“一流课程”背景下化工原理课程建设探索

王芬，周绿山，张巧玲，向文军，王坤

(四川文理学院化学化工学院，四川 达州 635000)

0 引言

化工原理课程是化学工程与工艺类及相近专业的专业基础课。它在基础课和专业课之间起着承前启后、由理及工的桥梁作用，不仅强调理论与实际的结合，更注重工程观点、实验技能及设计能力的培养，以及分析问题、解决问题的能力。

在新一轮科技和工业革命浪潮冲击下，社会对知识密集综合型人才的需求越来越高，为适应科技和工业的快速发展需求，工程科技人才需努力提高自身综合能力。《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》指出，一流本科课程建设要树立课程建设新理念，确立学生中心、产出导向、持续改进；推进课程改革创新，实施科学课程评价，提升课程的高阶性、创新性，增加课程的挑战度，建设一批培养创新型、应用型、复合型人才的一流本科课程[1]。化工原理在化工及相关专业课程体系中占据极其重要的地位，一直以来是各高校课程改革的重点。

传统单一的讲授型教学模式，属于被动接受型教学，不利于学生对知识的掌握和运用[2]。为满足化工行业快速发展及国家对“一流课程”建设的要求，培养学生工程意识和创新能力，迫切需要对化工原理课程建设加以探索和改革。

1 化工原理课程的特点

1.1 理论性强

化工原理主要研究化工生产中各单元操作的基本原理、计算方法和所用设备的结构与选型等。它需要综合运用数学、物理和化学等基础知识来分析和解决化工类型生产中各种物理过程。因此，需要学生的数理基础较好。

1.2 实用性高

整个化工生产过程是由化工生产核心—化学反应过程和不同单元操作过程的组合而成，而单元操作涉及的设备数量占整个化工生产过程的80%左右。化工原理课程所研究的单元操作都来自实际生产，课程中每个经验理论都是经不断地实践验证并归纳总结完善得出的规律、理论，再回到实践中指导实际生产。因此，对单元操作的规律性分析对化工生产过程有实际指导意义，实用性高。

1.3 课程内容多，学时少

化工原理课程实际上是一个包含多门课程的课程群，一般包括化工原理理论课、实验课、模拟仿真和课程设计几个方面。课程的设置一般是以理论先行、实验和仿真随后，最后再完成课程设计，涉及的内容较多，学时少，时间跨度较大。

2 “一流课程”背景下化工原理课程建设的现状

近几年，随着应用型本科院校应用型课程建设的开展，以产出为导向的教育(outcome based education，OBE)理念的实施，国内众多课程在教学内容上进行了优化，建立了在线教学资源，并采用线上线下结合的教学方式[3]。纵观现阶段的课程建设效果，仍然存在学生学习主动性差、工程思维能力培养普遍不足的现象[4]。

2.1 课程群内各部分衔接性不紧密

化工原理整个课程设置是先理论、后实验，再仿真，最后完成课程设计。由于整个化工原理课程群涉及的课程较多，内容复杂，且教学时间段分隔较长，而不同课程归属不同教师负责，因此导致各个课程衔接一般，连续性不好，对学生的能力培养，很难起到整体合力的作用[5]。

2.2 理论课、实践课与实际生产之间联系不紧密

化工原理课程群中，实践课根据不同学校有所区别，但都包括化工原理实验和化工原理课程设计，有些学校开设课程更加丰富，使化工原理的理论教学和实践教学两部分更加完善。但大多数学生“重理论，轻实践”，重视书本上的练习和考试，而在实践课上敷衍了事，不愿动手和动脑思考，直接根据教材上的步骤引导完成实验，根本没有思考化工设备中相关的一些部件的工作原理和作用[6]。而且实验课往往只针对单一设备单一问题去验证性的实验，再加上多个学生使用一台设备，无法满足每个学生对设备的熟练使用，也无法遇见实际问题以及启动思维解决问题。

课程设计也只是设计给定条件下的某种实验设备，不能把学到的各个单元操作知识很好串联[7]，当问题发生变化时并不能有效转变思维给出解决方案，更不可能与生产实际过程联系起来综合运用各单元操作知识，系统地解决问题。

