赛教融合式化工原理课程教学研究与实践

张楠　黄建平

摘 要：本研究结合安阳工学院化工原理课程教学特点，以组织的各类专业竞赛为基础，开展了赛教融合下的教学研究。实践证明，该教学模式活化了学习氛围，提升了教学效果，在强化学生的工程能力、创新能力的同时，也提升了教师教学教研的能力与水平，是工程认证背景下应用型人才培养的有益尝试。

关键词：化工原理；赛教融合；化工设计大赛；线上线下混合

在教学理念随着教学技术发展而不断更新的当下，智慧教育已成为教育信息化过程中的重要发展战略和长期战略任务。安阳工学院化学工程与工艺专业以工程认证要求严格对标教学过程，持续凝练自身特色，高标准推进化工应用型人才的培养。这个过程中，化工原理作为化工专业学生工程能力培养、工程思维构筑和工程责任养成的第一道阶梯，其教学实施方法的构建既是基础，也是关键。

一、化工原理课程建设现状

化工原理以化工工艺流程中的物理性单元操作为主要讲解对象，主要对其操作原理、过程特性、设备结构、工程设计及工艺优化等内容进行介绍。因课程具有参数多、公式多、图表多、设备多、多学科融合等特点，学生在学习过程中容易出现记忆和理解不深、理论与实践“两张皮”、学习兴趣不够浓厚等问题。

安阳工学院结合专业人才培养目标，将化工原理的教学目标设定为：具备根据工艺任务对化工单元操作设备选型、设计计算和校核的基本能力；掌握各单元操作的关键因素，分析和解决化工生产中的实际问题；明确工程伦理，具备工程师职业素养、从业道德和社会责任感等。

安阳工学院化工原理课程现建设有中国大学慕课线上教学平台1个、化工设计制图室3间，开设实验项目12项，拥有各类设备模型22件，与部分虚拟仿真行业企业建立良好合作关系，具有较为优秀的硬件开发利用条件。

二、课程主建或参建的专业竞赛

（一）化工设计大赛

自2018年起，安阳工学院每年都面向全校举办化工设计大赛，以培养锻炼学生的工程工艺构建、技术创新和团队协作能力为出发点，依据设计作品的质量遴选优秀团队作为当年全国大学生化工设计大赛种子选手，并对其进行重点培养。大赛内容为依据给定的生产任务进行化工厂的完整设计。学生以团队为单位报名，基本条件为：系统学习过化工原理、化工制图及化工设计等专业课程，具备团队合作攻克设计课题的能力。截至2022年，化工设计大赛参与专业已达4个，其中化学工程与工艺专业学生覆盖率高达90%。

（二）化工原理暨化工实验大赛

自2020年起，安阳工学院每年举办化工原理暨化工实验大赛，赛事以提升学生化工原理理论认知水平、鍛炼学生设备操作能力为出发点，以课程理论竞赛和实操要点考核为主要方式。学生以个人为单位报名，基本条件为：系统学习过化工原理、化工原理实验课程，具备良好的实践动手能力。竞赛成绩前三名遴选为全国大学生化工原理暨化工实验大赛参赛选手，进入后期能力提升培训阶段。

（三）节能减排大赛

自2012年起，安阳工学院每年面向全校开展节能减排大赛，赛事以培养学生的工程伦理观、研发创新思维和团队协作能力为目的，以化工原理课程组作为化工工程类作品的主审团队。创办以来，大赛的参赛队伍已覆盖化工、生物、机械等多个学院，以化工设备、工艺优化为主要内容的作品日渐增多。

各类大赛的举办不仅有助于完成对学生课程知识掌握情况的综合检验和提升，也有助于完成工程技术人才、设计优化人才和创新型人才的分类培养，有效缩短他们初次就业后的岗位适应期。

三、赛教融合式教学模式实施及效果

赛教融合式教学模式依据课程体系各环节的特点、赛事的基本要求及学生学情的变化，对课程的教学方法和效果检验手段等作出了系列调整，以充分调动学生学习的积极性、主动性和创新意识。

（一）案例化课堂教学

因化工原理课程具有强工程性的特点，更注重知识在实践中的运用，故而课程组在教学设计上，将各章节知识的教学目标系统整理为若干工程设计或工艺优化任务，以任务的分析、解决作为课程推进的抓手。

其中，工程设计教学侧重于设计思路展开、工程设计计算、流体力学校验和经济性分析等内容。例如，对精馏塔塔高的计算，教师会挑选“化工设计大赛”中优秀及失误作品，对比展示其中关于塔的设计过程，让学生来逐一分析点评，以引导他们发现问题、明确概念、深化理解。工艺优化教学侧重于瓶颈问题的解决和创新设计等，着重从论证的合理性、严密性、创新性上开展。以“吸收剂用量选择”为例，通过对比大赛作品中不同吸收剂用量形成的塔设备经济性变化，来说明吸收剂的用量需综合传质高效性、工艺经济性和操作安全性而确定。

