基于新旧动能转换的化工类课程教学改革初探

李 倩，李 平，牟宗刚，彭翠娜，齐 蕾，姜占坤

(济南大学 化学化工学院，山东 济南 250022)

2018年2月，山东省新旧动能转换重大工程实施计划发布，提出：“加快新旧动能转换，是我省在决胜全面建成小康社会、开启全面建设社会主义现代化国家新征程中走在前列的重要战略部署，既是重大机遇，也是重大责任，更是重大挑战”。同时提出了目前存在的重要问题：科研成果转化率偏低、自主创新能力亟待提高。所以创新能力的增强成为了我省经济发展的主要目标。

“没有化工，就不可能建立现代的工业”。化工技术的进展对于整个经济的发展和变革起着决定性的作用。如何培养出具有较高自主创新能力的当代大学生，是现阶段化工专业的首要任务。立即改变师资队伍的知识结构、学缘结构和工程能力是不可能的。所以亟待需要我们精准聚焦新旧动能转换重大工程人才需求，从现有的教学条件出发，对化工类课程教学进行改革，以适应不断提高的创新目标。拟进行的探索与实践如下：

1 以培养学生创新能力为目标的课程体系建设

(1)引入新旧动能转换新元素完善化工类课程建设模式

我省新旧动能转换重大工程实施计划将纳米材料、智能材料、功能塑料等高端化工产品列入急需发展的新元素。我们可将其引入化工专业课程内容设计中以完善化工类课程建设模式。在实际的实施过程中，需修订相应课程的教学大纲以增加新的教学内容，具体拟实施情况如下：

纳米材料：在《催化原理与技术》的课程建设中，增加纳米材料的相关内容，结合最近的文献和专利技术，从纳米材料的制备、表征测试和催化活性评价等方面进行讲解，增强学生的前沿意识，提高学生的创新思维。在《波谱分析》的课程教学中，增加纳米材料的红外光谱分析、紫外拉曼光谱分析等，使同学们掌握先进纳米材料的微观物理化学性质，增强理论认知水平。

智能材料：智能材料有七大功能，即：传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力，这与《分离科学与工程》、《化学反应工程》的教学过程有很好的契合点，通过将传感器或敏感元件与化工过程控制相结合，同学们可接触到传统材料以外的高精尖产业。

功能塑料：在设计《精细化学品工艺学》和《有机合成单元反应》的教学内容时，可偏重考察塑料的功能性，如新型增塑剂、塑料阻燃剂、塑料热稳定剂的合成反应及合成工艺，拓展学生的创新研发思维。

(2) 以创新精神构建在线开放课程服务体系

随着科技的不断进步，教学信息化手段也在向多元化方向发展，其中，在线课程的建设可为线上、线下混合式教学打下坚实的基础。该部分工作拟在上述化工类课程建设模式完善后的基础上进行展开。教学流程分为课前准备阶段、教学实施阶段和总结评价阶段，具体实施时主要分为以下几个部分：

①选取建设课程：首先进行课前分析，包括教的分析和学的分析。教的分析主要针对社会需求分析和教学内容分析。通过对山东省新旧动能转换重大工程实施计划的需求进行分析，我们需要扩充前沿新材料的教学内容；学的分析包括学生学习动机分析、兴趣点分析和认知状态分析等。而我们通过对化学工程与工艺本科生目前现状分析以后发现，学生明显存在学习能动性不足、缺乏创新思维等问题。综合这两个方面，我们拟选择与新材料密切结合、且易激发学生思考能动性的化工类课程进行建设，如《催化原理与技术》、《精细化学品工艺学》等。

