很難獲得應有的知識結(jié)構(gòu)和能力素質(zhì)，因此存在“寬口徑、厚基礎(chǔ)”與“低素質(zhì)、低能力”的矛盾。尤其對于資源循環(huán)專業(yè)的來說，本身的課程體系就較為復雜，內(nèi)容繁多，又缺少有效的設(shè)計資料，使得學生缺乏熟悉二次資源生產(chǎn)工藝的途徑。

1.4 教學手段過于單一，實踐教學功能薄弱

在封閉模式和單一的人才培養(yǎng)下，無法培養(yǎng)出創(chuàng)新性應用型高級專門人才。本課程的教學手段主要以課堂講授為主，但由于課程涉及的專業(yè)面較廣，且本課程開在大四上學期，學生由于找工作、準備考研等導致其投入到本課程的精力有限，若仍然按照傳統(tǒng)“填鴨式”的教學手段，必然無法提高學生學習的主觀能動性。雖然我校在創(chuàng)新高級專門人才培養(yǎng)方面做了不少工作，取得了一定的成績，但隨著對于人才培養(yǎng)的要求越來越高，我校在人才培養(yǎng)方面表現(xiàn)出一些問題，比如授課方式單一、模式刻板等。這些問題導致人才培養(yǎng)模式中人才培養(yǎng)過程、人才培養(yǎng)體系以及人才培養(yǎng)機制三要素與這一人才培養(yǎng)目標存在著明顯矛盾，例如在現(xiàn)有培養(yǎng)體系中創(chuàng)新性課程還未完善，未能達到培養(yǎng)目標條件中要求的“具有在資源循環(huán)科學與工程專業(yè)應用領(lǐng)域從事工藝設(shè)計方面解決本專業(yè)復雜工程問題的能力”。

1.5 評價制度不完善，評價體系不健全

以往的教育質(zhì)量評價比較注重教育過程之外的內(nèi)容，忽略了學生的成長過程與發(fā)展評價，沒有考慮過程控制。因此，在培養(yǎng)機制中評價體系并不完善。而且許多課程評價崇尚“唯量化”的模式，這使得那些難以量化的內(nèi)容無法進入評價范圍無法評價學生創(chuàng)新能力提高質(zhì)量，因而直接影響了評價效果的可靠性。

綜上所述，加快對該門課程的教育教學改革，改進教材建設(shè)，優(yōu)化傳統(tǒng)教學內(nèi)容、豐富現(xiàn)有教學手段、探索全新教學模式的現(xiàn)實需求愈加迫切。

2 課程教學改革的措施

循環(huán)資源應用的教材建設(shè)和課程改革是提高教學質(zhì)量的核心，也是教學改革的重點和難點，課程建設(shè)以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導向的指導方針，積極探索校企合作新模式，大力推行工學結(jié)合模式，努力構(gòu)建與經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的實際需要相適應、相配套的整體優(yōu)化的教學內(nèi)容和課程結(jié)構(gòu)體系，并將教學方法與手段、考核方法、課程管理、評價與反饋等建設(shè)配套改革，以進一步提高教學質(zhì)量。

2.1 編寫培養(yǎng)學生工程設(shè)計能力的實用性教材

由于目前還沒有關(guān)于資源循環(huán)應用方面的工藝設(shè)計概論的教材，本教學改革項目組正在組織編寫《資源循環(huán)工藝設(shè)計概論》教材。教材在內(nèi)容設(shè)置上盡可能涉及各種二次資源的內(nèi)容，如從工業(yè)生產(chǎn)的各種固體廢棄物、城市生活垃圾到農(nóng)作物廢棄物-秸稈為對象，以單元操作的形式，按照各種固體廢棄物的特點介紹處理過程的工藝流程，并聯(lián)系當前固體廢棄物處理的生產(chǎn)實際和技術(shù)發(fā)展水平，介紹各種特殊處理新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)方面的進展。通過本課程的學習，讓資源循環(huán)專業(yè)的學生掌握多種固體廢棄物的處理的基本生產(chǎn)過程和設(shè)計特點，對各種固體廢棄物的生產(chǎn)過程的工藝設(shè)計有較全面的了解。著重培養(yǎng)學生的在處理二次資源工藝設(shè)計方面具有解決本專業(yè)復雜工程問題的能力，加快創(chuàng)新型人才培養(yǎng)與“一流專業(yè)”建設(shè)。

2.2 增加實踐性教學環(huán)節(jié)

