新工科背景下《再生資源工藝與設(shè)備》課程教改

許華杰，郭繼元

（茅臺學院，貴州仁懷 564500）

自教育部2017年推行新工科建設(shè)以來，先后形成了“復旦共識”[1]、“天大行動”[2]、“北京指南”[3]及“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”[4]。大高校的新工科建設(shè)達到了工程教育改革的新高度[5]，都在積極探索如何培養(yǎng)適應(yīng)新經(jīng)濟發(fā)展的工程教育模式。雖然新工科目前還沒有精準的定義，但其根本內(nèi)容在兩個方面達成了共識，一是適應(yīng)新興產(chǎn)業(yè)的新專業(yè)建設(shè)，二是傳統(tǒng)專業(yè)的升級改造[6-7]。資源循環(huán)科學與工程專業(yè)是為解決資源短缺和環(huán)境污染而設(shè)置的新興戰(zhàn)略專業(yè)[8]，自2010年經(jīng)教育部批準建設(shè)以來，已有30 多所院校設(shè)置了該專業(yè)[9]。縱觀各院校的培養(yǎng)方案，都以培養(yǎng)具有資源循環(huán)利用的復合型人才為目標，根據(jù)不同面向的領(lǐng)域或行業(yè)在專業(yè)課設(shè)置上有所側(cè)重，茅臺學院（以下簡稱學院）主要面向釀酒行業(yè)，培養(yǎng)具有資源循環(huán)及相關(guān)領(lǐng)域從事生產(chǎn)運行與技術(shù)管理、工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、科學研究等方面工作的創(chuàng)新性應(yīng)用型人才。

1 現(xiàn)有教學存在的問題

《再生資源工藝與設(shè)備》作為學院資源循環(huán)科學與工程專業(yè)的一門必修課，屬“產(chǎn)教融合”課程，是培養(yǎng)學生再生資源的技術(shù)研究、工藝開發(fā)及工程設(shè)計能力的專業(yè)課。課程教學內(nèi)容包括理論教學和實踐教學兩部分，理論教學主要包括固體廢棄物再生資源的預(yù)處理設(shè)備、方法及工藝案例，實踐教學主要是在茅臺生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)示范園進行實習。從目前教學運行兩屆來看，存在以下問題。

1.1 教材長期未更新

目前，《再生資源工藝與設(shè)備》的課程教材相當有限。學院一直采用劉明華主編的《再生資源工藝和設(shè)備》，該書共有三章，第一章為緒論部分，主要講述再生資源含義、特征及發(fā)展現(xiàn)狀；第二章為固體廢棄物再生資源技術(shù)及設(shè)備，主要講述固體廢棄物的預(yù)處理方法、設(shè)備及利用途徑；第三章為再生資源利用工藝及案例，主要介紹廢舊高分子材料、廢紙、廢電池、剩余污泥、電子廢棄物、尾礦、冶煉廢渣、粉煤灰、脫硫石膏等的資源化利用工藝技術(shù)。該書由化學工藝出版社出版，從2013年5月印刷以來從未更新。這導致很多內(nèi)容滯后于現(xiàn)代社會發(fā)展，比如再生資源相關(guān)政策及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀還停留在10年以前，資源化利用的新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備未及時補充和更新。

1.2 教學內(nèi)容針對性不強

關(guān)于該課程的教學內(nèi)容，主要圍繞固體廢棄物再生資源綜合利用的工藝和設(shè)備進行介紹，而對于廢水和廢氣再生資源資綜合利用未體現(xiàn)。由于再生資源種類繁多，不同再生資源綜合利用的工藝和設(shè)備有所不同，同一種再生資源也有著不同的資源化利用技術(shù)，僅靠固體廢棄物再生資源利用的工藝和設(shè)備，是無法滿足資源循環(huán)科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)要求，但也不可能將所有再生資源面面俱到。因此，根據(jù)學院培養(yǎng)方案要求，圍繞釀酒行業(yè)及區(qū)域工業(yè)發(fā)展需求，選擇有代表性的再生資源綜合利用的工藝和設(shè)備來進行介紹，無論是培養(yǎng)具有再生資源綜合利用的工藝設(shè)計和設(shè)備選型的能力，還是培養(yǎng)高校應(yīng)用型人才都是勢在必行。

1.3 理實融合度不深

《再生資源工藝與設(shè)備》作為一門綜合性較強的交叉學科，學生要在先修化學化工、環(huán)境學、微生物學、工程學等相關(guān)領(lǐng)域的課程后，才能更好地掌握和理解再生資源工藝和設(shè)備。目前，學院將該課程的一半學時設(shè)計為“產(chǎn)教融合”實踐環(huán)節(jié)，集中在實訓基地實踐一周。從運行幾年來看，實踐教學效果一般，理實融合不深。這主要受兩方面的原因所致，一是該課程和其他幾門課程集中一周實習，實訓基地分散，導致走馬觀花式完成任務(wù)；二是學校缺乏足有工程背景的老師帶隊，加之企業(yè)缺少有教學經(jīng)驗的工程師現(xiàn)場講解，造成理論與實際不能緊密聯(lián)系起來。

