新工科背景下资源循环科学与工程专业《资源循环工艺设计概论》教改探索*

嵇 鹰 杨 康 崔晓红

（1.西安建筑科技大学材料科学与工程学院，陕西 西安 710055；2.西安建筑科技大学资源工程学院，陕西 西安 710055）

1 课程教学改革的必要性

资源循环科学与工程专业是为解决国民经济发展面临的两大根本问题，资源短缺和环境污染而设置的新兴战略专业，2010年经教育部批准设置，2011 年批准为国家特色专业。资源循环科学与工程专业是我国为了适应战略新兴产业需求而设立的新工科专业。作为一门多学科交叉性质的专业，其专业内容涵盖材料科学与工程、环境科学与工程等诸多学科，目标是培养具备资源循环创新理念的复合型工程技术人才，这就要求学生具有较强的多学科交叉融合能力。资源循环科学与工程主要研究废弃物资源再生利用、再生材料的性能和应用、节能减排效益分析等资源循环相关的知识和技术问题，以适应国家节能减排、低碳经济及循环经济的发展趋势，进行资源再生利用、材料回收加工等。《工艺设计概论》是为资源循环科学与工程本科生开设的专业必选课，也是锻炼和培养学生多学科交叉融合能力的专业课，其教学内容包括了解工厂工艺设计的原则、程序、工艺平衡计算及主要生产车间的工艺设计和工艺布置，以及土建、电气、环境保护、卫生工程和技术经济等其他专业知识，同时还要考虑环境、法律、安全、健康、社会和文化等因素，范围广泛、内容丰富、实用性强，在培养上述复合型工程技术人才过程中有着较为重要的作用。但从我校及全国其他高校该门课程的教学内容和现状看，均存在以下几个方面的问题：

1.1 教材内容缺乏针对性

目前在我校的课程体系中设置了与材料科学与工程专业有关的《无机材料工艺与工厂设计概论》课程、《水泥厂工艺学课程设计》及《混凝土工艺学课程设计》教学实践环节，没有针对资源循环方面的工艺设计，在授课方面还是借鉴了现有的课程体系。由于资源循环利用的涉及面极其宽广，无法满足当前资源循环科学与工程专业的培养要求，其内容也无法适应21世纪资源循环科学与工程专业发展的实际情况。针对资源循环科学与工程方向学生的毕业要求是资源循环利用行业的需求，不能用原有的《工艺设计概论》课程来替代，因此需要为资源循环应用方向的学生单独设立一门《工艺设计概论》课程。新设立的课程能较为系统地介绍当前资源循环利用工艺设计方面知识，无论是对于培养高校应用型复合人才，还是资源循环综合利用的工艺[1-3]设计都是十分必要的 。

1.2 教学内容凌乱，缺乏循环资源方面的系统性

原有的《无机材料工艺与工厂设计概论》等课程内容与资源循环应用等课程的教学内容衔接性不强，使得学生缺乏对未来专业发展方向的认知，挫伤学生学习的积极性。例如，《无机材料工艺与工厂设计概论》课程讲授了水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料的相关知识，作为资源循环应用专业方向的学生，实际上就是把二次资源再次利用，所以需要了解这些方面的知识但是对于玻璃、陶瓷和耐火材料相关知识不需要用过多的课时讲解，更多是需要了解和掌握二次资源的性质，如何去应用而且由于二次资源品种繁多，工艺过程差异性非常巨大，本专业学生在有限的课程教学中很难理解透彻。

1.3 缺乏二次资源应用的设计资料

由于资源循环科学与工程专业是新兴战略专业，对于二次资源应用的认识和掌握还不够全面，相应的就缺少二次资源应用的设计资料，因此不能很好地为课程设计和毕业设计服务。根据材料科学与工程专业工程教育专业认证指导意见，专业课程的学时要进行缩减，资源循环科学与工程专业也以这个指导意见为基础对专业课时做了缩减。以目前的课程内容的设计都难以保证专业知识的传授质量，学生很难获得应有的知识结构和能力素质，因此存在“宽口径、厚基础”与“低素质、低能力”的矛盾。尤其对于资源循环专业的来说，本身的课程体系就较为复杂，内容繁多，又缺少有效的设计资料，使得学生缺乏熟悉二次资源生产工艺的途径。

1.4 教学手段过于单一，实践教学功能薄弱

在封闭模式和单一的人才培养下，无法培养出创新性应用型高级专门人才。本课程的教学手段主要以课堂讲授为主，但由于课程涉及的专业面较广，且本课程开在大四上学期，学生由于找工作、准备考研等导致其投入到本课程的精力有限，若仍然按照传统“填鸭式”的教学手段，必然无法提高学生学习的主观能动性。虽然我校在创新高级专门人才培养方面做了不少工作，取得了一定的成绩，但随着对于人才培养的要求越来越高，我校在人才培养方面表现出一些问题，比如授课方式单一、模式刻板等。这些问题导致人才培养模式中人才培养过程、人才培养体系以及人才培养机制三要素与这一人才培养目标存在着明显矛盾，例如在现有培养体系中创新性课程还未完善，未能达到培养目标条件中要求的“具有在资源循环科学与工程专业应用领域从事工艺设计方面解决本专业复杂工程问题的能力”。

1.5 评价制度不完善，评价体系不健全

以往的教育质量评价比较注重教育过程之外的内容，忽略了学生的成长过程与发展评价，没有考虑过程控制。因此，在培养机制中评价体系并不完善。而且许多课程评价崇尚“唯量化”的模式，这使得那些难以量化的内容无法进入评价范围无法评价学生创新能力提高质量，因而直接影响了评价效果的可靠性。

