新工科背景下化產工藝學的教學與實踐*

凌 強，雷 昭，柯清平，趙志剛，謝瑞倫，劉祥春，張 寧，崔 平

(安徽工業大學化學與化工學院，安徽 馬鞍山 243002)

化產工藝學作為化工工程與工藝專業煤化工專業方向的專業必修課，該課程與煤加工工藝學、煉焦學組成煤化工領域的專業基礎知識。課程主要講授焦爐煤氣的基本性質、組成、產率，煤氣凈化和化學產品回收工藝方法、原理、主要設備和流程以及煤氣凈化工藝系統及流程的組織方法。通過課程學習，學生可從中獲得焦化產品回收、深度加工、煤氣凈化的基本生產理論，獲得工藝計算的基本方法和從事課程設計和科研的基本技能，培養工藝思維意識，為以后從事本專業工作打下基礎。

隨著智能技術、互聯網技術、新能源和新材料等技術的不斷創新研發，智能化、信息化時代的到來，帶動和促進了新型專業的產生，同時也促進了傳統專業的改造和更新。2018年6月9日教育部在北京召開新工科研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議，全面啟動、系統部署新工科建設，審議通過《新工科研究與實踐項目指南》又稱“北京指南”，提出新工科建設指導意見。新工科建設注重人才的全面發展和多學科的交叉融合，尤其是對信息技術與工業發展的結合更為注重，“交叉融合、智能化、科技化”的新工科發展理念和建設需求，將人們對傳統工科的思維定勢和局限性認識打破[1-2]。在這樣的“新工科”背景下，新技術、新工藝的不斷進步和發展，其與傳統專業結合勢必使得化學工程與工藝專業教學內容發生變化，從而使得學生教育和專業人才培養方式和方法發生持續改變。例如焦爐機車無人化智能化、上升管余熱回收、無煙裝煤、焦化煙氣脫硫脫硝等新技術在煤化工領域的應用，使得煤氣的組成和凈化工藝、工藝單元流程、監測和控制等均發生一定的變化，原有的化產工藝學的教學內容相對存在不足。此外，網絡教學、視屏教學、“MOOC慕課”等教學新方式的出現，也使得傳統的教育教學方式發生轉變[3]。因此，需要對化產工藝學的教學內容和方式重新進行設計和實踐從而滿足新時代下教學培養的基本要求，在傳授專業基礎知識的同時，引入專業領域的新知識和新問題，注重學科交叉性，改變課程內容知識落后、觀念滯后的問題，結合信息化、智能化的多種教育方法使人才培養、知識更新具有超期性，從而拓展學生知識面，提高綜合能力和素質。

1 協作教學模式的教學理念與價值

協作教學理念是構建在教師團隊或搭檔合作教學基礎上，通過教學中相互協調、學習、溝通、完善，教學全過程不斷完善、改進的理念。將個性化教學和教師團隊的協作教學相結合，考慮學生個體的特點，從而實施多樣化教學方式，完成教學計劃，達到教學目標。并且，通過教師間協作教學、共同設計、資源共享和交流等提升教學協作精神和團隊意識，進一步提高教師個體的教學技巧和能力。在協作教學模式中，通過從傳授知識為主的教學理念向解決問題為主的教學理念的轉變，抓住學生的心理，引導學生進入學習狀態。相對于傳統教學模式，協作教學模式下教學實施的關鍵在于如何調動學習積極性，使學生主動參與建構任務驅動教學模式。其主要特征在于教師與學生，學生與學生，教師與教師間的互動增加，教學形式多樣性增強[4-5]。

在新工科背景下，協作教學模式的特性對學生工程專業知識的積累、思維的創新、理論與實踐的結合、溝通能力改善和團隊合作精神等方面具有積極作用。一方面，教師團隊或搭檔合作教學，多學科交叉互補使得課堂所傳授的專業知識面更加廣泛、更加豐富。通過設計教學環節利用板書、PPT課件、網絡教學、視屏教學、“MOOC慕課”等多元化教學手段從視聽感觀、語言和肢體表達等方面加深學生對于所教授知識的印象，提升課堂教學效果。另一方面，教學過程中的互動將專業理論知識和實踐聯系緊密。讓學生在實踐中運用已有的知識、技能，獲得新知識，鍛煉并提高技能。讓學生在掌握課程的基本理論知識的同時，可以根據自己的興趣對某一部分內容深入體驗，既滿足學生個性化的發展需要，又能為創新人才成長提供必要空間，使學生進一步培養具備解決工程實際問題的創新能力和思維能力。