2.3 线上教学资源未被充分利用

线上教学资源是以网络化学习为基础的开放教育资源，以线上课程平台为依托，给出碎片化知识点的微视频资源，其优点主要是学生可以利用业余时间在短时间内完成某个知识点的学习。然而，在线课程碎片化的特性使学生的学习存在随意性、零散化的问题，碎片化的学习模式缺乏系统性、整体性，且没有比较完善的监督与考核机制，线上资源学习通常需要较强的自主性，对缺乏自主学习能力的学生，无法达到预设的学习效果。

2.4 新型教学模式落实力度不足

随着化工原理课程教学方法的不断持续改进，许多新型教学方法不断涌现，应用最多的当属“线上线下混合式”教学模式，将线上教学与传统教学有机结合，旨在满足人才培养过程的个性化需求，综合提高教学质量及人才培养质量。

然而在线课程建设还处在刚刚起步阶段，虽然得到大多数高校的重视，但相关管理经验比较匮乏，平台建设还不完善，在线课程投入力度不足，课程录像的形式比较单一，缺乏生动性、多样化，学生仍以传统学习方式为主，线上学习参与度低[8]。而传统学习方式学生缺乏主动性，学习兴趣低，培养出的学生往往只会应付考试，并不理解单元操作与整个化工生产过程的联系，因而对各单元操作之间的协同作用以及对整个工艺流程的重要作用还缺少认知，缺乏工程意识和工程思维能力，难以深刻体会课程的工程性、实用性和应用性。

3 “一流课程”背景下化工原理课程建设的优化路径

3.1 对标毕业要求，重塑课程教学目标

工程教育专业认证是高校新的风向标，因此专业发展过程中要以工程教育认证给出的毕业要求来指导教学和持续改进。根据《全国工程教育专业认证标准》(通用)的12项毕业要求，毕业要求1、2、3分别是工程知识、问题分析和设计/开发解决方案[9]。

化工原理课程建设中，对标毕业要求，重塑课程教学目标，要求学生首先要掌握工艺流程选择及优化的方法，以及单元操作过程的基本原理、典型设备设计型和操作型计算、设备参数优化及选型等基本知识点。同时，聚焦培养学生的工程实践能力以及分析问题、解决问题的能力，教学内容引入项目中实际生产问题，并制定新教学目标要求掌握实际生产过程中分析变量影响因素的量纲理论，掌握采用量纲理论解决实际生产中变量多、难以量化和描述的困难，并将该项目总结纳入课程考核中。在掌握这些基本能力之外，还要加强逻辑思维能力的培养，掌握每个单元操作的最新发展趋势，紧跟时代科技发展脚步，掌握新方法新技术[10]。

3.2 打造“协同+融合”型化工原理课程群

针对化工原理课程群内各部分课程衔接性不紧密、在生产实地实训和解决实际生产问题的实践培养不足等情况，笔者认为，应着力打造出“协同+融合”型化工原理课程群。

所谓“协同”，即校企合作协同育人，采用企业参与项目的方式进行，强调在教育中企业与学校的并驾齐驱。采用“学习—实践—学习”交替的课程设置方式，用工读交替的方式培养工程人才，有利于学生更好地理解理论知识，了解自已所学理论知识和自己所从事的生产活动在整个生产过程中所起的作用、联系和应用，切实发展生产与教育相结合、产业界与教育界相联合的发展路径。另外聘请企业兼职教师参与专业课讲解，让有实践经验的企业导师在理论课讲解的过程中融入生产实例进行引导教学。此外，企业导师还可介入毕业设计环节的培养并大大优化毕业设计质量，使毕业设计更注重内容应用性和实用性，提高了学生综合运用知识的能力以及工程实践能力。

所谓“融合”，即将化工原理相关课程及化工原理实验、实践课程在时间和空间上与化工原理理论教学课程融合。例如，“流体流动”这一章节，由于刚掌握了流体输送机械的工作原理和选型方法，此时就可以讲解关于流体输送机械这部分的内容，不要留到“化工设备基础”中再学习，同时进行仿真训练，仿真操作要求在80分以上，才可进行化工原理实验。这样在同一时期同一地点强化学习流体流动章节内容，让学生不间断地通过理论，感观和实践，全面认识和掌握知识点，大大提高学习效果。

