應用型高校化學工程基礎課程教學模式的探討

張偉光 李金龍 梁繼宏 邢 進 辛 楊

(1. 齊齊哈爾大學 化學與化學工程學院；2. 齊齊哈爾大學 圖書館，齊齊哈爾 161006)

應用型本科是指以應用技術類型為辦學定位，而不是以學術型為辦學定位的普通本科院校，是區別于學術型本科的本科類型。應用型本科教育對于滿足國家現階段經濟社會發展，對高層次應用型人才需要以及推進高等教育大眾化的進程起到了一定的促進作用。國內大學分為研究型、應用型、高職高專型三類，相對應的人才類型也分為研究型、應用型、技能型。研究型人才側重于探索自然規律，進行學術研究，把研究放在首位的大學，致力于高層次的人才培養與科技研發；應用型人才側重于應用理論成果進行方案設計并進行調查研究；技能型人才側重于執行已經設計好的具體方案，解決實際問題[1]。化學工程基礎是一門實踐性很強的專業基礎課，具有理論與實踐并重的特點，在培養學生實踐能力中起著重要作用，是化學教育、應用化學等理科專業開設的主要專業基礎課程之一。課程學習可以培養學生的工程概念，為后繼專業課程學習打下良好的理論基礎。課程的主要任務是掌握單元操作及反應過程的基本原理、典型設備計算、設備選型方法、單元過程的操作分析和強化，以及典型的化學生產工藝，培養學生解決復雜工程問題的能力，針對應用型高校的人才培養目標，化學工程基礎的教學工作應做好以下幾個方面。

1 引入化學工業前沿科技動態和工程案例，培養學生解決復雜工程問題的能力

化學工程基礎是具有很強實踐性的課程，在課堂教學過程中，將化工前沿科技知識貫穿于課堂中，使學生能很好地了解化工學科的發展前沿，了解科技發展的方向和趨勢，并關注化工前沿科技的動態發展情況。如用生物化工技術生產大宗化工產品、精細化學品及醫藥產品，新型材料如電子材料、信息記錄材料、特種陶瓷及人工器官的生產；開發化石能源的高效清潔化工利用技術，發展新能源技術如太陽能、生物質能、風能和地熱能等已成為實現經濟、社會可持續發展的關鍵；設備強化新方法及極端條件下的反應及分離。將化工前沿知識點融入到課堂教學中，既開闊了學生的視野，又拓展了知識面，從而激發學生的學習興趣，并使學生具備一定的創新能力[2]。通過引入工程案例教學法，做到理論和實際充分結合，如在講授流體輸送單元操作時，引入一個向不同設備輸送物料的工業生產流程，在講解流程時和學生一起討論相關問題，例如根據生產任務如何選擇滿足生產工藝的輸送設備，根據管內流速選擇合適的管路，各分支管路流量之間的關系；引入無水乙醇的工業生產流程，根據這個流程逐步講解精餾、恒沸精餾的原理、冷凝器、再沸器的傳熱原理及如何進行節能和強化傳熱；以石油為原料生產聚酯為例，詳細地介紹石油煉制中常減壓蒸餾流程、烴裂解、環氧乙烷與乙二醇生產、芳烴生產和分離等工藝過程[3]。通過引入化學工業前沿科技動態和工程案例，教學中重點介紹工業過程的基本原理和設備，有助于培養學生解決復雜工程問題的能力。

2 教學中融入課程思政進行全方位育人，貫穿立德樹人的育人理念

化學工程基礎課程教學中融入課程思政的目的在于：一是要求學生掌握主要化工單元過程、反應過程的基本原理及典型工藝過程的原理、流程及工藝條件，并能運用這些知識分析和解決化工單元過程在實際操作中出現的問題；掌握化工典型設備的構造、性能、作用原理、計算使學生具備一定的工程設計能力，加強對單元操作及典型工藝過程的認識，并為與化工有關的科學技術發展提供一定的基礎；二是要求學生掌握學好化學工程基礎課程所具有的科學思維方法，培養學生利用所學的理論知識解決實際工程問題的能力；三是培養學生樹立正確的價值觀，全面提升學生的知識、素質和能力[4]。授課過程中可以引入科學家探索科學的事例，如丹尼爾·伯努利，瑞士物理學家、數學家、醫學家，丹尼爾·伯努利受父兄影響，一直很喜歡數學。1724年，他在威尼斯旅途中發表《數學練習》，引起學術界關注，并被邀請到圣彼得堡科學院工作。同年，他還用變量分離法解決了微分方程中的里卡提方程。丹尼爾·伯努利開辟并命名了流體動力學這一學科，區分了流體動力學和靜力學的概念，1738年，他發表了用十年寒窗寫成《流體動力學》一書，他用流體的流速、密度、壓強作為描述流體運動的基本概念，從而表述了理想流體穩定流動的伯努利方程。在講授傳熱、精餾等單元操作時由于能耗較大，通過強化傳熱、傳質過程，達到節能減排，減少環境污染，對學生進行綠色化工理念的教育。

通過將“課程思政”引入化學工程基礎課程中，將立德樹人根本任務貫穿于整個教學過程，以化工專業知識和實用技能為載體加強學生思想政治教育，具有一定的說服力和感染力，可以發揮課堂教學的主渠道功能，避免化學工程基礎課程教學過程中重專業知識輕德育的現象。通過一系列“課程思政”教學活動的實施，使學生既可以學習到化工專業的知識，同時可以樹立正確的科學精神，實現知識傳授、技能培養和價值引領的多重功能。

3 利用“線上線下”混合式教學，加強實驗教學環節

我校化工虛擬仿真實驗教學中心是黑龍江省級虛擬仿真實驗教學中心，圍繞化工單元操作、化學工藝、儀器分析、制藥工程、環境工程建立仿真平臺。化工單元仿真平臺有流體流動綜合實驗，傳熱綜合實驗、過濾實驗、多釜串聯反應器返混的測定、離心泵綜合性能測定實驗、精餾實驗、洞道干燥實驗、二氧化碳吸收與解吸實驗、萃取塔實驗、乙苯脫氫固定床反應器實驗等10個3D虛擬仿真單元；化學工藝仿真平臺有固定床反應器、甲醇合成工藝、合成氨的凈化、合成氨轉化工藝、乙醛氧化制醋酸氧化工藝、青霉素發酵工藝、污水處理工藝、煤制甲醇等3D生產實習虛擬現實仿真軟件。學生在虛擬仿真實驗室和工程能力實訓室操作，利用這些線上資源進行實驗預習，然后進入化工原理實驗中心和化工工程實踐中心進行現場操作，做到線上線下相結合，虛實結合，相互補充。在化學工程基礎實驗教學中引入“線上線下”混合式教學的方式，把“線上”教學內容直觀、可重現與“線下”教學互動性強、針對性強的優勢很好地結合在一起，明顯地提高了教學效果。此外還可以安排開放性實驗教學，讓學生自己設計實驗方案，設計實驗條件，達到培養學生獨立進行實驗操作的能力[5]。實驗教學利用線上線下相結合的混合式教學，能明顯地提高實驗教學效果，有助于培養學生工程實踐能力。