应用型人才培养模式下化工原理课程教学改革_张晗.pdf

第 51 卷第 2 期2023 年 1 月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.51 No.2Jan.2023应用型人才培养模式下化工原理课程教学改革张 晗1,于婷婷1,房付健1,彭殿宝1,宋海岩2,马志强1(1 哈尔滨石油学院化学工程学院,黑龙江 哈尔滨 150027;2 东北林业大学化学化工与资源利用学院,黑龙江 哈尔滨 150040)摘 要:针对应用型本科院校人才培养的目标和特点,将 OBE 理念引入化工原理课程体系进行教学改革。对授课内容和授课形式进行整体规划,并提出了相应的教学改革举措。通过加强实验和实践教学环节建设,鼓励引导学生积极参加化工类相关比赛,探索适合应用型人才培养目标的教学方法,调整传统的化工原理课程考核方式等手段,对传统的教学模式进行改革,并初见成效。关键词:教学改革;应用型人才;化工类比赛;实验实践;考核方式中图分类号:G642 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2023)02-0304-03 基金项目:黑龙江省高等教育教学改革研究项目 基于 OBE 理念化工原理课程教学改革项目(No:SJGY20200398)。第一作者:张晗(1983-),女,在读博士生,高级工程师,研究方向为新型光催化材料与太阳能综合利用,开发半导体光催化新材料。Teaching Reform on Chemical Principle Course Based onTraining Mode of Applied TalentsZHANG Han1,YU Ting-ting1,FANG Fu-jian1,PENG Dian-bao1,SONG Hai-yan2,MA Zhi-qiang1(1 College of Chemical Engineering,Harbin Institute of Petroleum,Harbin Heilongjiang 150027;2 College of Chemistry,Chemical Engineering and Resource Utilization,Northeast Forestry University,Harbin Heilongjiang 150040,China)Abstract:Aimsing at the goal and characteristics of talents training in application-oriented universities,OBEconcept was introduced into Chemical Principle course system for teaching reform.The overall planning of the course wascarried out,and the main teaching reform measures were put forward.The teaching reform included strengthening theconstruction of experimental and practice,guiding students to actively take part in related Chemical Engineering,exploring the applied talents training goal of teaching method,and adjusting Chemical Principles course examinationmethod.The reform of traditional teaching mode achieved results preliminary.Key words:transformation of education;applied talents;chemical competition;experiment and practice;evaluationmode随着科技与经济的高速进步,化工、环境与医药等领域对化学工程技术人才的要求在不断提升,学生不但要具备扎实的专业基础知识,更要有较强的实践和独立工作的能力。化工原理课程是化工专业学生必修的重要基础课1,课程内容密切联系生产实际,培养学生运用基础理论分析和解决实际化工问题的能力,同时为“十四五”期间推进和实施的“碳达峰、碳中和”减排双碳目标提供化工方面的技术人才。课程体系中的实验和课程设计对巩固学生的理论知识、提高学生的实际工作能力和团队协作能力有非常重要的作用。但是,对于刚刚接触工程科学的学生们来说,化工原理这门课却比较抽象、难懂,学习起来难度较大。因此,化工原理教学要适应学校的教学目标和生源特点,教师要讲懂、讲透,学生要能理解、会运用。