综上所述，加快对该门课程的教育教学改革，改进教材建设，优化传统教学内容、丰富现有教学手段、探索全新教学模式的现实需求愈加迫切。

2 课程教学改革的措施

循环资源应用的教材建设和课程改革是提高教学质量的核心，也是教学改革的重点和难点，课程建设以服务为宗旨，以就业为导向的指导方针，积极探索校企合作新模式，大力推行工学结合模式，努力构建与经济建设和社会发展的实际需要相适应、相配套的整体优化的教学内容和课程结构体系，并将教学方法与手段、考核方法、课程管理、评价与反馈等建设配套改革，以进一步提高教学质量。

2.1 编写培养学生工程设计能力的实用性教材

由于目前还没有关于资源循环应用方面的工艺设计概论的教材，本教学改革项目组正在组织编写《资源循环工艺设计概论》教材。教材在内容设置上尽可能涉及各种二次资源的内容，如从工业生产的各种固体废弃物、城市生活垃圾到农作物废弃物-秸秆为对象，以单元操作的形式，按照各种固体废弃物的特点介绍处理过程的工艺流程，并联系当前固体废弃物处理的生产实际和技术发展水平，介绍各种特殊处理新设备、新工艺、新技术方面的进展。通过本课程的学习，让资源循环专业的学生掌握多种固体废弃物的处理的基本生产过程和设计特点，对各种固体废弃物的生产过程的工艺设计有较全面的了解。着重培养学生的在处理二次资源工艺设计方面具有解决本专业复杂工程问题的能力，加快创新型人才培养与“一流专业”建设。

2.2 增加实践性教学环节

我校设有资源循环科学与工程二级学科博士点和二级学科硕士点各1 个，拥有“生态建筑材料国家地方联合工程研究中心”和“中国循环经济工程技术协同创新中心”，整体科研实力与水准相对较高，近三年（2019～2021 年）承担国家级科研项目8项、省部级科研项目32项。资源循环科学与工程教研室拥有教师23 人，教研室的教师每年都要从事或开展大量的科研工作。工艺设计概论的实践性非常强，可结合实际情况，用科研实践来充实教学。通过设置《资源循环科学与工程创新实践》课程设计，使学生参与到教研室教师承担的工业设计项目中去，了解工艺设计的各个环节。

在教学中确定教学目的明确教学要求。《工艺设计概论》作为专业必选骨干课程的建设应以学生为本，以毕业要求和培养目标为指南，通过完善的支撑条件和良好的师资队伍保证各门课程教学过程的有效进展，并经过完善的内、外部质量控制进行持续改进措施，以保证培养学生质量满足毕业要求。课程改革体系和教学资源体系应该进一步加强建设，课内外一体化互动的模式应该进一步加强构建。《工艺设计概论》课程的教学环节要能够表现出综合化、多样化、可选择性和开放性的要求。为完成《工艺设计概论》的专业骨干课程目标，争取做到以学生为本，将学生的学习与教师的科研工作有机结合，形成相互支撑、协调一致的良性态势，实现教师与学生的互利共赢。

2.3 制作高质量素材，丰富网络教学平台

首先，调整课程结构，优化课程内容。教学用书是专业课程建设的最主要教学资源。它不但包含纸质课本，还包括配套的专业课教材、练习题库、指导书、教案、多媒体课件与影像资料、课程教学专业网站等多维教材。同时，包含最新编制的课程介绍、教学日历以及教学大纲。

加强案例教学和网络教学方法。注重课堂授课与二次资源应用工程案例相结合，通过实际案例讲解激发学生对工艺设计学习的兴趣，提高学生自主学习能力。此外，重要章节配合一些练习题，目的是提高学生对于实际工程方面分析问题和解决问题的能力，使学生由被动的接受者变为积极主动的参与者。在理论知识讲解过程中，通过完成内容丰富的具体实例，明晰基本概念，加深对基础理论的理解，使学生初步熟悉和掌握工艺设计的有关理论和实际。教学手段也可以充分利用现代网络技术，进行课程网络学习平台建设，采用多媒体授课法、网络平台教学法、自主作业法、互动教学法等教学方法。

2.4 完善课程考核、评价与持续改进机制

课程原有考核方式仅限于纸质卷面考试，学生更多的是对基本概念、基本原理的死记硬背，无法真实评估学生的学习能力及掌握工艺设计效果，因此改进课程考核机制，促进学生学习习惯养成。改进《工艺设计概论》专业必修课程考核机制，加强对于学生学习过程的监控，提高平时成绩比例，考试增加主观试题，以培养学生综合运用知识分析问题、解决实际问题的能力，设置实际工艺设计能力考核及团队成果考核，使课程考核机制真正考核学生学习全过程，从根本上促进学生学习习惯养成。打破“一考定成绩”的传统评定模式。

3 结语

《资源循环工艺设计概论》是一门集综合性、实践性和实用性于一体的专业主干课课程。本教学改革项目组通过编写实用性教材、增开《创新实践》课程设计、制作高质量素材充实网络教学平台、完善课程考核、评价与持续改进机制等多举措并举，在教学内容上尽量涉及各种典型的二次资源，增加典型的案例教学内容；改变传统课程成绩评定模式，建立能够真实评估学生工艺设计思维能力多元化考核方式。

本教学改革项目组将不断总结教改实践中积累的经验，以培养具备资源循环创新理念的复合型工程技术人才为目标，为资源循环科学与工程专业建设和学科发展贡献力量。