以案例为基础开展教学，直观展示了理论对实践的绝对影响力，不仅加深了学生对知识的理解，也强化了他们工程设计的责任意识，具有重要的思政教育意义。

（二）线上线下混合式教学模式及检验

化工原理线上教学平台建设有设备三维结构展示视频，通过静态外观结构展示、旋转式内部结构展示及设备附件细节放大等处理方式，更为生动、形象地对化工典型设备结构特点进行了剖析，更有利于学生立体化理解书本内容，也便于学生针对设备各处结构特征去分析过程特点并提出改进措施。同时，配合理论授课的线下化工设备模型的使用，同样有助于学生深刻理解操作工艺和设备附件的设计思路，也能在化工原理课程设计环节为学生提供更为直观的制图参考。在教学效果的检验上，主要以线上平台的客观测试题来检验学生对工程设计理念和工艺优化措施的掌握情况。

（三）人才的分类培养

在化工原理课程线上线下混合式教学过程中，学生对知识的理解消化水平和实践运用能力往往存在差异。在互动、线上线下测试及作业的完成过程中，教师需及时关注学生的不同表现，实行分类教育，在为竞赛遴选种子选手的同时也为工程设计、工艺优化、安全管理等岗位储备和推送优秀人才。例如，对理论基础扎实且实验操作细致的学生，可推荐其参加化工原理暨化工实验大赛；对擅长工艺分析、能够较好完成优化类课题或在化工原理课程设计中表现突出的学生，可推荐其参加化工设计大赛；对关注生产安全和环保优化的学生，可鼓励其参加节能减排大赛。

（四）实施效果

第一，营造了浓厚的学习氛围，学生的学习积极性明显提升。以不同赛事作为驱动的分类型教学提升方式，尊重了学生的个体发展意愿，强調了兴趣引领的主基调，充分激发了学生学习、参与的积极性和主动性；以竞赛作为更高的检验手段，迎合了学生爱挑战、追求价值实现的心理，在营造学习氛围上取得了良好效果。在近两年的学生座谈中，学生对化工原理课程教学的满意度高于其他专业课程，学生的作业完成质量及课下竞赛参与度都有明显提升。

第二，为毕业设计等综合性实践环节打好了基础。以安阳工学院2018级化学工程与工艺本科为例，在2022年的毕业设计作品中，主体设备及附属设备的设计选型过程更加细致、准确，图纸绘制质量相较往年有明显提升，流程绘制更加完整、严谨，自控点的选择更加合理。无论专业横向对比还是时间纵向对比，该班学生的毕业设计作品的质量都更加突出，这与他们积极参与化工设计大赛是分不开的。

第三，对课程建设和专业建设产生了积极的推动作用。在理论与实践的交互指导中，学生对课程知识内容掌握渐深，具备了良好的工程实践、技术指导、工程创新的能力和团队协作精神，也在竞赛中取得了理想的成绩。各类专业赛事的举办也充分提升了教师的理论知识水平，促使他们积极革新教育教学方法：从线下教学到线上线下混合式教学，从普通互动教学到案例引导下的互动教学，从群体无差异培养到个性化学习资源配备及分类提升。竞赛中积攒的经验催生了富有创新的教学改革尝试，形成了越来越成熟、完善、智慧的教育教学模式，这不仅为课程建设和专业建设孵化出了系列教学成果，也产生了良好的示范与引领效果，对工程认证背景下的应用型人才培养具有重要意义。

参考文献：

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[2]祝智庭，王佑镁，顾小清.协同学习：面向知识时代的学习技术系统框架[J].中国电化教育，2006（4）.

[3]张楠，张换平.化工原理课程思政教法改革与创新[J].河南教育（高等教育），2021（8）.

[4]张楠，郁有祝.化工原理课程模块化教学改革模式研究[J].山东化工，2018（12）.

责编：文 墨

基金项目：化工原理河南省本科高校精品在线开放课程（编号：2021271）；化工原理河南省本科高校课程思政样板课程（编号：20200149）；河南省高等教育教学改革研究与实践项目（学位与研究生教育）成果（编号：2021SJGLX258Y）；河南省教育科学规划课题（编号：2022YB0292）

作者简介：张楠（1981— ），女，安阳工学院副教授，研究方向为精细化工和教育教学管理；黄建平（1978— ），男，安阳工学院讲师，研究方向为化工过程模拟与优化。