“一流課程”背景下化工原理課程建設探索

王芬，周綠山，張巧玲，向文軍，王坤

(四川文理學院化學化工學院，四川 達州 635000)

0 引言

化工原理課程是化學工程與工藝類及相近專業的專業基礎課。它在基礎課和專業課之間起著承前啟后、由理及工的橋梁作用，不僅強調理論與實際的結合，更注重工程觀點、實驗技能及設計能力的培養，以及分析問題、解決問題的能力。

在新一輪科技和工業革命浪潮沖擊下，社會對知識密集綜合型人才的需求越來越高，為適應科技和工業的快速發展需求，工程科技人才需努力提高自身綜合能力。《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》指出，一流本科課程建設要樹立課程建設新理念，確立學生中心、產出導向、持續改進；推進課程改革創新，實施科學課程評價，提升課程的高階性、創新性，增加課程的挑戰度，建設一批培養創新型、應用型、復合型人才的一流本科課程[1]。化工原理在化工及相關專業課程體系中占據極其重要的地位，一直以來是各高校課程改革的重點。

傳統單一的講授型教學模式，屬于被動接受型教學，不利于學生對知識的掌握和運用[2]。為滿足化工行業快速發展及國家對“一流課程”建設的要求，培養學生工程意識和創新能力，迫切需要對化工原理課程建設加以探索和改革。

1 化工原理課程的特點

1.1 理論性強

化工原理主要研究化工生產中各單元操作的基本原理、計算方法和所用設備的結構與選型等。它需要綜合運用數學、物理和化學等基礎知識來分析和解決化工類型生產中各種物理過程。因此，需要學生的數理基礎較好。

1.2 實用性高

整個化工生產過程是由化工生產核心—化學反應過程和不同單元操作過程的組合而成，而單元操作涉及的設備數量占整個化工生產過程的80%左右。化工原理課程所研究的單元操作都來自實際生產，課程中每個經驗理論都是經不斷地實踐驗證并歸納總結完善得出的規律、理論，再回到實踐中指導實際生產。因此，對單元操作的規律性分析對化工生產過程有實際指導意義，實用性高。

1.3 課程內容多，學時少

化工原理課程實際上是一個包含多門課程的課程群，一般包括化工原理理論課、實驗課、模擬仿真和課程設計幾個方面。課程的設置一般是以理論先行、實驗和仿真隨后，最后再完成課程設計，涉及的內容較多，學時少，時間跨度較大。

2 “一流課程”背景下化工原理課程建設的現狀

近幾年，隨著應用型本科院校應用型課程建設的開展，以產出為導向的教育(outcome based education，OBE)理念的實施，國內眾多課程在教學內容上進行了優化，建立了在線教學資源，并采用線上線下結合的教學方式[3]。縱觀現階段的課程建設效果，仍然存在學生學習主動性差、工程思維能力培養普遍不足的現象[4]。

2.1 課程群內各部分銜接性不緊密

化工原理整個課程設置是先理論、后實驗，再仿真，最后完成課程設計。由于整個化工原理課程群涉及的課程較多，內容復雜，且教學時間段分隔較長，而不同課程歸屬不同教師負責，因此導致各個課程銜接一般，連續性不好，對學生的能力培養，很難起到整體合力的作用[5]。

2.2 理論課、實踐課與實際生產之間聯系不緊密

化工原理課程群中，實踐課根據不同學校有所區別，但都包括化工原理實驗和化工原理課程設計，有些學校開設課程更加豐富，使化工原理的理論教學和實踐教學兩部分更加完善。但大多數學生“重理論，輕實踐”，重視書本上的練習和考試，而在實踐課上敷衍了事，不愿動手和動腦思考，直接根據教材上的步驟引導完成實驗，根本沒有思考化工設備中相關的一些部件的工作原理和作用[6]。而且實驗課往往只針對單一設備單一問題去驗證性的實驗，再加上多個學生使用一臺設備，無法滿足每個學生對設備的熟練使用，也無法遇見實際問題以及啟動思維解決問題。

課程設計也只是設計給定條件下的某種實驗設備，不能把學到的各個單元操作知識很好串聯[7]，當問題發生變化時并不能有效轉變思維給出解決方案，更不可能與生產實際過程聯系起來綜合運用各單元操作知識，系統地解決問題。

