主頁(yè) > 新聞動(dòng)態(tài) > 化工原理課程建設(shè)的探索與改革 2021-10-12

化工原理課程建設(shè)的探索與改革

化工原理是化工類專業(yè)技術(shù)人員綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，分析和解決化工生產(chǎn)中各種物理過(guò)程(單元操作)問(wèn)題必備的一門(mén)工程性極強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課。它擔(dān)負(fù)著由理及工、由基礎(chǔ)到專業(yè)的橋梁作用，對(duì)學(xué)生實(shí)現(xiàn)從理論型向工程實(shí)踐型的轉(zhuǎn)變起著關(guān)鍵作用。因此，化工原理課程建設(shè)是化工及相近院系的核心課程建設(shè)之一，不僅涉及院系的相關(guān)專業(yè)建設(shè)，而且課程中所講授的工程觀念、原理、方法和技術(shù)對(duì)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及畢業(yè)后的工作生涯產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。為滿足新時(shí)代、新工科高素質(zhì)化工專業(yè)人才的培養(yǎng)需求，力爭(zhēng)達(dá)到前沿性、研究性、實(shí)踐性，我校申請(qǐng)建立了化工原理一流課程建設(shè)項(xiàng)目，并從以下幾方面對(duì)課程的建設(shè)與改革進(jìn)行探討，同時(shí)也為高校其他理工類課程建設(shè)提供參考和借鑒。
1、課程建設(shè)目標(biāo)與思路
化工原理課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)包括掌握化工各單元操作的基本概念、基本原理和計(jì)算方法；掌握各單元操作典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；能運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行各單元操作過(guò)程和設(shè)備的計(jì)算；能進(jìn)行設(shè)備工藝尺寸的計(jì)算和定型設(shè)備的選型計(jì)算、對(duì)生產(chǎn)設(shè)備具有一定的選擇、操作、調(diào)節(jié)及排除故障的能力；能運(yùn)用基本原理正確分析影響單元操作的主要因素，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。多年來(lái)我們一直注重課程改革與實(shí)踐探索，建立了一只精干高效、經(jīng)驗(yàn)豐富的教師團(tuán)隊(duì)和完善的體系，擔(dān)負(fù)著化工、化工卓工、應(yīng)化、材化、化學(xué)、制藥、制藥卓工、藥劑等專業(yè)的理論與實(shí)踐教學(xué)。課程立足已有資源，銳意改革，著手于教學(xué)內(nèi)容、方法、體系和手段等方面，在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下引入現(xiàn)代化的教學(xué)理念和信息化與工程教學(xué)手段，針對(duì)課堂、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)，不斷優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)、建立各專業(yè)針對(duì)性教學(xué)模式、更新教學(xué)內(nèi)容、加強(qiáng)教材和教學(xué)輔助資料建設(shè)、強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)等，力爭(zhēng)建設(shè)具有中國(guó)特色和民族特色的一流本科課程。
2、課程體系與教學(xué)內(nèi)容建設(shè)
根據(jù)課程特點(diǎn)分為流體力學(xué)與傳熱、傳質(zhì)與分離工程、化工原理實(shí)驗(yàn)、化工原理課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)五個(gè)板塊組成教學(xué)(圖 1)。前兩個(gè)為理論教學(xué)，后三個(gè)為實(shí)踐教學(xué)，彼此緊密結(jié)合。根據(jù)各專業(yè)特點(diǎn)和要求，采用“分層次”教學(xué)，編制了各層次的教學(xué)大綱和教案，針對(duì)不同的專業(yè)因材施教，通過(guò)有的放矢精選教學(xué)內(nèi)容，形成既滿足大專業(yè)通才培養(yǎng)要求又兼顧各專業(yè)個(gè)性化培養(yǎng)的體系。

圖 1 化工原理課程體系及教學(xué)內(nèi)容

3、師資隊(duì)伍建設(shè)