本文针对应用型人才培养目标高校,教学设计中融入“OBE(成果导向教育)”理念对化工原理课程体系进行教学改革2,主要涉及课程教学目标和内容的确定、教与学过程的实施、实验实践教学比重和方式的改变、考核评估体系的调整等,目的是实现以学生为中心的教、成果为导向的学,激发学生学习的积极性,提高化工原理课程的教学质量和效果。1 化工原理课程体系中融入 OBE 理念的必要性 当今高校培养人才的目标逐渐偏重于应用型人才的培养,即以“应用”为宗旨设计人才培养计划,重视实践环节教育,强调通过产学研相结合、校企合作培养人才3。这种培养理念与社会需求更加贴合,增加了学生的就业机会和薪资。传统化工原理课程讲授方式与应用型人才培养理念的矛盾逐渐显露,存在注重讲授多于接受;注重课本多于实践,注重分数多于能力等弊端。尤其对于未亲见过化工实际生产过程的学生而言,部分单元操作的引入显得过于生硬。融入 OBE 理念,以学生为中心,关注学生的学习成果,再根据学生学习情况改进教学,第 51 卷第 2 期张晗,等:应用型人才培养模式下化工原理课程教学改革305 这样更能够激发学生学习的兴趣并提高解决实际问题的能力。学生通过完成课后任务巩固学习内容,再将学习成果反馈来改进原有的课程设计与课程教学。让学生从思考到质疑、从研究到决定、从理解到呈现的各个过程都有质的飞跃。2 化工原理课程体系教学改革的总体设计化工原理课程有概念多、公式多、符号多等特点4,如何让学生易懂、易记、易用是教学中的重要问题。在教学方法上,多数高校都重视采用引导型的教学方式4,但实际教学过程中很难做到每位学生都参与课堂互动,授课效果一般。此次教学改革中尝试结合理论学习内容,布置学生实践作业,通过设计翻转课堂,穿插讨论话题,引导学生掌握并运用知识点;调整化工原理实验和实践教学比重,组织教师和学生定期进厂学习,理论联系实际,结合化工厂单元操作生产案例进行案例教学,培养学生整体意识和安全意识;改变现有考核手段,加大知识点应用的分值占比。另外,在化工原理课程的学习过程中适时的引入化工仿真模拟软件5,通过计算机模拟和化工计算,使学生对知识的掌握不仅仅拘泥于课本,更能灵活运用于实际生产过程。3 化工原理课程体系教学改革的具体措施3.1 加强实验和实践教学环节建设实验和实践教学环节是巩固学生的课堂学习效果的最佳手段。调整理论教学和实践教学的比重,使学生运用理论指导实践,再通过实践来验证理论。首先,建立开放型化工原理实验室,学生完成教学大纲要求必做实验的基础上,还可根据兴趣借助网络平台自行预约选做实验的实验设备和使用时间,在实验室完成选做实验,整个操作过程既充实了课堂的知识,也增加学生学习的主动性,效果较好。第二,定期组织主讲教师和学生到工厂观摩学习,通过参观工厂生产流程和装置,了解工厂的生产流程、生产装置及产品,使学生对于化工原理单元操作和各类设备有全面的认识,有助于理论知识的理解,使实践更好的反馈到课堂教学中。目前,我团队在教学改革项目中已经做了“工程案例在化工原理教学中的实践探索”以及“项目式教学改革在化工设计类课程群中的应用”方面的尝试和探索,取得了显著的效果。3.2 模拟仿真软件引入教学,鼓励引导学生积极参加化工类相关比赛结合当前大学生动手能力较强,思维较活跃的特点,在化工原理课程体系中加入仿真模拟软件,通过仿真软件的学习,学生能够对设备、管路、厂区布局、参数控制等有初步的认识6,实际动手操作和设计计算的过程也能够帮助学生理解理论知识。化工原理课程体系中的理论教学与化工原理课程设计、化工设计、化工仿真模拟实践环节相结合,能够使学生在较短的时间内对化工原理单元操作的原理及应用有比较完整和清晰理解。积极鼓励学生参加化工原理相关的实践性比赛,由教育部高等学校化工类专业教学指导委员会举办的全国大学生化工实验大赛,以及由中国化工学会、中国化工教育协会举办的大学生化工设计竞赛,都是国内比较有影响力的化工类学科竞赛。化工设计是化工原理理论知识的实践化工程化,因此两项大赛之间有着非常密切的联系,在化工原理课程教学中引入化工设计相关元素可以帮助学生建立起化工实际生产过程的直观图象,加深对概念和规律的理解。依托学科竞赛,促进教学改革,最后的参赛成绩也是教学改革成果的体现。3.3 寻求适用于应用型人才培养目标的教学特色针对应用型本科院校培养目标的特点,化工原理课程的教学目标应从单元操作基本知识出发,并更加注重基本理论和基础计算,使学生掌握单元操作的通用学习方法和分析问题的思路,适应以培养创新型人才为目标的“基于问题”的教学模式。设计翻转课堂,布置学生以学习小组为单位,课后结合重要知识点内容整理相关示例并录制成视频或以特有的方式展现在课堂上,课上同学们可对展示内容提出问题及建议,穿插讨论话题,既加深了学生对知识点的理解,又提高学生团队合作意识及交流沟通能力。这样的课后作业设计,一方面是对学生理解知识及应用知识能力训练;另一方面,也是对学生团队意识的培养。