新工科背景下化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究

王婷婷

（西北民族大學(xué) 化工學(xué)院，甘肅蘭州 730000）

在第四次科技浪潮的推動(dòng)下，人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等不斷地更新和發(fā)展。為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，國(guó)家為支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展提出“中國(guó)制造2025”等一系列強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。教育部自前幾年開(kāi)始便積極推進(jìn)新工科建設(shè)，傳統(tǒng)的課程教育已經(jīng)不再適用于現(xiàn)階段的發(fā)展模式。科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步促使著精細(xì)化時(shí)代的到來(lái)，使得高校的工科專業(yè)需要不斷地更新改革，以保證其跟上時(shí)代的步伐，培養(yǎng)出更加適應(yīng)新時(shí)代的優(yōu)秀人才。化工專業(yè)的學(xué)生在具備深厚理論基礎(chǔ)的同時(shí)，更需要兼?zhèn)鋬?yōu)秀的實(shí)踐及操作能力。現(xiàn)階段化工專業(yè)的本科畢業(yè)生存在的較為突出的問(wèn)題是化工實(shí)踐能力的欠缺，學(xué)生的課程培養(yǎng)體系亟須調(diào)整，畢業(yè)生就業(yè)也面臨著少許的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)問(wèn)題，如供求不一致等。

為推動(dòng)新工科背景下化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)的改革與創(chuàng)新，不斷落實(shí)相應(yīng)舉措，要秉著創(chuàng)新理念，形成自己的教學(xué)特色模式，踐行教育強(qiáng)國(guó)的基本要求。新產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展，也促進(jìn)了在新工科背景之下對(duì)于人才的需求和人才素質(zhì)要求的不斷提高。在新工科背景之下，不僅需要提高化工學(xué)生的綜合水平和素質(zhì)，也應(yīng)該提高學(xué)生在化工設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)中的應(yīng)用能力，堅(jiān)持將理論知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容相結(jié)合，開(kāi)展課內(nèi)外的知識(shí)、競(jìng)賽結(jié)合式教學(xué)，形成更加系統(tǒng)、完善的課程體系和模式，將培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)實(shí)踐能力作為重中之重。

1 新工科背景下化工設(shè)計(jì)傳統(tǒng)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的化工設(shè)計(jì)課程以傳授理論知識(shí)為主導(dǎo)，課程的內(nèi)容大多枯燥無(wú)聊，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候會(huì)感覺(jué)非常的乏味，難以投入到課堂之中去。由于教學(xué)過(guò)程與實(shí)際脫節(jié)，所以這一課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式對(duì)學(xué)生而言不僅不利于他們學(xué)習(xí)，也會(huì)在一定程度上消磨學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)感覺(jué)到力不從心，并且逐漸厭煩這一學(xué)習(xí)過(guò)程。這一教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力方面具有非常大的欠缺，課本的知識(shí)點(diǎn)較多且比較雜，無(wú)形之中為學(xué)生帶來(lái)了非常多的課業(yè)壓力，且部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)讓學(xué)生感覺(jué)到毫無(wú)意義，沒(méi)有辦法投入到學(xué)習(xí)之中。另外，在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生往往存在著缺乏自我認(rèn)知、對(duì)于課堂的內(nèi)容理解能力不夠、學(xué)習(xí)興趣不高等問(wèn)題，所以教師也較難深入到教學(xué)之中，使得課堂投入成本較低。

2 新工科背景下化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革策略

2.1 修訂教學(xué)大綱，更新課程內(nèi)容

面對(duì)社會(huì)不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)不斷提高和進(jìn)步，企業(yè)創(chuàng)新且轉(zhuǎn)型的情況下，社會(huì)對(duì)于畢業(yè)生的專業(yè)能力和水平的要求越來(lái)越高，高等院校的人才培養(yǎng)方案不斷修訂。化工設(shè)計(jì)是高等院校化學(xué)工程與工藝等專業(yè)的專業(yè)課，主要講述化工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)與化工廠整體設(shè)計(jì)的基本原理、基本程序與基本方法，是化學(xué)工程技術(shù)人員必不可少的技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)之一，它兼具理論性和實(shí)踐性，是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的課程。在新工科背景之下，教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)方案要求上的變化及時(shí)修訂該課程的教學(xué)大綱，調(diào)整該課程理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)課時(shí)，從根本上保障實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)的實(shí)施。教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)及時(shí)更新課程的內(nèi)容，把化工設(shè)計(jì)的一些新知識(shí)在教學(xué)與教材中進(jìn)行及時(shí)更新，讓學(xué)生接觸到最新的化工設(shè)計(jì)知識(shí)，繼而使他們的思維與視野變得開(kāi)闊起來(lái)。