習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)教育大會(huì)上指出，“教師是人類靈魂的工程師，是人類文明的傳承者，承載著傳播知識(shí)、傳播思想、傳播真理，塑造靈魂、塑造生命、塑造新人的時(shí)代重任”，“堅(jiān)持把教師隊(duì)伍建設(shè)作為基礎(chǔ)工作”。因此，一流的本科教育必須配置一流的師資隊(duì)伍。我們?cè)诙嗄甑墓こ虒?shí)踐教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)采取專兼結(jié)合、產(chǎn)學(xué)研一體化教學(xué)等多項(xiàng)措施，有計(jì)劃地建立起一支精干高效、學(xué)術(shù)水平高、教學(xué)能力強(qiáng)、交叉融合的師資隊(duì)伍。現(xiàn)有化工背景專任教師 20 人，其中教授 6 人，占30 %；博士 17 人，占 85 %；有行業(yè)經(jīng)歷的教師 10 人，占 50 %；有 11 名化工領(lǐng)域教授級(jí)企業(yè)專家作為工程實(shí)踐教學(xué)的特聘教師，參與專業(yè)實(shí)踐和工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的共建共管。
此外，我們有計(jì)劃地選派青年教師參加虛擬仿真技術(shù)培訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)能力；選派青年教師深入企業(yè)實(shí)習(xí)，參與企業(yè)的生產(chǎn)管理和科研工作，熟悉化工廠房布局、生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程等，提高工程實(shí)踐能力；鼓勵(lì)青年教師獨(dú)立開(kāi)展或參加高水平教學(xué)科研工作，積極交流，并每年選派教師出國(guó)訪學(xué)進(jìn)修，提高教學(xué)科研水平。
4、教學(xué)資源建設(shè)
根據(jù)課程資源的功能特點(diǎn)和空間分布特點(diǎn)，我們將課程資源建設(shè)分為以下幾方面進(jìn)行共享建設(shè)。
一是針對(duì)不同專業(yè)特點(diǎn)定制教學(xué)大綱、考試大綱、教案、課件等資源，合理選擇教材及參考書(shū)；針對(duì)本校專業(yè)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)編寫(xiě)了獨(dú)具特色的實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等教材；優(yōu)化多媒體教學(xué)內(nèi)容，引入生活和工程案例，豐富教學(xué)手段。
二是結(jié)合學(xué)生情況編制一系列綜合性的習(xí)題集、題庫(kù)、輔助教學(xué)等資料；教學(xué)中重視思考題、例題習(xí)題的剖析，并通過(guò)綜合題講解討論提高解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。
三是建設(shè)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，將相關(guān)的教學(xué)資源在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上展示，增強(qiáng)領(lǐng)域內(nèi)師生間的相互交流，同時(shí)也豐富了教學(xué)內(nèi)容，拓展了教學(xué)空間，提高了教學(xué)效率。
四是針對(duì)專業(yè)情況增加實(shí)驗(yàn)設(shè)備的套數(shù)，實(shí)現(xiàn)在線采集數(shù)據(jù)和自動(dòng)化控制，建成具有特色的化工實(shí)驗(yàn)室；積極與西南民族地區(qū)企業(yè)共建實(shí)踐教學(xué)基地，在能源化工、化工與環(huán)保、納米材料等領(lǐng)域構(gòu)建了產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的培養(yǎng)體系，通過(guò)實(shí)習(xí)基地加強(qiáng)理論與實(shí)踐相結(jié)合，并為課堂教學(xué)、課程設(shè)計(jì)提供新素材。
五是優(yōu)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)示范中心，針對(duì)各專業(yè)特點(diǎn)，經(jīng)購(gòu)買(mǎi)、聯(lián)合開(kāi)發(fā)建立大批實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件，構(gòu)成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)及生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)三大虛擬仿真教學(xué)模塊，形成獨(dú)具特色的化工實(shí)踐教學(xué)體系，全面提高民族院校學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。
5、評(píng)價(jià)體系建設(shè)
化工原理課程的教學(xué)目標(biāo)著重于培養(yǎng)學(xué)生的工程概念，學(xué)生能夠綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際的工程問(wèn)題，而不是通過(guò)期末突擊復(fù)習(xí)靠純知識(shí)記憶應(yīng)付考試。因此，需要建立科學(xué)合理的課程評(píng)定體系。理論課程采用總成績(jī)?cè)u(píng)定方式，其中期末考試為閉卷、背對(duì)背出題、流水閱卷形式，閉卷試題偏重于對(duì)知識(shí)的理解能力和工程應(yīng)用能力；平時(shí)成績(jī)除了綜合考勤、習(xí)題、測(cè)驗(yàn)、課堂表現(xiàn)等指標(biāo)外，引入形成性考核評(píng)價(jià)，適當(dāng)提高平時(shí)成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)中的比例。實(shí)踐課程除了根據(jù)設(shè)計(jì)能力、操作能力、報(bào)告和心得等指標(biāo)評(píng)定綜合成績(jī)外，同時(shí)可以增加工程應(yīng)用能力、溝通能力以及創(chuàng)新能力等指標(biāo)。
