地方高校磷化工專業課程教學改革與實踐

聶登攀 周蘭 戴毅 羅斌 吳怡逸

[摘 要] 貴州省磷資源豐富，磷化工產業集聚，對磷化工專業人才的需求度高，作為地方高校，開設磷化工專業課程為地方經濟發展培養專業應用型人才具有重要意義。基于貴州民族大學磷化工專業課程的開設經驗和成果，結合新工科建設要求，對地方高校磷化工專業課程的建設進行了探討，重點對磷化工課程體系設置、實習實訓、教學方法改革等進行了分析。

[關鍵詞] 新工科;磷化工課程;教學改革

[基金項目] 2021年度貴州省科技支撐計劃項目“磷石膏基ɑ型高強石膏防火門芯板制備關鍵技術研發及示范”（黔科合支撐﹝2021﹞一般484）;2020年度貴州省教育科學規劃課題“貴州磷化工生產需求導向下高校化工實驗實訓教學模式及人才培養探索”（GZJG20200143）

[作者簡介] 聶登攀（1978—），男，貴州畢節人，博士，貴州民族大學化學工程學院副教授，主要從事礦物資源綜合利用研究。

[中圖分類號] G642 ? [文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）48-0093-04 ? [收稿日期] 2021-07-14

在我國深化產業結構調整，實施創新驅動發展新型戰略的背景下，如何融合高校與企業，通過產學研合作教育培養出行業、企業所需的應用型人才已成為地方高校轉型道路、滿足地方經濟發展需求過程中需要著重思考的問題[1-3]。新工科建設的“復旦共識”指出地方高校要對區域經濟持續發展和產業轉型蛻變發揮支撐作用，洞察行業人才需求，推進校企合作，深化產教融合、培養大批具有較強行業背景知識、工程實踐能力、勝任企業發展需要的技能型和應用型人才[4-6]。2017年4月，教育部在天津大學舉行新工科建設研討會，強調問產業需求建專業，加強產業發展對工程人才的培養。2017年6月，新工科研究與實踐專家組在北京形成了《新工科研究與實踐項目指南》，指出要突破社會參與人才培養的體制機制障礙，深入推進科教結合，產學融合，校企合作，建立多層次、多領域的校企聯盟。深入推進產學研合作辦學，合作育人、合作就業，實現合作共贏，產業轉型升級、創新驅動發展不僅需要研究型人才，更需要大量技術技能型人才。作為一種重要的人才培養機制，產教融合為應用型人才的培養提供了良好的基礎和條件，成為地方高校工科教育的必然選擇。

貴州省磷資源豐富，磷化工產業集聚[7，8]。省內有貴州磷化（集團）有限責任公司（原開磷控股集團和甕福集團合并成立）、金正大諾泰爾化工有限公司、芭田生態復合肥有限公司、川恒化工股份有限公司等大型企業。截至2020年底，全省共有規模以上磷化工企業87家，已形成了較為完備的磷化工產業體系，是貴州省重點打造的千億級產業集群，對促進地方經濟有著舉足輕重的地位。

眾多磷化企業的整合與成立，加強了地方企業對化工高層次工程技術人才的需求，目前，貴州化工企業的發展對專業人才的需求缺口極大，尤其是磷化工生產方向。為此，在貴州地方高校開設磷化工課程，針對地方優勢產業培養專業性人才，具有必要性和重要實際意義。然而，據了解，目前，大部分高校對磷化工未有單獨課程設置，參考書籍也不多，僅在“化工工藝學”“精細化工”等課程中有所涉及，教學內容不系統、不全面。為此，本文結合本校開設的磷化工課程情況，對地方高校磷化工專業課程教學改革進行了初步探討。

一、課程體系設置

我國目前是世界上最大的磷礦石和磷酸鹽加工生產、使用和出口大國，磷礦石產量在1億噸以上，磷酸鹽產量穩居世界第一位。磷化工是指以磷礦石為原料，通過化學方法將礦石中的磷元素加工成為產品的化工行業，磷化工包括磷肥和磷酸鹽兩個子行業。磷化工產業鏈長，加工過程主要涉及礦物選別與加工、磷酸萃取凈化、磷復合肥、精細磷化工產品等，生產中加工工藝方法多。如何通過一門課程讓學生對整個產業有所了解，培養學生專業興趣，提高專業認同和專業自信，這對課程設置提出較高要求。

