應用型本科化工專業(yè)化工設計類課程的教學探索與實踐

張曉瑞，孫永剛，任艷嬌，雍海波

(1.寧夏大學新華學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏大學化學化工學院，寧夏 銀川 750021)

0 引言

早在2015年，教育部發(fā)布的“關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見”強調地方應用型本科高校轉型要“轉到產教融合校企合作上來”，這一舉措既是順應地方經濟社會發(fā)展的迫切需求，更是學校發(fā)展再上臺階的必然選擇[1-2]。應用型本科應把服務地方經濟社會的發(fā)展作為使命，以需求為導向，以產教融合為路徑，通過教學改革來增強學生的實踐能力和社會適應能力，進而推動人才培養(yǎng)目標轉變[3-6]。本著圍繞地方性、應用型，結合地方社會、經濟的發(fā)展以及產業(yè)結構調整的需求，化工類專業(yè)的人才培養(yǎng)需要轉變到實踐能力和技能培養(yǎng)的目標上[7]。

堅持“以行業(yè)為依托、職業(yè)為特色、能力為本位”的先進教育理念，全面落實科學發(fā)展觀，以就業(yè)為導向，走產學結合的發(fā)展道路[8]，主動適應化學工業(yè)發(fā)展的需求，以人才市場需求變化和學生就業(yè)為目標，立足寧夏及周邊地區(qū)，努力培養(yǎng)“基礎實、能力強、具有創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)意識、國際視野”化工專業(yè)高素質應用型人才，為本地區(qū)構筑化工專業(yè)人才高地提供保證[9-10]。在新的培養(yǎng)目標下，化學工程與工藝專業(yè)諸多課程面臨著教學方面的改革，從而適應應用型本科教學的要求。

作為化工專業(yè)的一門專業(yè)必修課，化工設計課程基于工程科學，但重點是應用，即運用各種所學的化工專業(yè)基礎知識，用技術經濟觀點系統(tǒng)地分析和解決實際工程問題，具有極強的綜合性、實踐性[11]，在專業(yè)課程中占有重要的地位，所以化工設計課程的教學改革在應用型本科化工類專業(yè)中極具代表性。由于該課程所運用到的化工基礎知識非常廣泛，所以如何在目前教學要求下，改進陳舊的教學方式，進而加強學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，具有重要的現實意義和實用價值[12]。

1 重新修訂人才培養(yǎng)方案

根據普通高校應用型專業(yè)人才的“基礎扎實，知識面寬，實踐能力強，素質高，有較強的創(chuàng)新精神”要求[13]，突出人才應用性的特色，構建適合化工專業(yè)的人才培養(yǎng)模式。重新制定人才培養(yǎng)方案，秉承以理論課與實踐課并重，強化知識應用與工程特色，建設適用應用型本科化工類專業(yè)的優(yōu)質課程的原則，將原來的化工設計課程修改為32學時的化工設計基礎理論課。另外增設了32學時的化工綜合設計實踐課。

實現相關內容的對接，包括教學課程內容、課程標準以及與教學相關的系列過程[14]。重點強調模塊化范式的教學策略，把人才培養(yǎng)模式深化，實現工科學生的工學交替，實景育人教育，把實際的化工生產和專業(yè)的理論教學進行對接融合。具體表現在情景式教學，利用實習實踐、單元操作及仿真實訓開展化工過程和生產工藝的學習和訓練。生產實習模塊，通過到企業(yè)進行生產性的教學過程，讓學生學習化工生產工藝局部改造及設備操作優(yōu)化技能，深入企業(yè)了解他們的文化底蘊和內涵，學習理解相關化工企業(yè)工藝過程和技術的運作流程，從而實現實訓對象和內容及目標具體化。

2 教學內容改革

2.1 優(yōu)化課程教學目標

學習及生活的需求促進了課程目標發(fā)展和形成[15]。課程目標必須是可以衡量的學習成果，并且從學生角度加以描述課程各關鍵部分應該協(xié)同作用，以確保學生達到預期的學習效果。優(yōu)化前后的課程目標如圖1所示。