此外，課程管理和評(píng)價(jià)要進(jìn)一步合理。一是建立完整規(guī)范的教學(xué)文件和檔案，定期組織會(huì)議討論教學(xué)內(nèi)容的更新和修訂；二是期末集中對(duì)試卷分析總結(jié)，找出共性問(wèn)題和薄弱環(huán)節(jié)，為新一輪的教學(xué)提供參考；三是建立科學(xué)合理的校、院、教研室、學(xué)生四級(jí)聽(tīng)課和評(píng)價(jià)制度，及時(shí)反饋，提高教學(xué)水平。
6、教學(xué)方法的設(shè)計(jì)與改革
教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新是課程建設(shè)的核心工作之一，這是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。為了有效地提高化工原理教學(xué)質(zhì)量和效果，我們需要不斷地優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，并引入新的教學(xué)手段，強(qiáng)化教學(xué)效果。
6.1、重塑多媒體課件和教學(xué)內(nèi)容
一是在以往的多媒體課件資源基礎(chǔ)上，通過(guò)補(bǔ)充、修改、重新編輯和錄制等方式，開(kāi)發(fā)一套內(nèi)容齊全的高水平多媒體課件。在制作過(guò)程中采用多元化制作模式，將文字、圖像、視頻、聲音、動(dòng)畫(huà)等元素精心組裝，在每個(gè)單元操作相關(guān)知識(shí)點(diǎn)中插入一些工藝流程的動(dòng)圖、視頻或仿真流程，豐富教學(xué)內(nèi)容，提高課程的趣味性。
二是引入實(shí)物教學(xué)，通過(guò)購(gòu)買(mǎi)、定制、工廠收集等方式整理一套化工原理典型單元設(shè)備的模具和零部件，并置于專門(mén)的展示間供學(xué)生參觀，以直觀的信息培養(yǎng)學(xué)生對(duì)管件、閥門(mén)、典型化工設(shè)備零部件結(jié)構(gòu)及工作原理的感性認(rèn)識(shí)，為以后化工原理課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。
三是以實(shí)際化工生產(chǎn)為指導(dǎo)，結(jié)合目前新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備的發(fā)展，更新課程內(nèi)容，提高工程實(shí)踐性。
四是結(jié)合化工前沿和教學(xué)科研項(xiàng)目，將先進(jìn)學(xué)術(shù)研究和科技發(fā)展成果引入課程，提高創(chuàng)新性，同時(shí)通過(guò)教研項(xiàng)目提出問(wèn)題、研究問(wèn)題、解決問(wèn)題后，再回歸到教學(xué)實(shí)踐中驗(yàn)證。
6.2、充分挖掘生活和工程案例
結(jié)合資源探索啟發(fā)式、討論式和案例式教學(xué)方法，提高學(xué)生主動(dòng)性，打破課堂沉默狀態(tài)。例如，我們可以引入一些生活案例，用機(jī)械能守恒方程的知識(shí)點(diǎn)分析鐵路站臺(tái)上的安全線問(wèn)題。再如，在學(xué)習(xí)流體流動(dòng)相關(guān)知識(shí)時(shí)，可以通過(guò)引入大禹治水和李冰治水等古代水利工程案例分析流體力學(xué)基本方程；在流體輸送設(shè)備學(xué)習(xí)中，引入古代人們生產(chǎn)和生活中水的提升設(shè)備——桔槔、轆轤、龍骨水車(chē)、筒車(chē)等；在機(jī)械分離過(guò)程中，引入古代格柵截流、自然沉降以及砂石過(guò)濾等凈水技術(shù)；在傳熱學(xué)習(xí)中，引入北宋的暖水釜和雍正的銅鏨龍紋手爐等保溫神器分析傳熱原理；在精餾學(xué)習(xí)中，引入中國(guó)古代蒸餾技術(shù)——用于蒸煮的甑式蒸餾器和用于煉丹的密閉抽汞器分析蒸餾過(guò)程。通過(guò)充分挖掘每個(gè)單元操作中相關(guān)的古代工程案例，一方面拓展學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解程度，另一方面也增強(qiáng)學(xué)生的文化自信。此外，在課程中經(jīng)典理論、定律、方程以及生產(chǎn)線的學(xué)習(xí)中，可以引入創(chuàng)造這些知識(shí)的國(guó)內(nèi)外科學(xué)家們的人物事跡，提高學(xué)生興趣的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價(jià)值觀、理想信念和科學(xué)精神。
6.3、建立以學(xué)促賽、以賽促學(xué)的創(chuàng)新教育模式
