专业学位研究生课程高等分离工程教学改革与实践

2021-05-12吴诗德田俊峰韩光鲁

河南化工 2021年4期

吴诗德，田俊峰，韩光鲁

(郑州轻工业大学材料与化学工程学院，河南郑州 450001)

0 前言

专业学位以专业实践为导向，注重实践和应用，主要针对社会特定职业领域的需要，培养具有较强的专业能力和职业素养，能够创造性地从事实际工作的高层次应用型专门人才。因此，专业学位与学术学位处于同一层次，但课程应该不同于学术学位。高等分离工程是化学工程专业学位硕士研究生的一门专业必修课，是推动新工科建设的重要课程载体。专业学位研究生教育不同于学术学位，应注重研究生独立思考、工程创新能力的培养，让研究生初步具有大国工匠的素养。为提高课程教学质量和人才培养质量，推动专业学位研究生教育和教学改革，我院高等分离工程教学团队结合课程特色，对课程进行了教学改革探讨与实践。

1 课程概要和教学改革的必要性

高等分离工程主要研究化学工业过程中混合物分离规律、传质原理等，内容涉及面广，知识综合性强，要求较高的数学功底，同时，课程具有较强的工程性质，要求研究生具有工程思想和工程视野。此外，国内外分离技术发展比较快，需要不断补充新型分离技术内容，做好分离工程传统理论和分离新技术的课程衔接与优化调整。因此，需要优化传统教学模式，增加新的课程理念和教学手段，促进新工科背景下工科研究生工程创新能力的不断提高。

2 适应教育方向，与企业共建课堂

为保证专业学位的专业实践教学质量，我院高等分离工程教学团队积极联系校友工作的濮阳化工企业，与企业导师共同制定教学大纲，探讨主要教学内容，补充工程教育模块的教学内容，分析教学重点和难点，教学内容贴近工程实践，主要教学内容见表1。教学团队依托我院的河南省化工分离过程强化工程技术研究中心、河南省环己醇催化分离工程研究中心，以及依托我院建立的河南省研究生教育创新培养基地，不断吸收和借鉴两个工程中心的科研成果，收集国内外研究资料，不断更新和补充国内外新型分离技术理论和知识，拓宽知识面，帮助研究生全面了解分离理论前沿和进展。为了让研究生学习专业实践知识，组织研究生到我院校友的濮阳化工企业进行现场调研和参观式学习，增强工程理念，要求学生针对课堂理论在实际考察中的化工应用案例写心得体会报告，在学校课堂上分成不同小组进行交流发言，弥补了传统理论课堂教学模式的缺陷。

3 引入“以学生为中心”的课程理念

传统的高等分离工程教学注重理论基础，偏重于本科阶段化工原理课程的知识升级，模型假设和理论公式推导让研究生学起来晦涩难懂，不能培养研究生的独立思考能力。“以学生为中心”的课程理念，非常重视研究生的主体作用，在这种教学思想下，教师的作用重在指导，不再是系统讲解，采取多种方式让研究生重新认识已有理论模型，获取新的认知体验，通过小组讨论等教学形式培养研究生的独立思考能力、创新能力。

表1 教学内容安排

我院教学团体改变了传统教学方法，科学制定小组讨论学习法，使之具有互动性、探究性和个性化，整个课程将知识、能力、素质三者结合起来，让研究生具有解决复杂问题的综合能力，并采取“线下与线上相结合”的教学方式来体现“以学生为中心”，借助学习通平台发布线上教学内容、开展线上教学。教学中，我们阶段性地发布研究型和调研型作业，作业以小论文形式提交，代替原有的解题式作业，培养学生创新能力、解决工程实践问题的能力，每个研究生的初次作业完成情况占总成绩的20%，为了培养其纠错和不断完善能力，每次作业要求其修改与完善，作业修改与完善情况占10%。

改革了传统考核方式，不再采用试卷考试的方式，结课采用探索式答辩考试形式，结课题目是探索式、调研型、研究型的题目，全班学生分成考核与学习小组，小组内讨论，调动每位研究生学习积极性。以2018级研究生结课为例，结课答辩考试具体过程如下。

①第1阶段：引导学生组建考核与学习小组，每个小组一个结课题目，规定提交答辩报告期限(2～3周)，每个学生独立完成结课题目，培养独立完成能力，成绩占总成绩的30%。

②第2阶段：针对每个学生的完成情况，教师提出评阅意见，组内学生展开合作，根据评阅意见，共同完善结课题目，培养团队协作能力，并制作小组答辩PPT。

③第3阶段：对学生进行现场公开结课答辩与评价，每个小组随机挑选一名学生代表本组进行汇报与答辩，小组的汇报与答辩总分就是每个组内学生的汇报与答辩总分，目的是督促每个学生参与结课题目完善，教师评委评分占30%，学生评委评分占10%。课程考核评价方式见表2。

表2 课程考核评价方式

4 引入对分课堂教学手段，增强学习主动性

传统课堂形式多是灌输式教学，已经不适应研究生课堂教学，专业学位研究生课堂教学宜采用对分课堂教学模式。对分课堂教学在形式上把课堂时间分为两部分，前一半课堂用于教师讲授，学生课下消化吸收，后一半课堂用于学生分组讨论。对分课堂的精化之一是在讲授和讨论之间引入一个学生消化吸收的内化环节，传统教学法和分组讨论法有效结合。传统的讲授法保证了教学效率，教师的指导作用不可或缺，讨论法调动了研究生的学习主动性，属于深度学习和创造性学习，提高了研究生的批判思维、创造思维、沟通与合作能力[1]。

以我院2018级和2019级研究生多组分吸收教学章节为例，我院高等分离工程教学团队科学制定对分课堂教学方案，引导研究生组建学习和讨论小组，以3人为一组，课堂教学坐在一块，便于讨论，每组推出一个学生作为代表，参与全班讨论，其他组学生可以提问题，代表学生解答，组内学生可以帮助解答，确保每个研究生都参与到讨论中。对于“化学吸收与增强因子”这部分教学内容，涉及大量模型介绍、公式推导，传统课堂的讲授方式只注重老师讲解和公式推导，研究生学习主动性不够，课堂上听懂了，课下对知识的理解不深入，教学效果较差。采取对分课堂模式，公式推导不再详细讲解，这部分内容让研究生课下自学、自己推导，课堂上分组讨论，组员之间讨论那些推导有困难，怎么解决，提高了研究生的创新能力[2]。

此外，教学团队不断优化对分课堂教学模式，更新了多媒体教学课件，讲授环节不再追求面面俱到，教学过程不断抛出问题，侧重讨论型、研究型、启发型教学。

5 将绿色、生态化工理念引入专业学位教育

我院教学团队老师通过购买新版教材、参加各类专业学位教育学术研讨会，将前沿性和时代性知识引入课堂教学，比如绿色化工、生态化工理念等，丰富专业学位教育内涵。现在，绿色化工、生态化工和洁净化工已经逐步成为研究热点。人们已经认识到化学工业必须走可持续发展道路，发展绿色化工、生态化工和洁净化工的重要手段之一是化工分离工程领域的新型分离技术，因此，有必要在化学工程专业学位研究生教学中突出分离工程的绿色化发展理念，使研究生具有绿色分离观念。比如，我院教学团队在概念讲授中增加绿色化工思想，比如转化度，它是高等分离工程的重要概念，转化度高有助于促进化工分离设备绿色发展，让学生理解好这个概念，可以提高学生对传质设备的综合评价能力，比如液液萃取设备。