圖1 課程目標的優(yōu)化

通過優(yōu)化和完善課程目標，實現化工設計基礎課程的教學任務明確化和具體化。培養(yǎng)學生掌握化工設計基本理論理念、規(guī)范規(guī)定和程序流程的能力。培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想和求是精神、嚴謹負責協(xié)調創(chuàng)新的工作作風和基本設計技能，增強學生的工程概念和技術經濟意識，從而實現學生初步具備企業(yè)工程師需求的基本素養(yǎng)。

2.2 重整教學基本內容

對接人才培養(yǎng)方案和培養(yǎng)目標，才能達到社會需要和地方行業(yè)需要的標準，才能為地方經濟建設發(fā)展培養(yǎng)相關行業(yè)和領域的專業(yè)人才。因此，需要強化學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，對該專業(yè)課程的教學內容優(yōu)化重整至關重要。

教師通過深入企業(yè)調研，明確化工專業(yè)高技能人才面向的主要職業(yè)崗位。并與企業(yè)合作，依托企業(yè)生產過程和工作崗位職業(yè)標準，構建新的課程內容體系。將以前的9章內容按照其模塊化教學分為4部分，具體如圖2所示。

圖2 優(yōu)化的教學基本內容

將化工總控工崗位的職業(yè)工作過程分解成工藝設計、工藝計算、布置設計等工作環(huán)節(jié)，實現任務具體化。例如，在工藝設計環(huán)節(jié)，以化工廠合成一氯甲烷為項目任務，讓學生從工程角度對原料路線、反應路線、分離路線進行選擇，對路線流程化和優(yōu)化。培養(yǎng)學生工程意識、工程能力和創(chuàng)新能力是實現系統(tǒng)化教學理念的關鍵，從而提升學生解決復雜化學工程問題的能力和素養(yǎng)。結合項目導向和任務驅動等多種教學策略，來構建實踐主導型教學的模塊化課程體系。

2.3 補充教學資源

教材是學生學習和教師教學的主要資源，是教學內容及知識的載體[7]?；ぴO計基礎課程的現用教材為婁愛娟主編的《化工設計》一書，是該門課程經典的教材之一。但就應用型本科教學而言，單純的教材內容已經完全不能滿足學生對該課程的需求。所以，要從海量的參考資料和網絡資源中選取適宜學生的教學資源，來補充完善教學內容。推薦學生參考的線上課程是西北大學陳立宇老師的化工設計的慕課，參考書籍是《化工工藝設計手冊》，設計過程中涉及到的國家、行業(yè)規(guī)范、網絡論壇以及往年的化工設計大賽成品資料。

3 教學方法改革

3.1 優(yōu)化PPT課件

由于化工設計課程的綜合性、實踐性，導致該課程普遍存在課時少、內容多的問題。教師為了完成教學任務，給學生講授更多的內容，就會形成化播放PPT，這樣就導致學生難以跟上教師的速度，上課總是走神，聽課很吃力。因此，教師在課前通過雨課堂發(fā)送相應知識點的慕課視頻讓學生進行預習，再根據學生在雨課堂中完成的預習測試題來掌握學生的預習情況。上課時，教師著重對學生難掌握的知識點進行講授。另外，教師在制作PPT課件時要注重文字、圖片、表格等多形式相結合，避免出現成段的文字。尤其涉及到難描述的內容，可以選取化工企業(yè)車間典型現場照片，或者采用仿真動畫來展示。做到PPT課件內容簡潔、清晰易懂，具有直觀性、生動性，從而提高學生學習興趣。

3.2 增加認識實習，讓學生對化工裝置有感性認識

由于化工設計課程的很多內容與化工企業(yè)車間實際生產裝置相聯(lián)系，但學生缺乏實際工程概念，有時候對課上講解的內容或者照片仍然無法理解，導致學生覺得該課程枯燥無味，越來越沒興趣。教師根據講授的內容，每講授一個部分帶領學生到化工實驗室或實訓車間參觀實訓裝置，讓學生認識化工中工藝流程以及常用的設備、元件等。并結合教師講授自己去拆裝組合一些管路、換熱器、泵等化工裝置，從而更加熟悉化工設備。另外，還可以通過到化工廠的認識實習，增加其對化工裝置的感觀認識。