我校設(shè)有資源循環(huán)科學與工程二級學科博士點和二級學科碩士點各1 個，擁有“生態(tài)建筑材料國家地方聯(lián)合工程研究中心”和“中國循環(huán)經(jīng)濟工程技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心”，整體科研實力與水準相對較高，近三年（2019～2021 年）承擔國家級科研項目8項、省部級科研項目32項。資源循環(huán)科學與工程教研室擁有教師23 人，教研室的教師每年都要從事或開展大量的科研工作。工藝設(shè)計概論的實踐性非常強，可結(jié)合實際情況，用科研實踐來充實教學。通過設(shè)置《資源循環(huán)科學與工程創(chuàng)新實踐》課程設(shè)計，使學生參與到教研室教師承擔的工業(yè)設(shè)計項目中去，了解工藝設(shè)計的各個環(huán)節(jié)。

在教學中確定教學目的明確教學要求。《工藝設(shè)計概論》作為專業(yè)必選骨干課程的建設(shè)應以學生為本，以畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標為指南，通過完善的支撐條件和良好的師資隊伍保證各門課程教學過程的有效進展，并經(jīng)過完善的內(nèi)、外部質(zhì)量控制進行持續(xù)改進措施，以保證培養(yǎng)學生質(zhì)量滿足畢業(yè)要求。課程改革體系和教學資源體系應該進一步加強建設(shè)，課內(nèi)外一體化互動的模式應該進一步加強構(gòu)建。《工藝設(shè)計概論》課程的教學環(huán)節(jié)要能夠表現(xiàn)出綜合化、多樣化、可選擇性和開放性的要求。為完成《工藝設(shè)計概論》的專業(yè)骨干課程目標，爭取做到以學生為本，將學生的學習與教師的科研工作有機結(jié)合，形成相互支撐、協(xié)調(diào)一致的良性態(tài)勢，實現(xiàn)教師與學生的互利共贏。

2.3 制作高質(zhì)量素材，豐富網(wǎng)絡(luò)教學平臺

首先，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，優(yōu)化課程內(nèi)容。教學用書是專業(yè)課程建設(shè)的最主要教學資源。它不但包含紙質(zhì)課本，還包括配套的專業(yè)課教材、練習題庫、指導書、教案、多媒體課件與影像資料、課程教學專業(yè)網(wǎng)站等多維教材。同時，包含最新編制的課程介紹、教學日歷以及教學大綱。

加強案例教學和網(wǎng)絡(luò)教學方法。注重課堂授課與二次資源應用工程案例相結(jié)合，通過實際案例講解激發(fā)學生對工藝設(shè)計學習的興趣，提高學生自主學習能力。此外，重要章節(jié)配合一些練習題，目的是提高學生對于實際工程方面分析問題和解決問題的能力，使學生由被動的接受者變?yōu)榉e極主動的參與者。在理論知識講解過程中，通過完成內(nèi)容豐富的具體實例，明晰基本概念，加深對基礎(chǔ)理論的理解，使學生初步熟悉和掌握工藝設(shè)計的有關(guān)理論和實際。教學手段也可以充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進行課程網(wǎng)絡(luò)學習平臺建設(shè)，采用多媒體授課法、網(wǎng)絡(luò)平臺教學法、自主作業(yè)法、互動教學法等教學方法。

2.4 完善課程考核、評價與持續(xù)改進機制

課程原有考核方式僅限于紙質(zhì)卷面考試，學生更多的是對基本概念、基本原理的死記硬背，無法真實評估學生的學習能力及掌握工藝設(shè)計效果，因此改進課程考核機制，促進學生學習習慣養(yǎng)成。改進《工藝設(shè)計概論》專業(yè)必修課程考核機制，加強對于學生學習過程的監(jiān)控，提高平時成績比例，考試增加主觀試題，以培養(yǎng)學生綜合運用知識分析問題、解決實際問題的能力，設(shè)置實際工藝設(shè)計能力考核及團隊成果考核，使課程考核機制真正考核學生學習全過程，從根本上促進學生學習習慣養(yǎng)成。打破“一考定成績”的傳統(tǒng)評定模式。

3 結(jié)語

《資源循環(huán)工藝設(shè)計概論》是一門集綜合性、實踐性和實用性于一體的專業(yè)主干課課程。本教學改革項目組通過編寫實用性教材、增開《創(chuàng)新實踐》課程設(shè)計、制作高質(zhì)量素材充實網(wǎng)絡(luò)教學平臺、完善課程考核、評價與持續(xù)改進機制等多舉措并舉，在教學內(nèi)容上盡量涉及各種典型的二次資源，增加典型的案例教學內(nèi)容；改變傳統(tǒng)課程成績評定模式，建立能夠真實評估學生工藝設(shè)計思維能力多元化考核方式。

本教學改革項目組將不斷總結(jié)教改實踐中積累的經(jīng)驗，以培養(yǎng)具備資源循環(huán)創(chuàng)新理念的復合型工程技術(shù)人才為目標，為資源循環(huán)科學與工程專業(yè)建設(shè)和學科發(fā)展貢獻力量。