由于化工設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐課程具有強(qiáng)實(shí)踐的特點(diǎn)，課程建設(shè)要組建具有豐富工程實(shí)踐能力的教師團(tuán)隊(duì)，囊括著多年從事設(shè)計(jì)院工作、工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師，有從事化工原理等課程教學(xué)的理論知識(shí)扎實(shí)的專業(yè)課教師，有化工設(shè)備專業(yè)的方向課教師以及化工工程軟件課程指導(dǎo)教師等。另外，為了學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)需要在充分討論和研究的同時(shí)，結(jié)合本專業(yè)的課程資源，適當(dāng)進(jìn)行本課程的一些選修課程的調(diào)整和設(shè)置。教師在傳授理論知識(shí)的過(guò)程中，要重視強(qiáng)化化工生應(yīng)用Aspen Plus 進(jìn)行工藝流程模擬、應(yīng)用Auto CAD 繪制工程圖樣等的訓(xùn)練，在拓寬學(xué)生視野的同時(shí)提高他們的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力。在實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)過(guò)程中，設(shè)置以企業(yè)實(shí)踐為主導(dǎo)的相關(guān)訓(xùn)練項(xiàng)目，也會(huì)使得學(xué)生在化工設(shè)計(jì)領(lǐng)域展開(kāi)工作時(shí)會(huì)更加的投入，從而提升學(xué)生們?cè)趯?shí)際工作之中的理論和實(shí)踐能力。

2.2 更新教學(xué)模式，改進(jìn)評(píng)價(jià)體系

新工科的建設(shè)和發(fā)展需要教師及時(shí)轉(zhuǎn)變自己的教學(xué)理念，更新教學(xué)模式，將學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體，構(gòu)建更加專業(yè)化的課程學(xué)習(xí)目標(biāo)。例如，可以將虛擬仿真技術(shù)和手段加入化工設(shè)計(jì)的教學(xué)改革中來(lái)。教師和學(xué)生都在做中學(xué)，在學(xué)中做，從而實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的結(jié)合，提高學(xué)生的課堂參與積極性。教師針對(duì)學(xué)生在實(shí)際操作之中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行充分的探討，提升他們的綜合素質(zhì)和能力。將新型教學(xué)方式，例如微課、VR 等新式的教學(xué)模式加入課堂教學(xué)中來(lái)，點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。以翻轉(zhuǎn)課堂為例，相比較傳統(tǒng)教學(xué)模式的工科課堂，新式的課堂教學(xué)模式更加注重學(xué)習(xí)的即時(shí)性、有效性，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)探索意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生積極、主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)利用現(xiàn)代科技帶來(lái)的便利為學(xué)生實(shí)踐提供相關(guān)教學(xué)，這也是傳統(tǒng)的課堂教學(xué)不能為學(xué)生所提供的。與此同時(shí)，教師要改變現(xiàn)有的評(píng)價(jià)體系，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)出更符合他們發(fā)展的考核評(píng)價(jià)模式，以此讓每個(gè)學(xué)生都可以展現(xiàn)出自己的個(gè)性特點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)興趣。化工設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐課程由于其課程任務(wù)和目的不同，其教學(xué)形式也有別于傳統(tǒng)課程。教師要從理論知識(shí)點(diǎn)講授變成課程內(nèi)容項(xiàng)目化，從傳統(tǒng)的以教師講授變成課堂以學(xué)生自學(xué)為中心，從單一期末試卷考核形式變成考核項(xiàng)目多樣化，從考核達(dá)標(biāo)變成課程目標(biāo)成果化，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，讓學(xué)生建立專業(yè)成功的成就感。

2.3 融合賽課模式，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神

化工設(shè)計(jì)教學(xué)不僅要注重培養(yǎng)學(xué)生的化工設(shè)計(jì)意識(shí)和創(chuàng)新能力，還要注重他們團(tuán)隊(duì)意識(shí)的養(yǎng)成。教學(xué)中可以以某一項(xiàng)目為平臺(tái)，設(shè)定一定的形式進(jìn)行比賽，每個(gè)團(tuán)隊(duì)有數(shù)名成員，團(tuán)隊(duì)的各個(gè)成員進(jìn)行不同的分工，幫助項(xiàng)目充分優(yōu)化且良好實(shí)施。團(tuán)隊(duì)成員相互之間需要設(shè)計(jì)好工藝流程，核算需要消耗的材料，選取更加適合的設(shè)備，計(jì)算出最優(yōu)化的方案，同時(shí)也要貫徹落實(shí)好保護(hù)環(huán)境的理念。團(tuán)隊(duì)在實(shí)施具體項(xiàng)目的過(guò)程中可以熟練地應(yīng)用Aspen Plus、Auto CAD 等相關(guān)軟件，對(duì)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行模擬優(yōu)化，完成考察組相關(guān)問(wèn)題的提出。在此之后選擇出最優(yōu)秀的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)的頒發(fā)，提高學(xué)生參賽的積極性。通過(guò)比賽的模式，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐鍛煉并提高他們的化工設(shè)計(jì)水平，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，樹(shù)立工藝設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，也為他們以后的工作打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。例如，在每年的全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽中，會(huì)有很多院校的優(yōu)秀學(xué)生團(tuán)隊(duì)參與其中。教師可帶領(lǐng)學(xué)生積極參與此類大賽，不僅可提升學(xué)生將理論應(yīng)用到實(shí)踐的能力，還能學(xué)到其他院校的設(shè)計(jì)理念，從而促使本校學(xué)生的綜合水平得到全面提升。

