新工科背景下“化工设计”课程教学设计与改革实践

[摘 要] 经过多年迅速发展，我国化工行业中新产品、新工艺不断更新换代，传统高等学校教学方法已不能适应众多应用化工企业或单位的需求。在此背景下，结合内江师范学院应用化学专业人才培养的实际，从课程的教学模式、教学内容、实践拓展和课程考核形式组织形式四个方面，对“化工设计”课程进行教学设计与改革，针对工程设计能力、解决工程实际问题能力和创新实践能力等的培养内容进行详细分析，对课程体系建设与教学改革进行探讨，旨在提高学生的积极主动性，有效地理解和掌握化工厂设计和设备选型等实践知识，为学生学好这门课程提供积极探索并积累有益经验。

[关键词] 化工设计;教学探讨;应用化学

[基金项目] 2020年度内江师范学院校级一流社会实践课程教研项目“化工设计”（JK202042）

[作者简介] 谭亚南（1979—），男，山东平原人，博士，内江师范学院化学化工学院教授级高工，主要从事化学工程研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）31-0072-04  [收稿日期] 2021-06-11

当今，在物联网、智能化工、数字化制造和云计算等新产业技术迅速发展的背景下[1]，高等学校工科教育也必须进行教育改革和创新，才能有效解决传统工程课程教学对实践教学关注过少的问题，才能提升化学工程类大学生的专业核心技能和综合实践能力水平，才能培养出融合与创新、满足企业/市场需求的高端化工人才。

“化工设计”课程是包括应用化学专业在内的化工类专业高等教育的重要组成部分，也是衡量应用化学等专业办学质量的重要评价内容[2]。化工设计是近年来多学科交叉形成的一门新的学科，是把化工项目从实验室搬至化工现场的一个中间环节，它旨在帮助学生理解和掌握化工厂的一般设计理念、基本设计标准和规范、常规设备和仪器选型等工程实践知识，具有明显的实践性、工程性和经验性特点。它的培养目标以满足化工设计院/所和企业需求为导向，强调学生的计算和设计能力的培养，要求学生知识掌握全面且透彻，指导教师需对化工厂设计和运行阶段的实际问题进行针对性教学和指导，使学生掌握基本化工设计能力和解决化工厂简单问题的能力。

2017年，教育部提出以应对变化、塑造未来为理念的“新工科”的建设思想，努力培养多元化创新卓越工程人才，而教学改革与创新是达成这一目标的最根本的途径，也是实现人才培养目标的基本途径[2，3]。我国对化工设计等工程类课程教学越来越重视，教学水平也逐步提高，但同时目前国内大学应用化学等专业的化工设计还存在以下主要问题：（1）高校课程设置过多偏重于理论知识教学，学生对工程实践类知识掌握严重不足，特别是像内江师范学院这一类的非理工类院校;（2）教学内容多仅限于课堂教学，即使有模拟实验课程，教学模式仍相对单一，学生无法以系统性的工程实践理念去解决课程中的工程问题，也就与化工生产实际脱节;（3）课程考核形式单一，学生设计能力和解决问题能力提高有限。而本文以应用化学专业为例，针对化工设计教学环节的存在问题进行分析并提出解决方案。

一、课程教学模式

当前，高等教育越来越重视“持续改性”的教学理念[4，5]，提高各主要教学环节与专业培养目标达成度的关联，该教学理念旨在通过构建“评价—反馈—改进—再评价”的教学过程质量循环监控机制，根据各教学环节评价结果提出针对性改进措施，对本课程教学进行不断优化和完善。

在化工设计课程的教学过程中，努力营造敢于质疑的课堂氛围，培养学生主动学习、敢于质疑、敢于挑战的学习精神，提升基于创新探索和基于团队协作方式的学习兴趣，激发学生基于化工设计实践问题的技能潜力。

以化工设计具体问题为中心，围绕问题的发现、资料整理、问题分析和确认、提出可行性方案和讨论来组织化工设计的教学环节。例如，工厂某吸热的反应器能耗较高，这是问题，现场收集或直接给出相关进出口物料组成和工艺条件，给出反应器型号，让学生组成小组，小组成员有明确分工，共同搜索文献或相关手册等资料，共同分析问题根源，根据工厂现场公用工程和车间布置等实际情况，采用头脑风暴模式，要求提出两种或两种以上的解决方案，讨论分析后确定最有效的可行性方案。团队合作和分工明确相结合的组合方式既充分调动了学生的积极性和团队协作精神，又可充分发挥小组成员的个性和创新思维。

慕课、雨课堂及其混合教学模式已成为当下高等教育教学改革的新兴聚焦点[6]，“化工设计”课程教学依托慕课的开发共享特点和网络授课模式[7]，利用西北大学、江苏海洋大学等众多免费慕课资源，既可拓展学生获取专业知识的渠道，提升学生的学习积极主动性;也可利用雨课堂智慧教学工具为“化工设计”课程教学提供数据化、智能化的信息支持[8]，让学生迅速、方便地获取专业知识，通过弹幕、投稿、实时答题来开展互动，大大增强了学生与教师的互动性，教师还可以利用雨课堂完成学生预习任务、学习课件、课后习题的批改工作，实时监控学生的学习动态，特别是疫情期间，线上教学大大提高了教学质量。混合教学模式就是采用两种或两种以上教学模式进行授课，如同时开启雨课堂和钉钉直播进行教学，可以同时实现视频回放观看、课堂即时交流、师生连麦视频等互动教学，能大幅提高线上授课效率。新兴的教学工具可促进师生更有效地沟通和互动，提升教学效果，探索尝试“化工设计”课程教学改革的新途径。

充分利用化工实践教学合作基地，与当地化工企业建立校企合作模式，采用录像、实地参观或视频等授课模式，進行化工企业现场教学，包括以化工企业生产现场实际问题的解决为题目，让学生根据所学知识，提出可行的、经济的解决方案，确保设计方案真正符合工程现场要求。在开展化工设计的工程实践过程中，让学生感受真实的化工实践体验，丰富学生的化工设计实践经验。