新建地方應用型本科高校化工原理課程教學的探討與實踐

摘要：為培養(yǎng)符合區(qū)域經濟轉型和高質量發(fā)展的高素質應用型人才，高校教育教學改革顯得尤為重要。作為一門重要的工程實踐性課程，化工原理在基礎課程與專業(yè)課程間起承上啟下的橋梁作用，在理論基礎與工程應用間起到重要的銜接作用。針對新建地方本科高校在化工原理教學過程中面臨的諸多問題，教學團隊從“雙師型”教師隊伍建設和教學方式拓展兩方面對課程教學改革進行探索。通過強化師資隊伍建設和加強教學過程評價、監(jiān)督，提升學生的應用能力和創(chuàng)新、實踐能力。

關鍵詞：化工原理；應用型人才培養(yǎng)；教學改革；教學模式

化工行業(yè)是我國國民經濟重要的基礎性和支柱性產業(yè)之一，涉及日常生活、工業(yè)、農業(yè)等各個領域［12］。在“雙碳”戰(zhàn)略目標下，諸多行業(yè)面臨產業(yè)結構調整和轉型升級，致使化學工業(yè)逐步趨于高端化、低碳化、智能化和綠色化［3］。作為人才培養(yǎng)的主陣地，高等學校必須適應經濟社會發(fā)展需求，主動對接地方產業(yè)，適時調整人才培養(yǎng)目標和方向，從而為區(qū)域經濟轉型和高質量發(fā)展提供大量的高素質人才和智力支撐［4］。

化學工程學科作為能源、環(huán)境、生物、醫(yī)藥、材料及食品等行業(yè)領域的重要支撐學科之一［5］，系統(tǒng)集成了化學轉化過程的科學與技術的問題，著重解決化學反應或生產實際過程中物質轉化的量變、操作設計、工程放大和工藝技術改造等關鍵問題，最終建立物質化學組成、結構、性質之間的構效關系［6］?；ぴ硎腔瘜W工程與工藝專業(yè)的核心基礎課，是利用前期學習高等數學、大學物理和“四大化學”等基礎知識，分析和解決化工生產操作過程中各種單元操作的一門工程學科。因此，化工原理課程是化工類相關專業(yè)一門理論性、實踐性很強的專業(yè)基礎和技術基礎課，在基礎課程（化學、高數、物理等）與專業(yè)課程（化工設計、反應工程、分離工程等）間起承上啟下的橋梁作用，在理論基礎與工程應用間起重要的銜接作用。

1化工原理課程教學存在的問題

化工原理作為基礎課程與專業(yè)課程有機銜接的核心基礎課，涉及數學、物理、化學等眾多學科知識點。課程主要圍繞單元操作，著重從“質量傳遞”“動量傳遞”“熱量傳遞”（“三傳”）角度分析解決生產過程中相關問題［7］。所講授的單元操作中均包含基本原理、設計性計算、操作性計算、設備選型等。因此課程教學具有以下特點。

1.1教師教學經驗不足，培養(yǎng)目標不明確

新建地方高校面臨大部分教師剛從學校畢業(yè)，缺乏教學經驗。課堂教學過程通常滿足于完成教學任務，導致教學過程出現內容陳舊、“滿堂灌”等特點。同時受教學理念和教學能力的影響，在人才培養(yǎng)體系和教學內容方面，缺乏學科間、課程間的聯系和融合。此外教師缺乏實踐經歷，難以將理論知識與實踐操作相結合，造成課堂教學枯燥無味。

1.2學生參與課堂教學積極性不高

化工原理課程是化工類學生第一門學習的工程類專業(yè)課程，學生難以適應課程由理論學習到工程實踐的轉變。受擇業(yè)觀念、網絡信息影響，學生對化工專業(yè)不感興趣，部分學生由于基礎化學功底薄弱，導致對化工課程的學習存在畏難情緒。此外，大部分課程考核采用平時成績（30%）和期末成績（70%）相結合，導致部分學生限于應付期末考試，課堂參與互動積極性不高。