3.3 校企合作，培養(yǎng)學生實際工程概念

鑒于化工設計的實用性和工程性，而目前我院的化工專職教師少有從事化工企業(yè)的經歷，缺乏工程實踐經驗。通過校企合作的形式，教師帶領學生到寧夏慶華煤化集團有限公司進行為期半月的生產實習，邀請化產、合成氨、甲醇等車間的工程師現場講授課堂上接觸到的難以理解的生產設備、工藝流程等，增強學生對教學內容的理解，培養(yǎng)學生實際工程概念。

3.4 建立教學團隊將教學模塊化

化工設計課程的綜合性對教師的知識面要求很高，而任課教師往往都不是對每一塊內容都非常精通，因此可以建立一個化工設計教學團隊來替代由一個教師承擔該課程。團隊中的教師可以根據自己的專長承擔該課程的某一模塊，例如：擅長工藝設計的教師可以承擔“工藝流程的設計和優(yōu)化”部分，擅長工藝計算的老師可以承擔“物料和能量衡算、設備的工藝設計”部分，擅長繪圖的老師可以承擔“帶控制點的工藝流程圖和設備布置圖”繪制部分等。

3.5 教賽結合，提高學生多方面能力

將化工設計課程與全國大學生化工設計競賽相結合，改變學科傳統(tǒng)型教學方法，讓學生參加化工設計競賽，按大賽要求五人組隊，以小組形式完成設計作品。根據大賽提供的題目和任務書進行分析，查找文獻，分工完成項目可行性論證、工藝流程設計、設備選型及典型設備設計、車間設備布置設計、裝置總體布置設計、經濟分析與評價基礎數據等內容。由于設計的工作量很大，時間也比較長，十分考驗學生的創(chuàng)新能力、團隊合作意識和意志力[16]。采取競賽與課程相結合的模式，能使學生將課程中學到的知識充分應用到競賽中，而且還能幫助學生加深對知識的理解和掌握，促進和培養(yǎng)學生掌握工程設計的基本要素，為其將來開展和從事有關于化工設計和操作等領域提供基礎科學支撐，有效實現所用即所用目的[17]。

3.6 利用第二課堂，學習現代設計軟件

開展第二課堂，利用系里組織的化工協(xié)會，對設計過程中需要而課堂上沒有學過的一些知識，如：能量集成、危險性和可操作性分析、Sketchup軟件等的應用，讓學生互相交流自學這些相關知識。還可以請上屆參賽的學長介紹化工設計競賽的經驗，并結合大賽中應用到的 Aspen Plus、Auto CAD、SW6、Cup-Tower等軟件進行操作經驗分享。對依然存在的問題可以邀請Aspen Plus、Auto CAD等相關軟件課程的專任教師在第二課堂進行答疑。

4 考核方式改革

教學考核方式是檢查和評價學生對該課程掌握的一個重要依據[18]。原來的考核方式是期末成績=考勤成績(20%)+過程考核成績(30%)+考試成績(50%)?？记诔煽冎饕己藢W生到課情況，一些學生雖然到課，但是聽課狀態(tài)不好。過程考核主要是作業(yè)，很多學生之間互相抄襲，不能很好地反映學生的學習情況。考試成績以理論內容為主，很多學生靠著突擊復習勉強及格，但其實并沒有真正達到課程的培養(yǎng)目標。為了提高教學質量，有必要探索新的考核方式來實現綜合考評學生的成績。優(yōu)化后的考核方式如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后的考核方式

通過對考核方式的改革，可以全方面的考察學生的掌握程度，提高學生的課堂效率，達到該課程的培養(yǎng)目標。

5 結語

通過對化工設計課程的人才培養(yǎng)方案、教學內容、教學方法、考核方式等改革，可以進一步培養(yǎng)學生能夠樹立正確的設計思想，提高其綜合運用所學知識分析和解決實際工程問題的能力，增強學生的工程概念，從而促進了應用型本科化工類專業(yè)教學質量的發(fā)展。