打造“协同+融合型”化工原理课程体系，有效弥补传统教学模式的不足，使化工原理课程新体系在培养学生综合运用知识的能力以及工程实践能力方面更加科学合理、有效。

3.3 加大线上课程支持力度，形成系统化线上教学模式

高校应加大在线课程建设的支持力度，激发教师的在线课程制作热情。化工原理课程教师应加强在线教学内容的设计，如：采用翻转课堂、采用知识结构图的形式将各知识点相关联、Aspen等软件的操作等多元化的方式充实完善在线内容。同时建立合理有效的在线课程评价机制，在线平台对学生看视频、线上作业、线上测试等项目完成情况进行考核评分，记录学生课后的学习情况，实现对学生课堂学习的监督，完善的在线评价机制可实现在线学习过程考核的定量化与公平性。另外，线上课程可采取措施加强师生间的互动，例如设置交流讨论帖，师生间可在线开展讨论和答疑，该方式使线上教学更加系统化、整体化，有效加强在线课程与传统课堂的结合。

3.4 开展研究型教学方法和研究型教学内容

化工原理研究型教学是一种基于解决实际生产问题的教学方法，而一般是以实际生产项目为依托，在教学过程中引入一些学生感兴趣的工程项目或课题，让学生亲自参与项目的规划、设计和实施，以此来提高学生参与教学过程的积极性。学生在参与这些项目的过程中，有目的性地应用所学知识来解决项目里的问题，这样既调动了学生学习的兴趣和主动性，又充分培养他们运用专业知识解决工程实际问题的能力，大幅度提升分析问题、解决问题的能力和创新思维。研究型教学方法以问题为中心，以小组合作的形式，强调学生在宽松的环境中主动探索，敢于质疑，学会合作和分享，可以激发学生的学习和探讨欲望，打破单一个体在学习过程中的陈旧思维定势，充分发挥团队的才智优势，使个体获得更加丰富的知识[11]。

研究型教学内容是针对传统教材上的内容提出的，研究型教学内容应该是解决综合工程实际问题，在教学过程中大量引入生活和工程案例，编制一系列综合性的习题集、题库、辅助教学等资料，通过对案例的详实分析和细致研究，使学生在案例的学习中巩固基础知识，提高分析问题和解决问题的能力，强化工程意识和工程思维能力[12]。在教学过程的始末，始终强调综合应用所学知识的能力以及工程素养的培养是化工原理教学中提高学生工程意识的重要手段之一。

3.5 与学科竞赛相贯通，实现专业全覆盖

化工类学科竞赛(如：全国大学生化工设计竞赛、全国大学生化工实验大赛、“互联网+化学反应工程”课模设计大赛等)是建立在学科基础上指定的赛事[13]。参与过程是解决实际生产问题、创新能力和实践能力提升、培养团队合作精神的一种训练过程。将学科竞赛与化工原理课程相贯通，充分利用化工类学科竞赛，分别从理论教学、实验教学和课程设计三方面入手，探索学科竞赛与化工原理课程的融合，建立以学促赛、以赛促学的创新教育模式，提升学校的专业教学水平和人才培养质量，也促进了化工原理教学改革，在推动本科教学改革与创新的同时，提升化工高等教育服务石油和化工行业发展的水平。

另外，通过总结化工各类大赛的比赛经验，在化工原理实验教学中，规范和优化学生的实验考核方式，在安全操作、数据处理和实验报告等方面制定更加完善的评分标准，提升解决实际问题的能力[14]；结合历年化工设计大赛内容，拟定更加“多样化”的竞赛题目，使传统精馏、传热等设计内容更加贴近生产实际。

4 结语

国家大力推进一流课程建设，为提升课程的高阶性、应用性和创新性，培养复合型创新性人才，对课程建设提出了更高的要求。化工原理课程作为“一流课程”建设对象，它不仅是化学工程与工艺类及相近专业的专业基础课，也是专业认证重点关注的课程。以培养高素质应用型工程技术人才为目标，从培养学生综合运用知识的能力以及工程实践能力出发，对该课程进行了比较全面的改革和探索，提出了课程建设新理念和新发展方向，以培养学生学习能力、综合应用能力面向工程应用，全力发挥化工原理作为化工学科核心课程的重要作用。