化工類學(xué)科競(jìng)賽是在緊密結(jié)合化工理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，以競(jìng)賽的方法激發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，通過(guò)實(shí)踐來(lái)發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)際工程問(wèn)題，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)起著巨大的作用。充分利用化工類學(xué)科競(jìng)賽(如全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生化工實(shí)驗(yàn)大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+化學(xué)反應(yīng)工程”課模設(shè)計(jì)大賽等)，分別從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)三方面入手，探索學(xué)科競(jìng)賽與課程的融合，建立以學(xué)促賽、以賽促學(xué)的創(chuàng)新教育模式。例如，在課堂上可以展示歷年的獲獎(jiǎng)作品、比賽資料等，將化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽的某些問(wèn)題與所授課程的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，有利于學(xué)生更深刻地掌握基本知識(shí)；在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，結(jié)合歷年化工實(shí)驗(yàn)大賽的比賽經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、安全操作、數(shù)據(jù)分析及撰寫(xiě)報(bào)告的能力，并將實(shí)驗(yàn)操作技能轉(zhuǎn)化成解決問(wèn)題的能力；在課程設(shè)計(jì)教學(xué)中，可以結(jié)合歷年化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目，開(kāi)展競(jìng)賽題目中個(gè)別單元操作(如精餾、吸收、傳熱等)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)“多樣化”的課程設(shè)計(jì)。
6.4、采取線上線下結(jié)合的教學(xué)模式
2020 年的春季，面對(duì)突如其來(lái)的疫情，各大高校“停課不停教、停課不停學(xué)”，成立了疫情防控期間的在線教學(xué)工作組，利用現(xiàn)代化信息技術(shù)進(jìn)行線上教學(xué)，不僅保證了教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)也為今后的教學(xué)模式提供了參考。以往的傳統(tǒng)線下教學(xué)模式中教師占主導(dǎo)地位，學(xué)生的自主性較差；線上教學(xué)可以發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，但不利于教學(xué)管理。而線上線下混合式教學(xué)模式突出了“先學(xué)后教”，充分發(fā)揮課前、課中、課后三個(gè)重要環(huán)節(jié)，課前通過(guò)線上教學(xué)發(fā)布教學(xué)視頻和資源，學(xué)生先于課下進(jìn)行自學(xué)和預(yù)習(xí)；課中采用線下教學(xué)詳細(xì)講解重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)，以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)為主，使課堂變?yōu)閹熒g的互動(dòng)場(chǎng)所，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂；課后通過(guò)線上-線下教學(xué)進(jìn)行課后討論和答疑。通過(guò)充分發(fā)揮線上和線下教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性，從而達(dá)到更高的教育目標(biāo)。
7、結(jié)語(yǔ)
本文通過(guò)對(duì)化工原理一流本科課程建設(shè)的實(shí)踐與探索，分別從建設(shè)目標(biāo)、課程體系與教學(xué)內(nèi)容、師資隊(duì)伍、教學(xué)資源、評(píng)價(jià)體系、教學(xué)方法等方面進(jìn)行思考和分析。雖然目前在建設(shè)中取得一定的改革成效，但化工原理課程的建設(shè)與教學(xué)改革是一個(gè)相互影響、相互促進(jìn)的龐大系統(tǒng)工程，只有在教學(xué)過(guò)程中齊頭并進(jìn)，不斷探索鉆研、改革創(chuàng)新，才能從根本上達(dá)到課程建設(shè)和教學(xué)改革的目的。

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化工原理課程建設(shè)的探索與改革

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