理論與實踐相結合的研究生教學模式探索與實踐

盧春喜 姚秀穎 陳建義

摘要：從教學內容改革出發，探尋一種能夠將理論與實踐相結合、科研促進教學的教學模式，即：在課堂教學過程中引入最新研究成果，通過理論知識的學習，掌握學術動態，提高分析和解決工程實踐問題的能力。進一步，將改革模式實踐于實際的教學過程，取得了較好的效果。

關鍵詞：研究生教學;教學模式;工程能力;實踐能力

中圖分類號：G643.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）38-0127-02

研究生教育作為國家高等教育的最高階段，肩負著培養高精尖技術人才的重要使命。為適應新時期經濟社會發展對高層次人才的需求，全面提高研究生教育質量，深入推進學位與研究生教育事業改革發展，教育部印發了《學位與研究生教育發展“十三五”規劃》（簡稱“規劃”），指出了堅持“服務需求、提高質量”的發展主線。教育部自2009年起擴大了研究生招收范圍，適應了國家經濟建設和社會發展對高層次應用型人才的迫切需要。

一、教學內容的特點

《流固分離工程》是化學工程、動力工程領域的一門重要的專業課程，主要內容包括：流-固流動與分離現象及理論、旋風分離理論與設計、提升管內氣固兩相流動、催化裂化反-再系統的流態化工程、催化裂化兩器壓力平衡等。該課程的教學目標是使學生在熟練掌握基本理論的基礎上，突出培養分析、解決工程問題的能力，并具備熟練的計算能力和初步的關鍵裝備設計能力。

該課程目前除對全日制在校生開設外，也對在職工程碩士班開設，并且還在中石油、中石化企業培訓中心進行了20余次集中培訓講解;學生涵蓋化學工程、動力工程、化工過程機械和化學工藝等專業，包括學術型、專業型和工程碩士。聽課的在校學生每年約30人，工程碩士50—60人，培訓班學員100—150人，受眾面較廣。在長期的教學過程中，本課程形成了較為鮮明的特色。

1.遵照夯實基礎、立足前沿的原則，精選教學內容。在課程設置過程中，注重理論體系的完整性。由于本門課程的教學內容既包括理論知識，又有實驗研究和工程應用，因此對于不同內容采用了不同的講解方法。對于工程應用方面，以緒論的形式，講解不同的工業應用，重點讓學生理解流態化的概念、優缺點以及適用范圍。對于流態化基本概念部分，遵循循序漸進、由淺入深的方式進行講解，由基本知識入手，逐漸擴展和深入到專業技術知識。對于氣固流態化工藝設備的基本構成，采用平行順序的方法，分別講解不同設備的部件，進一步擴展出不同的結構形式及其特點和工業應用范圍。為了強化學生對知識體系的理解和掌握，在授課過程中任課教師會將知識點進行分類講解。結合學科前沿和科學研究，介紹新裝備、新結構的流動特點，打破學生對知識的固有化，拓寬學生的視野。

2.理論聯系實際，科研促進教學。課程始終秉承理論聯系實際、科研促進教學的理念，將課程內容與研究工作緊密地聯系在一起。作為一門工程類課程，《流固分離工程》的每一個知識點，均是源于工程實際，并能夠通過實驗進行重現和研究。因此，對于課程中的每一個知識點均匹配對應的實驗現象和工程實例。同時，根據研究成果，對教學內容的研究方法以及相關參數的數據采集和分析方法進行講解。針對某些間接參數的預測，不同的研究者會根據實驗結果提出不同的經驗關聯式，因此，在課程內容方面，基于科研成果，將大量的計算公式進行分類總結，這樣不僅有助于學生區分和理解不同研究者的學術思想，也能提高學生分辨實驗過程中的直接和間接測量參數間內在關聯的能力。以科研促教學，利用最新科研成果并通過自行設計，建設了3套綜合性教學實驗裝置，如：流化床綜合實驗裝置綜合了氣固流態化、氣固分離、流體機械、流體流動及流動控制測量儀器等多個單元過程，極大地調動了學生的興趣，培養了學生的動手能力和集成創新能力。通過對基本概念及基本方法的學習和掌握，在課題研究過程中，如果學生遇到問題時，可根據所學知識和方法進行合理“移植”，做到有規律可循、有相近方法可借鑒，提高學生的獨立工作能力和學習積極性。

3.通過案例教學和實驗教學，寓研于教，并實現理論與實際的結合。本課程的一個突出特點是大量使用案例教學和實驗教學，部分案例源于工程實際，部分案例則來自科學研究過程。所選的教學案例大多是經典工程案例以及學科前沿案例，這樣不僅讓學生更好地理解教學內容，更牢固地掌握將所學知識運用于工程實際的方法，而且能了解并熟悉學科發展前沿，實現寓研于教。例如通過工業實例，講解催化裂化兩器壓力平衡的計算和反-再系統的工藝計算。再如，根據實驗和數值模擬結果講解氣固離心設備內，流動參數的分布特點及其對分離效率的影響。在具體講解中，以實際問題為中心，通過圖文并茂、動靜結合的多媒體教學手段將問題逐層剖析，并利用計算機輔助演示和板書演示，運用啟發式和討論式的教學方法引導學生思考，將書本知識轉化為解決問題的能力。

4.課程考核注重案例分析能力的考核。在考核評價上，采用筆試加案例分析答辯相結合的方式，筆試重在基本概念、理論和方法的考查，案例分析則突出工程能力和創新意識的考核。在作業布置方面，根據每節課的重點和難點內容，布置案例分析任務，這既能夠夯實學生在課堂上所學的基礎理論知識，又可以提升學生解決實際問題的能力，為學生開展畢業論文的研究工作奠定基礎。

二、具體實例及成效

通過上述教學改革及實踐，提升了學生對開展實驗研究工作所需實驗裝置的設計能力和獨立開展科研工作的能力。學生獨立完成的一套氣固外取熱器強化大型冷模實驗裝置如圖1所示。該裝置主要包括：預分配器、氣體分布器、筒體、旋風分離器、料腿、換熱管、支架和底座。在設計過程中，除了裝置的主體結構外，還要考慮鼓風機和流量計的選擇，以及松動點和測試點的布置、測試儀器的選擇。具體設計步驟為：

1.根據工業外取熱器的操作范圍，確定實驗的操作氣速。