2.3 線上教學資源未被充分利用

線上教學資源是以網絡化學習為基礎的開放教育資源，以線上課程平臺為依托，給出碎片化知識點的微視頻資源，其優點主要是學生可以利用業余時間在短時間內完成某個知識點的學習。然而，在線課程碎片化的特性使學生的學習存在隨意性、零散化的問題，碎片化的學習模式缺乏系統性、整體性，且沒有比較完善的監督與考核機制，線上資源學習通常需要較強的自主性，對缺乏自主學習能力的學生，無法達到預設的學習效果。

2.4 新型教學模式落實力度不足

隨著化工原理課程教學方法的不斷持續改進，許多新型教學方法不斷涌現，應用最多的當屬“線上線下混合式”教學模式，將線上教學與傳統教學有機結合，旨在滿足人才培養過程的個性化需求，綜合提高教學質量及人才培養質量。

然而在線課程建設還處在剛剛起步階段，雖然得到大多數高校的重視，但相關管理經驗比較匱乏，平臺建設還不完善，在線課程投入力度不足，課程錄像的形式比較單一，缺乏生動性、多樣化，學生仍以傳統學習方式為主，線上學習參與度低[8]。而傳統學習方式學生缺乏主動性，學習興趣低，培養出的學生往往只會應付考試，并不理解單元操作與整個化工生產過程的聯系，因而對各單元操作之間的協同作用以及對整個工藝流程的重要作用還缺少認知，缺乏工程意識和工程思維能力，難以深刻體會課程的工程性、實用性和應用性。

3 “一流課程”背景下化工原理課程建設的優化路徑

3.1 對標畢業要求，重塑課程教學目標

工程教育專業認證是高校新的風向標，因此專業發展過程中要以工程教育認證給出的畢業要求來指導教學和持續改進。根據《全國工程教育專業認證標準》(通用)的12項畢業要求，畢業要求1、2、3分別是工程知識、問題分析和設計/開發解決方案[9]。

化工原理課程建設中，對標畢業要求，重塑課程教學目標，要求學生首先要掌握工藝流程選擇及優化的方法，以及單元操作過程的基本原理、典型設備設計型和操作型計算、設備參數優化及選型等基本知識點。同時，聚焦培養學生的工程實踐能力以及分析問題、解決問題的能力，教學內容引入項目中實際生產問題，并制定新教學目標要求掌握實際生產過程中分析變量影響因素的量綱理論，掌握采用量綱理論解決實際生產中變量多、難以量化和描述的困難，并將該項目總結納入課程考核中。在掌握這些基本能力之外，還要加強邏輯思維能力的培養，掌握每個單元操作的最新發展趨勢，緊跟時代科技發展腳步，掌握新方法新技術[10]。

3.2 打造“協同+融合”型化工原理課程群

針對化工原理課程群內各部分課程銜接性不緊密、在生產實地實訓和解決實際生產問題的實踐培養不足等情況，筆者認為，應著力打造出“協同+融合”型化工原理課程群。

所謂“協同”，即校企合作協同育人，采用企業參與項目的方式進行，強調在教育中企業與學校的并駕齊驅。采用“學習—實踐—學習”交替的課程設置方式，用工讀交替的方式培養工程人才，有利于學生更好地理解理論知識，了解自已所學理論知識和自己所從事的生產活動在整個生產過程中所起的作用、聯系和應用，切實發展生產與教育相結合、產業界與教育界相聯合的發展路徑。另外聘請企業兼職教師參與專業課講解，讓有實踐經驗的企業導師在理論課講解的過程中融入生產實例進行引導教學。此外，企業導師還可介入畢業設計環節的培養并大大優化畢業設計質量，使畢業設計更注重內容應用性和實用性，提高了學生綜合運用知識的能力以及工程實踐能力。

所謂“融合”，即將化工原理相關課程及化工原理實驗、實踐課程在時間和空間上與化工原理理論教學課程融合。例如，“流體流動”這一章節，由于剛掌握了流體輸送機械的工作原理和選型方法，此時就可以講解關于流體輸送機械這部分的內容，不要留到“化工設備基礎”中再學習，同時進行仿真訓練，仿真操作要求在80分以上，才可進行化工原理實驗。這樣在同一時期同一地點強化學習流體流動章節內容，讓學生不間斷地通過理論，感觀和實踐，全面認識和掌握知識點，大大提高學習效果。

