基于创新性应用型人才培养的化工原理教学研究

刘明丽，王丽梅，张秀玲

(德州学院 化学化工学院，山东 德州 253023)

科技是国家的强盛之本，创新是民族进步之魂[1]。早在2016年5月习书记就在中国科协第九次全国代表大会上指出，要建设世界科技强国，关键是要建设一支规模宏大、结构合理、素质优良的创新队伍，激发各类人才的创新活力和潜力。在这个创新大潮澎湃的新时代，我国的高等教育学校担负着培养创新应用型人才的重要任务。创新教育已然成为各大高校教育改革的重点研究内容。

作为一门专业基础课程，化工原理在化学工程与工艺及相关的专业中均有设置。化工原理是在学习了多门基础课基础上学习的一门课程，是学生跨入工程领域的奠基石[2]。它具有实践性强、应用性强的特点。通过该课程的学习可以培养学生的工程意识、解决实际工程问题的能力，操作能力等。本文就在创新教育背景下，结合学院“培养创新性应用型人才”的人才培养定位，分析当前化工原理课程教学中的特点，就化工原理教学中实施创新教育的必要性及如何进行创新教育展开论述。

1 当前化工原理课程教学的面临的问题

1.1 “教”和“学”不相长

教师教学积极性并不是十分高涨。由此带来教学效果不好等问题。一堂精彩的教学课程应当由充分的课前积极备课，抑扬顿挫的讲课，充实而简洁的教学内容，教学效果的反馈等几方面组成。而很多教师存在着教学态度懒散、教学过程松懈、教即“教”不关心“学”的问题。除了教师自身因素和高校的政策导向外，还有非常重要的一点就是不能充分认识当代大学生的特点。

长期以来，我国的教学体系以课程为导向，强调老师要怎样讲，注重教学的管理和实施。在此模式下，化工原理的教学强调原理讲解和模型推导，枯燥的公式，呆板的教学方式，很难让时刻追求“新鲜和刺激”的当代大学生接受知识，更不用说创新原理和创新思维的传授与启发。当代大学生处在知识爆炸，经济高速发展的时代，他们耳濡目染的都是高新科技带给人们的方便和快捷，利益和刺激，享受的心理代替了探究原理和真理的好奇心。有多少学生还会被 “填鸭式”教学方法吸引，去听完教师设计的教学流程呢？

1.2 系统的理论教学与实践脱节

传统的教学模式难以实现理论联系实际[3]。目前，一些高校对实践教学方面的组织和实施存在不足，主要体现在两个方面：教学理论的系统化与实验安排集中化的矛盾和实习时间短，实习受限因素过多导致实践效果不理想。

为了便于管理和操作，化工原理实验通常被集中安排在某几周进行，而有的单元操作实验又安排在理论课之前。这就造成了理论与实践脱节，既影响学生对化工原理理论知识的理解和巩固，又让实验课程失去了在学生培养目标中的重要作用和意义。

当前实习时间较短，一般只有2～4周的实习时间。实习教学资源短缺，化工现场实习过程中也有很多潜在的不安全因素问题，导致实习工作不能深入进行，学生只能在相对安全的范围内进行参观学习。不能有效的深化理论知识和实验课程的学习效果。

2 创新教育在化工原理课程中的实施

高尔基曾说过“如果学习只在模仿，那么我们就不会有科学，也不会有技术。” 实施创新教育就是要从培养创新精神入手,以提高创新能力为核心,带动学生整体素质的自主构建和协调发展。创新教育在化工原理中可从以下几个方面实施。

2.1 教学内容上的创新

理论课上课前安排设备的认识实习。

化工原理中每一个单元操作都是由操作原理和设备介绍两大部分构成。在单元操作讲解前先组织一次操作设备的观摩学习，可以通过了解实物引起学生的学习兴趣，既直观，效果又好。因此，教研组在教学方案中增加了开课前的观摩学习。首先教师简略讲解设备的功能和构型，会激发学生探求设备工作原理的兴趣；其次，结合实物图讲授原理并深入分析结构，可以有效的启发学生的创新精神。