磷化工生產方法主要包括熱法和濕法，主要產品產業鏈如圖1所示。磷及磷化工產品80%左右為濕法生產，濕法中又以硫酸法工藝占比最高，濕法磷酸80%以上用于磷肥生產，其余用于各種磷酸鹽產品生產;熱法在磷化工產業中占比不足20%，但由于其生產工藝的特殊性獲得的磷產品純度高，在某些領域具有不可替代性，并且隨著近年生產工藝的不斷進步，資源綜合利用程度大幅提高，熱法黃磷在我國磷化工產業中仍占據重要地位。

根據以上對磷化工產品產業鏈的分析，本課程設置以濕法硫酸法為重點，對該工藝體系磷酸萃取、磷石膏綜合利用、磷復合肥生產等進行重點講授，并對熱法黃磷工藝及主要產品進行簡要介紹。由于磷精細化產品種類繁多，在本課程中未有涉及，可考慮另行開設專門課程進行學習。本校磷化工主要課程體系設置如下。

1.磷化工概論。主要對磷化工發展歷程，磷化工產業路線圖，行業發展面臨的主要問題等進行介紹和討論。

2.磷礦石。重點對磷礦石成因、礦物特征、成分特點、生產品級要求等進行介紹，并對磷礦石主要加工工藝及設備等進行分析。

3.磷礦萃取。系統地對磷礦硫酸法萃取工藝進行講解，涉及反應原理、主要工藝影響因素、硫酸鈣結晶以及主要設備等。

4.磷石膏。磷石膏是磷化工過程最重要的副產物，綜合處置壓力大，尤其隨著近年環保要求提高及貴州省“以渣定產”政策的實施，磷石膏綜合利用研究成果較多，本部分主要對磷石膏性質和主要處置方法進行介紹，并對近年最新研究進展進行探討。

5.磷復合肥。對經典的磷酸銨、氮磷復合肥等生產工藝進行介紹。

6.熱法磷酸。對電爐法黃磷工藝流程進行介紹，主要涉及反應原理、工藝流程、主副產品、主要設備及研究動態等。

二、實習實訓改革

工程技術人才的培養與教育緊密關聯、互為支撐，化工實驗實訓作為化工專業本科生培養的核心基礎課程，也是重要的工程實踐能力培養環節，在化工與制藥類專業的學生培養過程中，其重要性不容忽視[9，10 ]。為強化化工專業學生的工程實踐和分析解決工程問題的能力，中國化工教育協會、教育部高等學校化工教育指導委員會主辦每年一度的化工實驗大賽，全國各省高等學校、化學化工教育學會也在積極舉辦地方化工實驗大賽。但是目前，由于各種客觀條件的限制，本科生的實驗教學多停留在經典的化工過程實驗模擬操作上。普遍存在著專業教育理論與實踐脫節、化工單元操作與企業實際生產工藝脫節的現象，部分學生的知識體系泛而不精，缺乏學以致用和獨立分析、解決實際工程問題能力，化工專業的人才培養缺乏地方特色[ 11-13 ]。

為強化學生的工程實踐和分析解決工程問題的能力，本課程根據磷化工工藝主要流程，配套建立了磷礦浮選實驗裝置，礦漿真空轉板過濾裝置，磷礦酸解實驗裝置，磷酸萃取實驗裝置，開設了磷礦成分測定、磷礦浮選、礦漿分離、磷礦酸解、磷酸萃取等專業實驗，滿足生產實際及技能性人才培養要求。在2019年度的貴州省化工實驗大賽中，我校化工專業學生表現優異，榮獲兩個一等獎、兩個單項獎和一個三等獎，在全省高校中脫穎而出，并在全國化工實驗大賽西南賽區決賽中榮獲二等獎。

