新工科背景下化工类跨专业课程教学模式探析

2020-01-13渠吉发

化工时刊 2020年12期

渠吉发

(南京工程学院，江苏南京 211167)

化学工业发展是国民经济发展的一个重要标志，传统发达国家都有极强的化工基础，我国化学工业已经进入了全面快速发展时期，但是随着数量和规模的增长，化工领域安全与环保的问题愈发突出。另外，化工生产的工艺流程越来越复杂，自动化程度也越来越高，化工行业对人员数量的要求逐渐降低，而对人的能力要求越来越高[1]。这就要求生产相关人员不仅有扎实的专业基础，也要对涉及到的安全与环保问题有较深的认识。

随着新技术、新产品、新业态和新模式不断涌现，我国高等教育需要培养掌握多门学科、多门技术的新型工程科技人才[2]，“新工科”概念应运而生。在此背景下，2018年教育部高教司出台的《普通高等学校本科专业教学质量国家标准》中要求化工类人才掌握化工安全与环境保护的共性知识和技术，化学工业中安全生产规律，化工生产事故的预测、预防和紧急处理预案等内容。因此，高校应遵循教育科学规律，建立跨学科多专业融合的新型化工相关专业，并设置培养学生解决复杂工程问题能力的基础课程。

能源化学工程专业是新兴的复合专业，属于能源、化工、环境和材料的交叉学科，是为加速我国能源发展、解决能源问题和满足国家重大能源战略需求而设立的本科专业。本专业重点培养能够从事能源化工及相关领域的产品开发、工艺设计、过程控制、生产运行和节能减排等工作的高等技术人才，以及工程项目管理人才和高素质科研工作者。如何在有限的课时内，带领学生掌握更多的安全与环保知识，为将来的安全生产、职业健康和环境保护打下一定的基础，是能源化学工程专业教学的重点。本文以培养能源化学工程专业复合型人才为立足点，探讨如何推进本专业化工安全与环保的教学。

1 课程特点及学生基础

化工安全与环保是综合性很强的一门课程，从宏观来讲，本课程重点要求学生理解工程伦理的核心理念，了解化学工程师的职业性质和责任，在工程实践中能自觉遵守职业道德和安全技术规范，并具有化工安全与环保的法律意识[3,4]。课程设置在第七学期，但是由于只有32学时，很难把所有内容都进行详细的介绍，例如涉及的密封技术、腐蚀控制技术和通风置换技术等都可以作为独立的一门课程，因此本课程更注重知识面的广度而非深度。课程另一个特点，也是教学难点，文字性知识很多，比如种类繁多的法律、法规、标准等，均需学生有一定的了解，课堂教学容易变得枯燥无味。

本课程面对的是能源化学工程专业的学生，学生已经学习了化工原理、化工工艺学、反应工程等课程，具有扎实的化工基础，但对于安全生产、职业健康和环境保护等方面的知识缺少系统的认识。本课程更注重安全与环保的整体框架，有足够宽的知识面和扎实的专业基础，教会学生具备全局概念，培养学生的跨学科思维和跨界整合能力，对部分知识如预防焊接缺陷等知识点不作过多要求。

基于本课程的特点和能源化学工程专业学生的基础，探讨如何通过教学观念的转变、教学方式的创新、考核评价的多样化，提升化工安全与环保课程的教学质量，激发学生的学习兴趣，促进学生的可持续发展，是培养契合新工科要求的化工类复合型人才亟需解决的关键问题。

2 教学模式变革

2.1 教学观念的转变

要提高课程教学效果，教师应转变教学观念，树立“以学生为中心”的新理念。课程教学应从“教师传授学生知识”转变为“学生自己发现和创造知识”；从强调教师“教什么”、“怎么教”转向注重学生“学什么”、“怎么学”；以“能力为本”，尊重学生的主体地位，提高学生的学习成效，促进学生的全面发展。

2.2 教学方式的创新

教师应充分利用学生的主观能动性，设定知识框架和范围，引导学生学习，比如进行课堂翻转，学生课前自学，课堂进行交流，教师对遗漏或错误的知识点进行点评、补充和更正。只有学生学会独立思考，在面对日新月异的新技术、新工艺、新产品时才能解决实际问题，满足自我发展需求。

现在高校已实现多媒体教室的全覆盖，PPT已经成为教学必不可少的辅助措施，板书与多媒体的高效结合是许多课程成功的原因之一。对于化工安全与环保来说更需二者的有机结合，比如可以通过案例视频提高学生对安全和环保的认识，并加强对知识点的掌握。也可以筛选一些事故剖析动画，更加直观地分析事故原因，增强代入感，给学生更强的震撼，产生更好的教学效果。

本课程面向大四的学生，学生已具备较充实的专业基础知识，对未来的发展方向也有基本判断，对知识的获取有自己的选择，所以在教学中需要根据专业要求及学生的兴趣点进行选择性教学，把课堂时间变成知识的互动与分享。教室不只是单纯的学习场所，也可以进行学术交流，给学生安排一些有一定自由度的课题，让学生作为课堂主角，不仅可获得更好的学习效果，也可快速适应未来日新月异的社会需求。

仅停留在理论层面没有进行实践的学习是不牢靠的，教学过程中可以安排学生课余时间到化工实验室或化工厂进行实地参观、学习，使学生对化工设施、生产工艺、防护措施等有直观认识。例如讲解通风置换技术时，可以带学生参观实验室的换气扇、通风橱等设施；讲解雷电防护技术时可要求学生亲自观察避雷针、导线及地线；讲机械密封时可以借机械专业的泵模型，介绍动密封原理。学生在实践中思考，理论与实践相结合，才能适应变换万千的未知领域。

2.3 考核方式的多样化

本课程不仅考察学生对课堂知识的掌握程度，由于一些技术、标准、法律、法规的快速更替，也需要学生具有较好的信息检索和综合能力，因此需要构建学生为本的多元多维学习成效评价体系。教师提前制定有一定自由度的题目，尽可能涵盖所有章节的重点内容，如“电厂相关的金属腐蚀和防护措施概述”，“选一个化工厂，分析其在厂址选择和全厂布局等方面为安全生产的考量”，“化工厂、电厂等企业常见火灾隐患点，预防措施及火灾处理措施概述”等。然后将翻转课堂过程学生对题目的把握程度、查找资料的全面性、分析过程的创新性等引入评价体系，作为课程成绩的重要组成部分。

期末考试中，除重要的机理和概念，添加一些涉及安全生产、职业健康和环境保护的典型案例，考察学生根据提供的信息对存在的安全隐患、事故原因等进行分析的能力，并要求给出合理、系统的改进措施，全方位考察学生对本课程知识的综合掌握程度。