2 新工科背景下教學內容的整體優化

針對新工科背景下培養目標和培養標準的要求，對課程體系和教學內容進行優化，應該將校內課程和企業需求相互聯系，專業基礎知識和新時代下專業新技術、知識相結合，制定新課程體系與課時分配及教學大綱，將培養標準所列出對知識、素質、能力要求，落實到具體的教學環節。新工科背景下化學工程與工藝專業化產工藝學教學內容優化所面臨的關鍵問題是在新知識、新技術的更新及其與專業基礎知識間的平衡、課程教學中合作學習模式和自主學習模式結合學習的實施以及合理的專業課題選題。

(1)新知識、新技術的更新及其與專業基礎知識間的平衡

以滿足工程教育專業認證的教學培養的基本要求為基礎平衡點，在傳授化工專業基礎知識的同時，引入專業領域的新知識和新問題，改變課程內容知識落后、觀念滯后的問題，使人才培養、知識更新具有超期性，從而拓展學生知識面，提高綜合能力和素質，培養出具備解決工程綜合問題能力和實踐創新能力的工程技術人才。

(2)合作學習模式和自主學習模式結合學習的實施

以學生為中心，建立學生自主學習模式——由“被動聽”變成“主動學”。加大學生自主學習的力度——由“要我做什么”變成“我要做什么”。推行學生合作學習的制度——由“個人行為”變成“合作行為”。

(3)合理的專業課題選題

結合化學工程與工藝專業基礎知識和當前國內外煤化工的新技術、新理論和發現，制定符合新工科背景下的化產工藝學專業課，確保課程總學時數和課程內容在符合工程教育專業認證要求的基礎上，增加對于新技術知識的選題，促進學生創新思維的形成和觀念的提升。

因此，在教學內容整體優化過程中需要充分考慮上述問題制定教學方案，增加介紹對口企業引進國外智能化新技術、新設備及其新問題、新趨勢的教學內容，如焦爐機車無人化技術、無煙裝煤技術、煙氣低溫脫硫脫硝技術等開闊學生視野。增加課程中專業基礎知識和前言熱點技術和問題的引入。采取“互聯網+教育”的教學新方式結合傳統教育教學方法，通過視頻教學、網上輔導答疑、“MOOC慕課”等多種教學方式進行課程教學。從而為后續協作教學模式的實施，以及學生工程綜合問題能力和實踐創新能力的培養提供基礎。

3 協作教學模式的實施方案構建與評價

協作教學的關鍵在于構建積極有效的教師教學和學生學習小組，并在互動合作中引人動態的評價系統，提高學生對于教學過程的參與程度。協作教學模式實施方案構建是合作學習模式和自主學習模式結合，以小組為學習單位，在化產工藝學基礎知識的教學過程中，以煤化工專業所應用的鄰域某一特定新技術為課題，引導學生針對性的對該課題所涉及的工藝、設備及其國內外文獻知識進行總結、整理并作出簡短報告，鍛煉學生專業基礎知識、國際文獻查閱、分工合作、溝通的能力。在課程中改變考核和評價方式，將合作學習模式和自主學習模式下的課題文獻整理、匯報作為部分成績納入課程考核，通過學生網上教學評價打分的方式，對“互聯網+教育”的教學新模式教學形成教學評價和意見，在后續的教學過程中對化產工藝學的課程體系和教學內容進一步的優化。

具體從教學目標、教學資源、學生間協作學習、學生教師間、教師間協作活動幾個方面開展。例如，在“煤氣干法脫硫”這一章節中，由主教教師和助教教師在介紹氧化鐵法、氧化鋅法、活性炭法等傳統干法脫硫的基礎上，依據我校化工專業的特點，從脫硫工藝和催化劑設計兩個不同方向，提出分子篩法、生物法等脫硫新技術工藝模擬與設計、有機硫催化分解及新型脫硫催化劑、納米高效催化劑、石墨烯、單原子催化設計等前沿熱點領域新的知識和問題。然后，將一個班級40人，通過自由組合6～8人分為一組，以提出的上述知識和問題為課題，每組選擇一個課題，每位老師指導2～3組，進行小組為單位協作學習合作分工，學生在教師指導下圍繞選擇課題，瀏覽教材，查閱國內外文獻，尋找問題答案。小組成員和教師間以多種方式如QQ、微信、定期會議等進行溝通協作，學習小組根據布置的主題問題，以會議討論、頭腦風暴、PPT講述等的形式，交流、匯報對所選擇課題的理解和認識。教師在指導過程中，一方面組織學生對所用到知識、規律、思想方法進行歸納、整理，并進行必要的補充和完善。另一方面，教師間通過課程教學和指導過程的溝通和交流，對協作教學過程中的出現的問題進行及時調整和解決。最后，由主教教師和助教教師參考學生網上教學評價結果和學生考試成績變化，共同針對整個協作教學過程進行評價完善、持續改進教學質量和水平。

4 結 語

將協作教學模式引入化產工藝學的教學過程中可以極大限度提高教學的效率，促進新工科背景下學生專業基礎知識的學習，為培養出具備解決工程綜合問題能力和實踐創新能力的工程技術人才打下基礎。