②教学设计阶段：由于《催化原理与技术》、《精细化学品工艺学》等课程专业性较强，拟采用线上、线下混合式教学的方式进行。将线下的教学内容根据逻辑性和系统性整理成若干段次，段次之间既相互独立又保持一定的连续性。以《催化原理与技术》的教学设计为例，可以按照催化剂(含前沿新材料)的理解、催化作用的特征、催化剂的制备、催化剂的物性结构表征、催化剂的本体性质表征、催化剂的表面性质表征、催化剂的颗粒性质测试、催化剂的失活、催化剂的再生等教学内容进行分段整理，并在每个段次开始之前以情景代入，进行问题导向式学习，层层推进，最后段次结束时回答情景问题，遥相呼应，使同学们系统并逻辑性地学习每一段次的内容。

③视频拍摄制作：由于网络学习者大都是利用碎片化时间进行学习，以致很难保持高度的精神集中和长时间的注意力，所以每节视频时间设置为15分钟，为了保证教学的趣味性和生动性，视频中需辅以图片、动画等多种多媒体形式，且视频资源应提供下载功能。视频内容应与上述教学设计段次保持一致，使得同学们可以提前学习教学设计的内容，带着问题去观看视频，大大激发他们的思考能动性和创新思维。

④教学应用阶段：为了检验在线课程建设的效果，需对其进行评价，并同时考察学生的线上学习能力。为了达到更好的实施效果，在线课程开始前应向学生提供教案。内容包括：课程主题、学习的重点与难点、学习方法推荐、思考题和小测验等。在线下教学过程中应及时对学生线上学习情况进行抽查

和检验等，并对学生的学习进程及效果进行详细的记载，以此作为平时成绩评定的客观依据，从而，达到线上、线下混合式教学的目的。

2 基于加强学生工程创新意识的实践教学建设

在对山东新旧动能转换“十强”产业解析中发现，山东化工企业存在创新能力仍显不足、安全环保压力较大等发展瓶颈，针对这些问题，在化工类课程改革的探索和实践中，应有意识地加强实践教学建设，并加入安全环保材料设计和开发的实践教学环节，以增强学生的工程创新意识。

(1)借助山东省氟化学化工材料重点实验室平台进行强氟硅材料、新型聚氨酯和燃料电池的实践教学

在《山东省新材料产业“1351”工程实施方案(2018-2020年)》中提出，为认真落实我省新旧动能转换重大工程战略部署，加快新材料产业发展，以山东省氟化学化工材料重点实验室为依托，应大力发展以新环保、新材料、新能源为核心产业的氟硅新材料等特色产业。

在这一思想的引导下，我们拟展开如强氟硅材料、新型聚氨酯、燃料电池等特色材料的主题讲座，运用学生熟悉的知识和事物作为引入点，结合最新的行业发展前景和最新发表的文献进行讲解。该过程中重要的目标是在讲课中启发学生思考，让学生在已有认知的基础上展开新的知识并建立新的思维方式。然后，通过认识实习、生产实习或毕业实习环节，为学生提供进入山东省氟化学化工材料重点实验室平台实践的机会，从而可以直观地接触强氟硅材料、新型聚氨酯、燃料电池的研制。另外，通过这种方式，可以让同学们更加直接地认识到创新意识在实验室研究中的重要作用，为进一步中试和工业化做好前期工作，以更好地服务于我省新旧动能转换的需要。

(2)依托国家虚拟仿真实验教学项目平台进行功能性食品、医用化妆品和保健医药的仿真合成

虚拟仿真实验教学具有虚、实结合的特点，可将学生实习、虚拟仿真训练及化工单元操作实训三者有机交融，实现实践资源全覆盖，从而打破时间和空间的双重限制，不仅保证学生可以得到最大程度的综合训练，还可免除部分实验带来的潜在危险性。同时，结合山东省新旧动能转换重大工程实施计划的目标，可以在该平台上进行某些功能性食品、医用化妆品和保健医药的仿真实验，增大学生的学习兴趣。

通过这些探索与实践，旨在使同学们接触到传统化工产业以外的高端领域，激发创新意识，让同学们真正地理解“知识就是生产力”，不仅适应我省新旧动能转换重大工程实施计划的需要，还能为高校化工专业创新型人才的培养贡献一些力量。