企业协同应用化学专业“化工原理”课程教学体系的构建

2019-12-27郭文宇李华兰

绵阳师范学院学报 2019年11期

郭文宇，李华兰，唐杰，陈英

(绵阳师范学院化学与化学工程学院，四川绵阳 621000)

0 引言

为了适应我国经济发展新常态，主动融入产业转型升级和创新驱动发展，2015年10月教育部、国家发展改革委及财政部联合发布《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》，指明高校应把办学思路真正转到服务地方经济社会发展上来，转到产教融合、校企合作上来，转到培养应用型、技术技能型人才上来，转到增强学生就业创业能力上来；为了进一步推动高校转型发展，2017年12月，国务院办公厅颁发了第95号文件《关于深化产教融合的若干意见》，指出深化产教融合的主要目标是逐步提高行业企业参与办学程度，全面推行校企协同育人，形成教育和产业统筹融合、良性互动的发展格局.

在这种背景下，我院应用化学专业审时度势的制定了转型发展时期的培养方案，指明应用化学专业以立德树人为根本任务，以区域经济建设和社会进步发展需要为导向，面向四川，辐射西部，着力培养具有一定的人文社会科学素养、健康的身心素质、较强的社会责任感、良好的职业道德，具备一定的社会交往能力和组织管理能力，掌握化学及相关学科的基本理论、基础知识和基本技能，具有良好的科学素养、较强的创新创业意识和实践能力，能在化学与化工相关领域从事教育、科学研究、科学管理、生产技术、产品研发等方面工作的应用型人才.

“化工原理”是应用化学专业重要的专业基础课程之一，它在高等数学、大学物理以及四大化学等基础课程与专业课程之间起着非常重要的桥梁作用，是一门由自然科学领域向工程技术领域过渡的入门课程，该课程强调理论和实际相结合，为提高学生分析和解决工程实际问题，培养和分析工程技术实践能力等方面起着重要的作用.

校企“协同”育人，其实质就是校企合作教育，将学校的理论学习同企业的实践学习有机地结合在一起，使理论成为实践的指导，实践又是理论的发展及升华.在过去的课程培养体系中，学生只有在全部修完一门课程甚至几门课程之后，才有机会到企业进行实践或者实习.教学结果发现，学生在学习理论知识的时候非常茫然，甚至有些学生认为这些理论知识在后面的工作中根本没有用处，导致学生不愿意用心学；而在进行实践活动的时候，学生又早已将已经学过的理论知识遗忘得一干二净，使企业实践或者实习成为了一种“走秀”的过程.习总书记2018年在北大师生座谈会上指出，学生在大学里学什么、能学到什么、学得怎么样，同大学人才培养体系密切相关.同样，想要学好一门课程，能学到什么，学得怎么样，和这门课程的课程体系也有紧密的联系.

1 校企协同构建“化工原理”课程体系

1913年麻省理工学院的几位教授研究不同化工行业中通用的物理操作过程的共性，整理并出版了《PRINCIPLE OF CHEMICAL ENGINEERING》，使得“化工原理”课程成为了一门关于化学加工过程的技术基础课.经过一百多年的发展，各个高校根据自己的培养目标结合自身实际对“化工原理”课程体系进行改革，以便培养有特色、高层次的各种人才.在高校转型发展的新形势和校企协同育人的背景下，对化工原理课程体系的构建进行探讨有着重要的意义[1-3].

1.1 “化工原理”课程标准依据

从行业、企业的实际出发，通过知识、能力、素质三位一体培养应用型、复合型人才，化工原理课程应以成果导向教育为手段，以OBE工程教育为理念，以中国工程教育认证标准为要求，来设计、构建整个课程教学体系[4-5].

1.2 课程体系构建

以“工学结合”课程开发的基本理念为指导，依据由浅入深、由表及里、由易到难的认知心理顺序，建立实践—理论—再实践—再理论的教学活动过程，运用工作过程系统化的课程设计方法，基于工作过程细化课程内容、组织教学过程.