2.4 進(jìn)行案例教學(xué)，提高實(shí)踐能力

黨的十九大報(bào)告指出，高等教育要深化校企合作模式，形成較為開(kāi)放的辦學(xué)理念和模式，這也屬于化工設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革的主要步驟之一，有利于學(xué)生化工實(shí)踐水平的提升。例如，倡導(dǎo)學(xué)生要將課堂之中學(xué)習(xí)到的化工設(shè)計(jì)知識(shí)運(yùn)用到企業(yè)之中去，請(qǐng)企業(yè)的技術(shù)骨干在學(xué)生實(shí)習(xí)期間對(duì)學(xué)生進(jìn)行化工設(shè)計(jì)知識(shí)的實(shí)地指導(dǎo)，還可將企業(yè)之中一些經(jīng)典的化工設(shè)計(jì)案例放到課堂之中進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析教學(xué)。化工設(shè)計(jì)教師還可以結(jié)合線上和線下的兩個(gè)空間作為主要的探索依據(jù)，注重市場(chǎng)所需，強(qiáng)化和更新校企的實(shí)驗(yàn)基地，利用微學(xué)術(shù)來(lái)提供更加專業(yè)的化工實(shí)踐平臺(tái)，幫助學(xué)生盡快適應(yīng)課堂和社會(huì)的鍛煉。

例如，學(xué)校可以定期、分次派遣化工設(shè)計(jì)教師進(jìn)入到化工系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行培訓(xùn)，提高他們的實(shí)踐能力。對(duì)于一些能力較強(qiáng)的教師，還可以讓他們參與到實(shí)際項(xiàng)目的研發(fā)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)真正的理論實(shí)踐相結(jié)合，全面發(fā)展教師的各項(xiàng)能力。在教學(xué)過(guò)程之中，課程團(tuán)隊(duì)需要不斷地挖掘?qū)嶋H的素材，開(kāi)展企業(yè)實(shí)際案例和理論知識(shí)相結(jié)合的教學(xué)模式，并將企業(yè)實(shí)踐案例貫穿于整學(xué)期的教學(xué)之中，這一改革也是教學(xué)改革實(shí)施的重要措施之一。教學(xué)內(nèi)容在相互銜接之后，便可以幫助學(xué)生和教師積累化工設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，彌補(bǔ)教師在教學(xué)之中的不足之處，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的有效結(jié)合。

2.5 注重雙創(chuàng)培養(yǎng)，提高綜合水平

在教學(xué)過(guò)程中，教師需要融合課堂的教學(xué)和實(shí)踐，堅(jiān)持理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩手抓，重視培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力，大力提高學(xué)生的專業(yè)技術(shù)水平和綜合素養(yǎng)。化工設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)可以聯(lián)系當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)需要，把化工設(shè)計(jì)理論知識(shí)和當(dāng)?shù)厣鐣?huì)發(fā)展緊密結(jié)合，為促進(jìn)地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展和進(jìn)步貢獻(xiàn)一點(diǎn)力量。院校要將拔高學(xué)生和教師的整體素質(zhì)作為首要預(yù)期目標(biāo)，讓他們秉著腳踏實(shí)地的觀念，實(shí)地進(jìn)行考察和研究，通過(guò)實(shí)際的鍛煉來(lái)提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力，培養(yǎng)出符合社會(huì)需要的、新工科背景之下的高水平、高素質(zhì)人才。

3 結(jié)語(yǔ)

在新工科背景之下，化工設(shè)計(jì)專業(yè)教師要以發(fā)展的眼光看待本課程的教學(xué)改革，探討課程的實(shí)際實(shí)施方法，完善現(xiàn)有的課程體系，加強(qiáng)學(xué)生參與并實(shí)踐的力度，重視學(xué)生的各項(xiàng)素質(zhì)發(fā)展，增加教師的企業(yè)鍛煉，讓他們?cè)趯?shí)踐之中提高自身的教學(xué)水平，繼而使得學(xué)生可以真正地提高自己的實(shí)踐水平及操作能力，也讓化工設(shè)計(jì)知識(shí)的學(xué)習(xí)充實(shí)且富有意義。