1.3課程體系復雜，學時較少

化工原理理論課程內容抽象、知識點多，主要包括流體流動、流體輸送機械、非均相混合物分離（沉降、過濾）、傳熱、蒸發(fā)、吸收、蒸餾、萃取、干燥9個部分。對于多數高校，化學工程與工藝專業(yè)的化工原理課程基本是分兩學期授課（課時為96），課時少使得教師授課過程中對教學內容不能全面拓展，部分章節(jié)內容學生只能選擇自學。從長遠來看，這在一定程度上影響了化工原理課程體系的系統(tǒng)性和完整性。

2化工原理課程教學改革與實踐

綜合考慮化工原理教學實際和面臨的問題，本課程團隊在課程建設方面嘗試以下方法進行改革和探索。

2.1建設“雙師型”教師隊伍

2.1.1外引內培，建設應用型師資隊伍

根據學科發(fā)展需求，合理制定教師引進（培育）計劃。（1） 優(yōu)先引進具有國有企業(yè)、化工行業(yè)等實踐經驗豐富、科研能力突出的優(yōu)秀博士、碩士。（2） 選派專業(yè)教師到化工企業(yè)、行業(yè)輪訓、掛職、兼職，提升自身業(yè)務能力，提升服務社會的能力水平。（3） 與企業(yè)（行業(yè)）共建“雙師型”隊伍培訓基地。利用校企合作搭建校外實習實訓基地，選派青年教師特別是新入職教師到企業(yè)學習先進生產工藝、參與工藝技術改造等。（4） 鼓勵教師聯合企業(yè)勞模（或工匠）人才創(chuàng)新工作室，圍繞專業(yè)建設、教學改革、產業(yè)技術、核心工藝等開展科技攻關、技術研發(fā)、技術服務、社會經濟發(fā)展重大問題研究等。擇優(yōu)選擇化工學科出身、實踐經驗豐富的教師承擔化工原理課程教學任務。

2.1.2有效推進兼職師資隊伍建設

選聘化工行業(yè)、企業(yè)中具有高級職稱的專業(yè)技術人員擔任兼職教師，參與人才培養(yǎng)方案和教學大綱制定、教研課題申報和實施、一流課程建設和教材建設等。在應用型人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)實行“雙導師制”，校內導師及企業(yè)導師共同指導學生的化工原理實驗和課程設計兩個實踐教學任務。

2.2拓展教學方式，多方面提升教學質量

2.2.1線上線下協同教學

為有效解決教學過程中學生參與度不高、教學內容缺乏新穎性等問題，借助網絡平臺，將教學過程由傳統(tǒng)課堂改為線上線下相結合的方式。通過課前、課中、課后3個環(huán)節(jié)，將教與學全過程有機統(tǒng)一起來。

（1） 課前：教師通過超星、希沃等線上平臺，發(fā)布課堂教學任務、相關案例、重點和難點。讓學生預先了解相關單元操作原理、涉及計算、操作等，并將疑點、難點通過平臺及時反饋給老師。教師集中梳理歸納問題，可以針對性地進行課堂教學，提升學生參與課堂積極性。

（2） 課中：① 教師結合收集的問題對單元操作知識點進行系統(tǒng)講解，學生可以帶著問題針對性聽講。② 教師利用分組討論環(huán)節(jié)，將知識點拓展到相關實際案例中。這樣不僅可以激發(fā)學生學習的動力，還可以鍛煉學生們的創(chuàng)新思維能力。教師通過活學活用的課堂，加深對知識點的理解和掌握。③ 學生們將課前的疑難問題與案例相結合，交流分享課堂感受。

（3） 課后：教師針對學生建立3個模塊，分別是知識點歸納、作業(yè)自測及思考交流。教師利用課后時間讓學生利用思維導圖重點梳理歸納所學知識點、完成平臺發(fā)布的課后自測作業(yè)。此外，對于感興趣、求知欲強的學生可以參與知識點拓展討論。教師通過課堂授課情況，學習平臺相關數據分析學習效果，撰寫教學反思。