1.2.1体系设计根据化工原理这一工作任务对知识和技能的需要，结合目前学院的实际情况，对《化工原理》课程教学体系进一步完善，如下图所示：

图1 化工原理教学设计体系Fig.1 Teaching Designing System of Chemical Engineering Principles

1.2.2 课程内容为了进一步根据工作过程系统化，将“化工原理” 课程分为三大模块：分动量传递、热量传递和物料传递，各模块可以采用连续教学或分段教学两种方式实施.其中动量传递模块中，又划分流体流动、流体输送及流体与固体颗粒间的相对运动3个课题；热量传递又划分为传热和干燥2个课题；物料传递划分为精馏与吸收2个课题共7个课题进行.

教学过程中实验项目采用理论实践一体化分课题进行教学；同时以液体流动与输送、沉降与过滤、传热、蒸馏、吸收、干燥、这6个化工操作单元为主，蒸发、冷冻、萃取、结晶、膜分离这5个化工操作单元为辅共11 个化工生产的操作单元为载体来设计教学情景，且每一主要载体均是一个相对完整的工作过程.

每一模块教学完毕后，组织学生到企业进行见习，观察并学习这些理论如何应用于工业实际.同时聘请有经验的企业工程师到校，结合化工生产常用设备的相关知识，包含每个化工单元操作的简介、技术应用、操作依据、设备构造、操作方法、常见故障分析处理等内容，同学生深入交流与探讨，尽量在每一模块教学中，均能以化工过程单元操作为主线从而培养学生单元操作的岗位技能和技术应用能力.

1.3 教学方法

目前，多媒体教学的普及已经接近100%，多媒体集图文声像于一身，以其多维化的表现形式，是很多教师上课的首选教学手段.但是这种教学方法仍然是以“讲-听”为主，没有突出以“学生为本”的教学过程.这种教学方法容易使学生学完就忘，导致学生一旦接触实际工作，必须要重新再学习，工作适应能力较弱.因此，针对校企协同办学的特点，教学方法有必要做出一定形式的改进.

1.3.1 将工程观点融入每个教学环节中化工原理是一门典型的工科课程，因此要求教师在教学活动中，尽可能将工程方法、工程观点融入在教学环节中.以不同单元操作为载体，将相关的工程概念、基本理论、工艺操作及评价合理地进行整合.本课程教学内容以“应用”为主线，强调理论结合实践，着眼于学生的全面发展，扎实学生基础知识，提高学生的应用技能，进一步提升学生的工程素质[6-7].

1.3.2 归纳演绎教学法的灵活应用归纳和演绎反映了人们认识事物两条方向相反的思维途径，前者是从个别到一般的思维运动，后者是从一般到个别的思维运动.化工原理课程注重的是工程实际应用，通过各个单元操作的知识理论来归纳得出化工原理教学主线“三传一反”；再引导学生通过“三传一反”与速率定律及其他工程实践，加强对各个单元操作基本理论及方法进行推导演绎，使得学生对化工原理甚至对化学工程有了宏观上的认识，并将这种宏观认识转化为各个操作单元的知识点进行巩固学习，这种教学方法将进一步扎实学生的单元基础知识，强化学生的工程观点，提高学生的学习效率.

1.3.3 理论与实践的统一目前在教学上，化工原理理论和实验课程以及实践课程都是独立的课程，之间没有相互的关联.在实验教学中，又因为实验场所和实验设备的限制，以及考核制度的不合理，使得很多学生重视理论教学，轻视实验课程，操作随意进行，导致实验过程不规范，学生对设备的认识不充分，对数据的处理不认真.为了进一步巩固和深化学生的理论知识，提高学生对化工原理课程实验实践教学的重视，特别增设了仿真课程，同时将仿真课程作为理论与实践的过渡课程，形成理论、仿真、实验的“教-学-做”一体式教学模式[8-11].

1.3.4 教学示例以课题流体流动教学为例.这一课题中的基础知识和基本概念都要求学生借助网络教学平台自行预习.在进行雷诺现象、柏努力方程这些知识点教学时，先是在实验场地给学生演示这些实验现象，要求学生认真观察实验现象，认真分析老师进行操作的每一步骤，然后要求学生结合教材、网络视频自我学习，梳理知识点，开展翻转式课堂教学，最后再要求学生自己设计实验，动手操作实验，得出实验结论.