2.2 教学手段上的创新

增加仿真动画教学。我院在教学中增加了多组仿真动画的演示步骤。介绍课程中难于理解的教学内容和工程设备运行(设备内部的结构和物料的流动)，通过多媒体教学手段生动地呈现授课内容，使抽象的概念和理论更加直观和具体。几年来的教学印证了这一教学环节的实施充分提高学生的兴趣和注意力，进一步提高教学效果，同时增强了学生的工程观念。通过引入生活实例再延伸到生产实例，由浅入深，循序渐进的进行教学。大学教学中,学生对知识有“实用性”的要求尤为迫切。但是，太复杂的案例又让学生感觉遥不可及。因此，先引入生活实例再引入工程实例，一方面使教学内容实际化、具体化，加深学生印象，让学生感觉理论知识不再是虚无缥缈的，而是来源于生活、生产又用于指导和改进生产和提高生活。同时也给学生一种成就感，认为自己是有能力解决类似工程实际问题的工程师，从而调动其主观能动性。比如为了说明三种传热方式往往不是独立存在的，可以拿“室内的暖气片使室内温度升高”就近举例，应用于生产中就是两流体的间接传热问题。然后可将问题深化，如何提高传热速率和传热效率？可以以“暖气输送管道外包材料”举例，还可以联系流体流动中的连续性方程举例。启发学生在纵向和横向两个方面联系所学知识，解决相关问题。通过生活实例引导-工程实例深化-工程问题解决，培养学生独立思考、分析、解决问题的能力。

2.3 实践教学中培养创新能力

2.3.1 实验教学引导创新思维

实验是创新思维形成的本源[4]，在创新人才培养中占有举足轻重的地位。我院坚持“HEART”教学理念[5]，坚持以学生为本，启发学生创新意识，促进学生知识、能力、素质协调发展。

为了发展学生的自主学习和创新能力，我校自2013年就在校内实现了开放式实验教学。面向修读化工原理实验的学生开放。通过提供开放式实验室，学生可以灵活的安排实验时间，也可以针对感兴趣的实验进行多种实验尝试，同时也为学生参加实验技能大赛提供锻炼的机会。这种开放式教学和开放实验室的设立符合当代大学生的学习特点。

2.3.2 仿真实践

没有实践一切的理论知识就没有生命力。目前的生产实践是有诸多的受限因素，这些困难，仿佛是生产实践无法逾越的鸿沟。仿真技术的应用让生产实践的进行柳暗花明。仿真数据库及仿真模拟为化工实践带来了极大的便利。首先是解决了实践时间较长，采集数据困难[6]，且分析数据误差较大的问题，二是解决了实验中能耗较高，耗材成本较高的问题， 三是克服了实践中易燃易爆及操作不当引起的设备损毁和安全事故等；同时，学生可根据自身对理论知识的掌握情况，在仿真实验中通过验证试验对理论知识加深理解，通过创新实验引导自己的创新思路及实现某些创新过程。

仿真实验是一个动态的过程，它具有自主性和交互性的特点。首先，大场地现场实习地点缩小到小小的电脑中，学生可随时通过电脑进行任意实验项目，从单元操作到生产过程；几万甚至上百万设备仪表等可以在不同的单元操作及工业生产中共用，节省了重复购买带来的成本浪费。单元操作不是孤立的存在，它始终建立在生产环节中。通过仿真实验，可以让学生在全方位角度上理解单元操作，从整体上把握工程观点。

2.4 创新大赛中施展创新能力

在学生和教师的双向需求下，学生可以以科研助手的形式参与到教师的科研工作中来。这既让学生有创新和自我探索的空间和机会，认识到该学科在科学研究中的重要地位，实时把握科研前沿及动向，又让教师繁重的科研实验劳动得到一定程度的减轻。

在国家“大众创业，万众创新”战略的鼓励下，高校也参与到了各类创新创业大赛中。像全国大学生创新创业大赛，互联网+创新创业大赛，大学生科技创新活动等，为大学生创新思维的实施，创新能力的提升开辟了有利空间。在创新过程中学生可以充分了解创业之繁，创业之难，也能意识到技术创新、思维创新在工业生命中起到的关键作用。

2.5 适应创新应用型人才培养的师资队伍建设

我院为适应创新性应用型人才的培养，在师资队伍建设方面采取了多种措施，通过高校访学，海外访学，加深对科研前沿的了解。加大双师型队伍建设力度，鼓励教师依托各类协同创新中心、产学研合作基地、校企合作基地、实习实训基地等平台，采取考察观摩、技能培训、跟岗实习、参与产品技术研发等形式，开展挂职锻炼。大大提高了教师对行业最新发展的了解程度，保证课堂教学能反映当前的先进水平。

3 结语

创新性应用型人才的培养是顺应当前经济高速发展、科技水平日新月异的形式，提出的人才培养目标。在化工原理教学中要实现这一目标，需要根据当代大学生的特点，改变因循守旧的传统教学方法，通过多种教学手段，激发学生的学习兴趣，提高主动学习的意识。发挥学生教学主体作用，真正做到“君子之教，喻也，道而弗抑，开而弗达”，做好学生创新道路上的启发者。通过开放实验室、科研助手、创新大赛等形式为学生提供创新空间和机会。同时，教师不断提高自己的知识素养和教学水平，时刻保持超前的科研意识，才能为社会培养出优秀的创新性应用型人才。