基于新舊動能轉換的化工類課程教學改革初探

李 倩，李 平，牟宗剛，彭翠娜，齊 蕾，姜占坤

(濟南大學 化學化工學院，山東 濟南 250022)

2018年2月，山東省新舊動能轉換重大工程實施計劃發布，提出：“加快新舊動能轉換，是我省在決勝全面建成小康社會、開啟全面建設社會主義現代化國家新征程中走在前列的重要戰略部署，既是重大機遇，也是重大責任，更是重大挑戰”。同時提出了目前存在的重要問題：科研成果轉化率偏低、自主創新能力亟待提高。所以創新能力的增強成為了我省經濟發展的主要目標。

“沒有化工，就不可能建立現代的工業”。化工技術的進展對于整個經濟的發展和變革起著決定性的作用。如何培養出具有較高自主創新能力的當代大學生，是現階段化工專業的首要任務。立即改變師資隊伍的知識結構、學緣結構和工程能力是不可能的。所以亟待需要我們精準聚焦新舊動能轉換重大工程人才需求，從現有的教學條件出發，對化工類課程教學進行改革，以適應不斷提高的創新目標。擬進行的探索與實踐如下：

1 以培養學生創新能力為目標的課程體系建設

(1)引入新舊動能轉換新元素完善化工類課程建設模式

我省新舊動能轉換重大工程實施計劃將納米材料、智能材料、功能塑料等高端化工產品列入急需發展的新元素。我們可將其引入化工專業課程內容設計中以完善化工類課程建設模式。在實際的實施過程中，需修訂相應課程的教學大綱以增加新的教學內容，具體擬實施情況如下：

納米材料：在《催化原理與技術》的課程建設中，增加納米材料的相關內容，結合最近的文獻和專利技術，從納米材料的制備、表征測試和催化活性評價等方面進行講解，增強學生的前沿意識，提高學生的創新思維。在《波譜分析》的課程教學中，增加納米材料的紅外光譜分析、紫外拉曼光譜分析等，使同學們掌握先進納米材料的微觀物理化學性質，增強理論認知水平。

智能材料：智能材料有七大功能，即：傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應功能、自診斷能力、自修復能力和自適應能力，這與《分離科學與工程》、《化學反應工程》的教學過程有很好的契合點，通過將傳感器或敏感元件與化工過程控制相結合，同學們可接觸到傳統材料以外的高精尖產業。

功能塑料：在設計《精細化學品工藝學》和《有機合成單元反應》的教學內容時，可偏重考察塑料的功能性，如新型增塑劑、塑料阻燃劑、塑料熱穩定劑的合成反應及合成工藝，拓展學生的創新研發思維。

(2) 以創新精神構建在線開放課程服務體系

隨著科技的不斷進步，教學信息化手段也在向多元化方向發展，其中，在線課程的建設可為線上、線下混合式教學打下堅實的基礎。該部分工作擬在上述化工類課程建設模式完善后的基礎上進行展開。教學流程分為課前準備階段、教學實施階段和總結評價階段，具體實施時主要分為以下幾個部分：

①選取建設課程：首先進行課前分析，包括教的分析和學的分析。教的分析主要針對社會需求分析和教學內容分析。通過對山東省新舊動能轉換重大工程實施計劃的需求進行分析，我們需要擴充前沿新材料的教學內容；學的分析包括學生學習動機分析、興趣點分析和認知狀態分析等。而我們通過對化學工程與工藝本科生目前現狀分析以后發現，學生明顯存在學習能動性不足、缺乏創新思維等問題。綜合這兩個方面，我們擬選擇與新材料密切結合、且易激發學生思考能動性的化工類課程進行建設，如《催化原理與技術》、《精細化學品工藝學》等。