进行管道阻力教学时，同样要求学生先根据教材和网络视频预习，老师进行系统讲解后，要求学生先在仿真实验室进行管道阻力仿真单元练习，通过仿真练习，要求学生掌握管道阻力实验的原理、步骤、数据处理等，最后再要求学生自己设计实验，动手操作实验，得出实验结论.

在整个动量传递模块教学内容完成后，到企业就管路布置、离心泵选型、安装等进行课堂见习活动，要求学生就这一模块的学习体会及见习感想完成一篇小论文.

在教学中发现，刚开始给学生演示实验时，学生都只注意观察各个玻璃管中的现象变化，不认真观察设备管道布置，流体流动方式，更不注意进水口和出水口相对位置，管件、阀门的安装，甚至忽略了这些实验的前提条件：稳态流动；在进行仿真单元练习时，很多学生进入仿真都有很大的盲目性，虽然跟着软件中的步骤一步一步操作，但操作结束都没有反应过来自己通过仿真操作达到什么目的等等一系列的问题.随着课程有序的进行，学生逐渐适应了这种教学方法，在每一次的教学活动中都能深刻体会到书本中的理论是如何应用于实践操作的，极大鼓舞了同学的学习热情，提高了自学能力，培养了学生的工程素质.

1.4 考核方式

目前大多数课程的考核方式强调结果考核，即以期末考试为主.但在“化工原理”课程教学中，为了培养学生的工程素养，将工程观点融于每一个教学步骤中，这就要求更多的是考核学生的学习过程，对学生日常的学习状态和效果进行评价.

结合“化工原理”课程内容，可以将期末的考试分为三大单元测试，得到的分数加权平均计入学生最后的总评成绩中.同时，这三大单元测试成绩也不是简单的通过测试试卷来认定，而是采用多元化的评价方式，可以结合学生平时学习态度，小组论文成绩，小论文，实验设计，课堂参与度等进行综合评定[12].

2 该课程体系对学校要求

校企协同背景下对课程进行建设，对学校的师资队伍建设、教学活动开展、实践平台搭建等各方面提出了新的要求.

2.1 教师队伍建设

目前，学院大部分老师都是理科或者是师范类专业出身，即便是工科出身的老师，基本上也是从学校毕业就进入高校任教，没有任何在企业、行业里工作的经验.由于老师本身缺乏实践经验，就很难指导工科性、实践性较强的课程，大多数只能照本宣科.教学团队的素质决定了教学效果，在学校转型发展的关键时期，为了进一步适应企业、行业需求，必须加强对教师团队的建设.

2.1.1 引进经验丰富的技术人员一般说来，新进老师往往是各高校毕业博士，虽然他们有扎实的理论知识，但是毕竟缺乏实践经验，在培养学生的工程意识上，无法高屋建瓴的引导学生.因此，为改进师资结构，应该着手引进一些经验丰富的技术人员来进行补充.

2.1.2 派专业教师挂职锻炼为了提高中青年骨干教师的实践教学水平，学校和学院应该鼓励、要求中青年教师积极到地方企业、行业去挂职学习，锻炼实践能力，在实践过程中提高教学经验，尤其是实践教学经验.学校和企业联合培养的中青年教师作为“双师型”的典型教师，可以在教学团队中发挥骨干作用.

2.2 加强对实践平台的建设

“化工原理”是以典型单元操作为基础的，实验教学中的每个项目都相当于化工生产的某个操作单元.这就决定了“化工原理”实验平台建设不能局限在基础性实验，综合性实验，设计性实验等这些层次的项目之中，更多的需要结合化工过程的发展，对接企业行业的需求，建立化工工程训练中心[13].该中心介于化工专业教学和到企业实习之间，学生有了专业的理论知识后，通过实训中心各种实训装置，结合实训仿真软件，可以增强学生对化工设备选择，设备布置与管路布置的了解，同时也进一步增加了学生的工程观念，培养了学生的工程意识.