打造“協同+融合型”化工原理課程體系，有效彌補傳統教學模式的不足，使化工原理課程新體系在培養學生綜合運用知識的能力以及工程實踐能力方面更加科學合理、有效。

3.3 加大線上課程支持力度，形成系統化線上教學模式

高校應加大在線課程建設的支持力度，激發教師的在線課程制作熱情。化工原理課程教師應加強在線教學內容的設計，如：采用翻轉課堂、采用知識結構圖的形式將各知識點相關聯、Aspen等軟件的操作等多元化的方式充實完善在線內容。同時建立合理有效的在線課程評價機制，在線平臺對學生看視頻、線上作業、線上測試等項目完成情況進行考核評分，記錄學生課后的學習情況，實現對學生課堂學習的監督，完善的在線評價機制可實現在線學習過程考核的定量化與公平性。另外，線上課程可采取措施加強師生間的互動，例如設置交流討論帖，師生間可在線開展討論和答疑，該方式使線上教學更加系統化、整體化，有效加強在線課程與傳統課堂的結合。

3.4 開展研究型教學方法和研究型教學內容

化工原理研究型教學是一種基于解決實際生產問題的教學方法，而一般是以實際生產項目為依托，在教學過程中引入一些學生感興趣的工程項目或課題，讓學生親自參與項目的規劃、設計和實施，以此來提高學生參與教學過程的積極性。學生在參與這些項目的過程中，有目的性地應用所學知識來解決項目里的問題，這樣既調動了學生學習的興趣和主動性，又充分培養他們運用專業知識解決工程實際問題的能力，大幅度提升分析問題、解決問題的能力和創新思維。研究型教學方法以問題為中心，以小組合作的形式，強調學生在寬松的環境中主動探索，敢于質疑，學會合作和分享，可以激發學生的學習和探討欲望，打破單一個體在學習過程中的陳舊思維定勢，充分發揮團隊的才智優勢，使個體獲得更加豐富的知識[11]。

研究型教學內容是針對傳統教材上的內容提出的，研究型教學內容應該是解決綜合工程實際問題，在教學過程中大量引入生活和工程案例，編制一系列綜合性的習題集、題庫、輔助教學等資料，通過對案例的詳實分析和細致研究，使學生在案例的學習中鞏固基礎知識，提高分析問題和解決問題的能力，強化工程意識和工程思維能力[12]。在教學過程的始末，始終強調綜合應用所學知識的能力以及工程素養的培養是化工原理教學中提高學生工程意識的重要手段之一。

3.5 與學科競賽相貫通，實現專業全覆蓋

化工類學科競賽(如：全國大學生化工設計競賽、全國大學生化工實驗大賽、“互聯網+化學反應工程”課模設計大賽等)是建立在學科基礎上指定的賽事[13]。參與過程是解決實際生產問題、創新能力和實踐能力提升、培養團隊合作精神的一種訓練過程。將學科競賽與化工原理課程相貫通，充分利用化工類學科競賽，分別從理論教學、實驗教學和課程設計三方面入手，探索學科競賽與化工原理課程的融合，建立以學促賽、以賽促學的創新教育模式，提升學校的專業教學水平和人才培養質量，也促進了化工原理教學改革，在推動本科教學改革與創新的同時，提升化工高等教育服務石油和化工行業發展的水平。

另外，通過總結化工各類大賽的比賽經驗，在化工原理實驗教學中，規范和優化學生的實驗考核方式，在安全操作、數據處理和實驗報告等方面制定更加完善的評分標準，提升解決實際問題的能力[14]；結合歷年化工設計大賽內容，擬定更加“多樣化”的競賽題目，使傳統精餾、傳熱等設計內容更加貼近生產實際。

4 結語

國家大力推進一流課程建設，為提升課程的高階性、應用性和創新性，培養復合型創新性人才，對課程建設提出了更高的要求。化工原理課程作為“一流課程”建設對象，它不僅是化學工程與工藝類及相近專業的專業基礎課，也是專業認證重點關注的課程。以培養高素質應用型工程技術人才為目標，從培養學生綜合運用知識的能力以及工程實踐能力出發，對該課程進行了比較全面的改革和探索，提出了課程建設新理念和新發展方向，以培養學生學習能力、綜合應用能力面向工程應用，全力發揮化工原理作為化工學科核心課程的重要作用。