②教學設計階段：由于《催化原理與技術》、《精細化學品工藝學》等課程專業性較強，擬采用線上、線下混合式教學的方式進行。將線下的教學內容根據邏輯性和系統性整理成若干段次，段次之間既相互獨立又保持一定的連續性。以《催化原理與技術》的教學設計為例，可以按照催化劑(含前沿新材料)的理解、催化作用的特征、催化劑的制備、催化劑的物性結構表征、催化劑的本體性質表征、催化劑的表面性質表征、催化劑的顆粒性質測試、催化劑的失活、催化劑的再生等教學內容進行分段整理，并在每個段次開始之前以情景代入，進行問題導向式學習，層層推進，最后段次結束時回答情景問題，遙相呼應，使同學們系統并邏輯性地學習每一段次的內容。

③視頻拍攝制作：由于網絡學習者大都是利用碎片化時間進行學習，以致很難保持高度的精神集中和長時間的注意力，所以每節視頻時間設置為15分鐘，為了保證教學的趣味性和生動性，視頻中需輔以圖片、動畫等多種多媒體形式，且視頻資源應提供下載功能。視頻內容應與上述教學設計段次保持一致，使得同學們可以提前學習教學設計的內容，帶著問題去觀看視頻，大大激發他們的思考能動性和創新思維。

④教學應用階段：為了檢驗在線課程建設的效果，需對其進行評價，并同時考察學生的線上學習能力。為了達到更好的實施效果，在線課程開始前應向學生提供教案。內容包括：課程主題、學習的重點與難點、學習方法推薦、思考題和小測驗等。在線下教學過程中應及時對學生線上學習情況進行抽查

和檢驗等，并對學生的學習進程及效果進行詳細的記載，以此作為平時成績評定的客觀依據，從而，達到線上、線下混合式教學的目的。

2 基于加強學生工程創新意識的實踐教學建設

在對山東新舊動能轉換“十強”產業解析中發現，山東化工企業存在創新能力仍顯不足、安全環保壓力較大等發展瓶頸，針對這些問題，在化工類課程改革的探索和實踐中，應有意識地加強實踐教學建設，并加入安全環保材料設計和開發的實踐教學環節，以增強學生的工程創新意識。

(1)借助山東省氟化學化工材料重點實驗室平臺進行強氟硅材料、新型聚氨酯和燃料電池的實踐教學

在《山東省新材料產業“1351”工程實施方案(2018-2020年)》中提出，為認真落實我省新舊動能轉換重大工程戰略部署，加快新材料產業發展，以山東省氟化學化工材料重點實驗室為依托，應大力發展以新環保、新材料、新能源為核心產業的氟硅新材料等特色產業。

在這一思想的引導下，我們擬展開如強氟硅材料、新型聚氨酯、燃料電池等特色材料的主題講座，運用學生熟悉的知識和事物作為引入點，結合最新的行業發展前景和最新發表的文獻進行講解。該過程中重要的目標是在講課中啟發學生思考，讓學生在已有認知的基礎上展開新的知識并建立新的思維方式。然后，通過認識實習、生產實習或畢業實習環節，為學生提供進入山東省氟化學化工材料重點實驗室平臺實踐的機會，從而可以直觀地接觸強氟硅材料、新型聚氨酯、燃料電池的研制。另外，通過這種方式，可以讓同學們更加直接地認識到創新意識在實驗室研究中的重要作用，為進一步中試和工業化做好前期工作，以更好地服務于我省新舊動能轉換的需要。

(2)依托國家虛擬仿真實驗教學項目平臺進行功能性食品、醫用化妝品和保健醫藥的仿真合成

虛擬仿真實驗教學具有虛、實結合的特點，可將學生實習、虛擬仿真訓練及化工單元操作實訓三者有機交融，實現實踐資源全覆蓋，從而打破時間和空間的雙重限制，不僅保證學生可以得到最大程度的綜合訓練，還可免除部分實驗帶來的潛在危險性。同時，結合山東省新舊動能轉換重大工程實施計劃的目標，可以在該平臺上進行某些功能性食品、醫用化妝品和保健醫藥的仿真實驗，增大學生的學習興趣。

通過這些探索與實踐，旨在使同學們接觸到傳統化工產業以外的高端領域，激發創新意識，讓同學們真正地理解“知識就是生產力”，不僅適應我省新舊動能轉換重大工程實施計劃的需要，還能為高校化工專業創新型人才的培養貢獻一些力量。