加強校企合作，結合工程實際制訂培養方案。學院與貴州磷化集團、金正大等磷化工企業簽訂戰略合作協議共建產學研實習基地，組織相關老師對企業進行生產、管理調研，帶領學生到相關企業進行了認知、生產、畢業實習。根據企業反饋與教學有效結合，修訂化工專業人才培養方案，深入剖析企業生產過程中的重點和難點，把握理論教學與實踐教學之間的聯系，形成本科生研究課題，進一步深入學習和探索，以便更好地支撐貴州化工企業的需求、服務地方經濟建設。

完善本科生導師制，積極開展創新創業培訓，讓部分學生參與教師承擔的磷化工研究開發課題。如我校2021屆本科生畢業論文（設計）中選題有磷礦浮選工藝設計，磷礦酸解工藝設計，高強石膏制備，磷石膏改性等。通過讓學生參與一些課題研究，可成分調動學生積極性，鍛煉學生文獻調研和分析解決問題能力提高，培養學生科研興趣。

通過以上實踐實訓開展，能夠很好地把握理論教學與實踐教學之間的聯系，培養學生對磷化工相關專業知識的興趣，增強學生專業自信、提高專業認同感，使化工專業的人才培養更貼合企業需求，更好地服務于地方化工企業和經濟建設。

三、課程教學改革舉措和方法

一是圍繞立德樹人根本任務樹立課程育人理念，結合我國磷化工產業發展情況，挖掘課程思政元素和資源，做好教學改革與創新，以社會主義核心價值觀引領學生身心發展，加強學生理想信念、道德情操、工程倫理等培育，實現教書育人相統一。如從我國磷化工產業發展壯大、走向世界的歷程，可激發學生民族自豪感，增強專業自信。

二是堅持理論結合實際，根據磷化工產業發展前沿動態，加強理論教學內容與工業生產實際的同步銜接，提高本專業畢業生支撐產業現實需求、服務磷化工新興產業領域的能力。如當下磷化工企業的相關崗位對于人才的核心技術能力十分看重，其一線崗位多為產品分析測試員、工藝操作技術員等，而這種崗位特點也決定著學生操作技能培養的重要性，因而在開展專業教學實施時，應當增加實踐操作課程的比重，重視理論課和實踐課之間的有效結合，進而培養出素質較高的技能型人才。

三是積極嘗試新的教學方式。搭建網絡平臺，將智能化學習與化工類專業的實驗教學環節相融合，加強虛擬技術、3D技術、物聯網等在化工實驗實訓中的應用;通過仿真實驗軟件來模擬實驗操作，熟悉實驗裝置中各部件操作及作用，同時了解實驗操作步驟和注意事項;通過半實物仿真模擬有效加強單元操作與生產工藝之間的聯系。利用虛擬技術，模擬生產場景，學習化工單元操作在實際生產中的應用，將單元操作練習貫通于整個的生產工藝中，掌握生產工藝和連續操作的要點。對課程中涉及的工藝流程、單元操作、能量和物料衡算等知識點的講解，可利用現場視頻、動畫演示、學習平臺軟件等結合，提供高質量的課程資源，激發學生學習興趣，提高學習效果。

此外，積極進行考核模式改革，注重能力培養和過程評價。為保證學生操作、生產技能的培養，在學生學業評價構成中加入技能考核環節，優化成績構成，強化成績合理性，改革教育教學評價體系。以學生綜合能力培養為基礎，重點培養解決實際工程問題的能力。通過平時小組討論，翻轉課堂，實驗考核，課程論文等方式，提高學生參與度，讓學習更加靈活、主動，建立正向激勵機制，促進學生全面發展。

四、結語

貴州磷資源豐富，磷化工產業集聚，地方高校開設磷化工課程具有重要意義。在當前新工科背景下，磷化工相關領域對人才的技能和知識水平要求變得更高，以培養應用型人才為主要目標的地方院校應主動適應新工科發展的需要，結合磷化工企業實際和發展前沿，科學合理地制訂課程體系，加強校企合作，建立專業實驗室及聯合實訓基地，不斷對磷化工專業人才培養方案進行優化，培養學生實踐和工程創新能力，為地方經濟社會發展提供優秀的復合型人才。

參考文獻

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