2 教學改革措施

2.1 編制實用教材

在現(xiàn)有教材基礎(chǔ)上，根據(jù)培養(yǎng)方案的要求，結(jié)合學院面向的行業(yè)和區(qū)域，編制《再生資源工藝與設(shè)備》實用教材。教材內(nèi)容不局限于固體廢棄物再生資源綜合利用，拓寬到廢水及廢氣再生資源方向。設(shè)備方面可參考《化工工藝設(shè)計手冊》，以單元操作的方式，在現(xiàn)有課程介紹的固體廢物破碎、分選、脫水、干燥設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加反應(yīng)器、換熱器、分離塔、工業(yè)爐、壓縮機、皮帶及輸送泵等設(shè)備的內(nèi)容，讓學生全面了解各種單元操作的設(shè)備。工藝方面，須對再生資源綜合利用開展大量調(diào)研和文獻檢索，更新和增加現(xiàn)有課程介紹的固體廢物再生資源的綜合利用技術(shù)，如酒糟和磷石膏的資源化利用工藝；增加廢水和廢氣再生資源化利用工藝，如釀造廢水、磷礦廢水、焦爐尾氣等的資源化利用工藝，豐富各種再生資源綜合利用的工藝。

2.2 豐富參考資料和教學方式

在新編《再生資源工藝與設(shè)備》實用教材的基礎(chǔ)上，豐富教學參考資料。配套《化工工藝設(shè)計手冊》、《石油化工設(shè)備設(shè)計手冊》等參考資料；提供再生資源綜合利用工程案例的設(shè)計圖紙和現(xiàn)場影像資料；以本課程相關(guān)的歷年注冊環(huán)保工程師考試題目作為練習題庫；借助Aspen Plus 工藝流程模擬軟件和CAD 制圖軟件。

在豐富的教學資源的前提下，既要讓學生對專業(yè)課感興趣，又讓其學有所得，在教學方式上必須有所突破。首先，選取有典型的實際工程案例，講述工藝過程和設(shè)備情況，并引導學生進行工藝計算和設(shè)備選型設(shè)計。通過實際工程案例，可提升學生的興趣，讓工藝和設(shè)備知識緊密聯(lián)系在一起，達到同步學習的效果。其次，以問題導向的方式，讓學生帶著問題去學習教材和查閱參考資料。讓學生主動參與互動，培養(yǎng)學生自主學習能力，提高分析問題和解決問題的能力。

2.3 增強理實融合

目前，該課程有一半課時是在貴州茅臺酒廠（集團）循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)投資開發(fā)有限公司完成實踐教學，該公司有酒糟制有機肥、酒糟制天然氣、酒糟制復糟酒3 套產(chǎn)業(yè)化裝置，非常適合該課程“產(chǎn)教融合”實踐教學。為提升理實融合深度，可以從以下方面著手。

2.3.1 細化實踐教學要求，讓學生帶著問題去實踐

要求學生用CAD 繪制工藝流程圖；根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模進行工藝物料計算并完成工藝物料圖，再與現(xiàn)場獲得數(shù)據(jù)進行對比分析；完成各個裝置的設(shè)備一覽表（包括規(guī)格尺寸、操作溫度、操作壓力、操作介質(zhì)、材質(zhì)等必要參數(shù)）；用化工原理單元操作的知識，完成一些具有典型代表的設(shè)備設(shè)計或核算（如摘酒冷凝器、吸附塔、壓縮機、輸送泵等）；掌握必要的儀表和自動控制知識，如溫度、壓力、液位、流量控制的實現(xiàn)原理。

2.3.2 優(yōu)化實踐教學教師團隊

團隊應(yīng)由學校具有工程背景、化工原理、環(huán)境工程原理等學科背景老師，以及由實踐單位委派的專業(yè)技術(shù)工程師組成。

2.3.3 精心組織實施

由課程負責人對實踐教學要求、分組情況、每日計劃、現(xiàn)場需要收集資料和注意事項做統(tǒng)一部署。

3 結(jié)語

總之，在新工科教育背景下，對于資源循環(huán)科學與工程這一新興專業(yè)，如何真正實現(xiàn)產(chǎn)教融合、提升專業(yè)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)能力勢在必行。作為剛起步的民辦高校，盡管與其他高校的教學質(zhì)量存在較大差距，但學院擁有得天獨厚的“產(chǎn)教融合”實習實訓基地，如何通過校企深度合作，提升理實融合深度，培養(yǎng)高校應(yīng)用型人才，還有很多方面值得去深究。