2.2.2案例式教學

案例式教學是結合教學內容在教學實施過程中引入日常生活或工程實踐案例，學生利用所學知識分析存在問題、提出解決方案和措施的一種教學方法［8］。案例式教學由教師為主體的“填鴨式”“滿堂灌”教學方式變?yōu)橐詫W生為參與主體，在激發(fā)學生探索求知欲的同時，提升學生參與課堂的積極性、進一步提高學生分析、解決問題的能力。化工原理教學過程中部分單元操作案例設計見圖1。圖1部分單元操作案例教學設計

2.2.3拓展評價機制

目前教學體系中化工原理總評成績分為平時成績（30%）和期末考試成績（70%）。這樣的評價體系造成學生“突擊性”學習，更注重期末考試，而忽略教學評價的全過程。更重要的是這樣的評價體系不足以激發(fā)學生學習的積極性，也不足以更加全面地評價學生的學習效果。因此，教師需要結合教學方式探索和建立更加科學的評價標準。在化工原理授課體系中，教師課前通過線上發(fā)布的課程任務和實踐案例引起同學參與討論的興趣，課中結合課堂互動、分組討論、案例拓展，課后結合知識點歸納和作業(yè)自測，嘗試課前、課中及課后3個模塊記錄平時成績。教師通過課前、課中及課后提升化工原理課程的過程性評價。

2.2.4“思政元素”全方位融入教學過程

化工原理作為一門工程實踐性很強的專業(yè)基礎課程，其授課內容主要涉及單元操作、課程設計或設備操作及工程問題剖析（如圖2）。這些課程內容中承載了較多的思政元素，比如教師講授流體流動連續(xù)性方程時引入大禹治水，疏通淤泥、拓寬河道，激發(fā)學生創(chuàng)新精神和探索激情；講授邊界層時引入“臺風吹倒建筑物，地面小草安然無恙”，這是源于高處的建筑物處于湍流核心區(qū)域，地面小草處于層流底層區(qū)域，體現“透過現象看本質”的哲學思維，同時刮臺風期間也存在安全隱患，引入化工生產安全的重要性；講授管路、換熱器設計或伯努利方程應用時，揭示主要矛盾與次要矛盾的演變、量變和質變的發(fā)展規(guī)律。教師通過授課內容與思政元素有機結合，綜合提升學生應用能力和創(chuàng)新、實踐能力，培養(yǎng)學生工程意識、工程素養(yǎng)和工匠精神，培養(yǎng)學生用發(fā)展的眼光看待化學生產過程中的問題，提升學生的安全環(huán)保意識、責任擔當意識及科技報國的家國情懷。圖2化工原理課程思政關聯圖

3結語

以應用型本科人才培養(yǎng)為目標，針對新建地方應用型本科高校化工原理教學過程存在的問題，教學團隊因材施教，積極開展化工原理教學改革與實踐，重點提出從“雙師型”教師隊伍建設和教學方式拓展兩方面著手，改變傳統(tǒng)教學和培養(yǎng)模式，提升學生應用能力和創(chuàng)新、實踐能力，培養(yǎng)學生工程意識和工匠精神，培養(yǎng)滿足區(qū)域經濟轉型和高質量發(fā)展的高素質應用型人才。

參考文獻：

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［7］李璐，肖南，解新安，等.問題導向/翻轉課堂教學在生物工程專業(yè)“化工原理”課程中的應用探索［J］.生物工程學報，2020，36（9）：19391946.

［8］唐祝興，李學田.以案例式教學為中心的沈陽理工大學基礎化學課程群教與學模式研究與實踐［J］.化工設計通訊，2023，49（4）：99101.

基金項目：山西省高等學校一般性教學改革創(chuàng)新立項項目（J20231870）

作者簡介：王杰，男，山西長治人，講師，博士，研究方向：清潔能源化工和新能源材料設計。