此外,根据培养目标及课堂特色编写适合的教学大纲、教案、讲稿、教学课件、教学日历、实验大纲、实践大纲等,为课堂教学、实验教学、实训教学提供保障。3.4 调整传统的化工原理课程考核方式一直以来化工原理课程的考核方式都以期末考试为主,学生在一学期的学习之后较早学习的章节会淡忘,仅在期末进行一次考核并不能直观反映出学生的学习情况,也不能作为教师调整授课方式和内容的依据,可参考性不大,考核效果不好。调整后的考核方式不再是期末考试定胜负,学生在完成每一章学习后,教师统一组织学生按照章节所学的单元操作内容做一次小型的课程设计。经常性的课程设计任务突破了课程仅限于课堂教学的局限,突破了以往只注重知识、经验的积累的局限,这样的任务更注重的是知识的迁移和应用。课程聚焦的是学生最终达成的成果,评价学生学习效果与表现也是面向全体学生而不是个别优秀学生,充分调动学生学习的积极性和能动性。图 1 化工原理课程体系教学改革具体措施导图Fig.1 Guide map of concrete measures for the reformof chemical principle course system4 结 语在成果导向教育先进理念的引导下,以应用型人才培养为目标,我团队积极推进化工原理课程体系的教学改革并对课程体系进行了整体规划,提出了包括调整实验和实践教学环节模式、教学体系中引入模拟仿真软件、穿插注重知识点应用的特色翻转课堂教学、调整现有的课程考核方式等主要教学改革举措。实施教学改革后的课程体系增强了教学内容的生动性、逻辑性和理解性,以及检验学生学习成果的持续性、针对性和可参考性。引入 OBE 理念的化工原理课程体系教学改革实施已近(下转第 308 页)308 广 州 化 工2023 年 1 月4 融入现代分析技术助力精准农业发展的实际应用案例 运用先进的科学技术,发展新的分析原理并研究建立实用有效的原位、实时、在线和高灵敏、高选择性的新型动态分析检测和无损检测方法,从而研制出相应的新型分析仪器,将是21 世纪分析化学发展的主流。这些新型分析仪器结合其它技术将作为实现农业现代化的重要手段,成为促进农业发展的“催化剂”。黑龙江省嫩江县沈阳军区双山基地采用的农业生产方案是目前国内第一个完整的精准农业方案,是中科院与沈阳军区自2010 年以来共同实施的研究项目9。在中科院专家的帮助下,基地运用卫星遥感、地理信息系统、红外光谱测土等技术,结合智能传感、物联网技术,建设精准农业决策指挥和控制体系,解决传统农业粗放的生产方式带来的资源浪费、生态环境恶化等问题。如播种时,近地面的视频监控系统会观测土壤的冰雪消融、土质情况,卫星遥感会监测地温、水温,系统会根据相关数据信息确定播种时间、播种品种等。北京小汤山国家精准农业研究示范基地是国内第一个精准农业示范基地10。以把关作物成长周期为例,在小汤山国家精准农业示范基地,由农业信息感知层、信息传输网络层、应用服务层组成农业物联网,运用传感器网络实时获取温度、湿度、光照、二氧化碳等农业生产过程中的环境因子信息。这些种植过程中的时空分辨信息,为智能化监控提供准确的数据支撑,实现农业生产的精细化管理和精准化作业。5 结 语现代生态农业已经成为我国经济战略发展的新着力点,对实现党中央提出的乡村振兴战略具有重要的意义。现代生态农业的发展对高等农林院校人才培养提出了更高的要求。分析化学是农林类专业的核心公共基础课,在培养学生树立量的概念、分析操作技能,塑造学生严谨的科学态度和精益求精的作风等方面具有举足轻重的作用。我们在实际教学中,始终牢牢抓紧准确的量的概这一主线,通过多维度、多途径方式,帮助学生确立起准确的量的概念,从而使学生更深层次地理解分析化学的基本理论、基本知识,提高实验操作技能,养成严谨的工作作风和实事求是的科学态度,为未来在农业领域创新、创业和研究打下良好的理论基础。参考文献1 朱霞萍,胡晓荣,孙永华,等.分析化学课程教学的精髓-量、度、新J.大学教育,2016(5):104-105.2 盛骞莹,张波,张文清,等.课程思政融入分析化学课堂的实践与思考J.大学化学,2021,36(9):30-37.3 朱文远,杜甫佑,聂瑾芳,等.分析化学实验教学中培养学生的“量”的概念J.教育教学论坛,2017(26):241-242.4 张敏,郑静,王金杰.浅谈教授分析化学课程的几点体会J.教育教学论坛,2019(42):208-209.5韩天琪.新农科:新在“农”,也新在“科”OL.http:/ 林毅,吴云,丁琼.“分析化学中误差与数据处理”翻转课堂教学实践J.大学化学,2017,32(3):15-18.7 刘海燕,赵怡,胡坪,等.分析化学有效数字教学中常见问题及分析J.大学化学,2018,33(10):105-109.8 张素斌,赵建芬.在分析化学实验教学中渗透“量”的概念J.大学化学,2013,28(4):28-30.9打破传统农业靠天收,农业发展下一站 精准农业 OL.https:/ 牛震.打造精准农业的“展窗”记北京小汤山国家精准农业研究示范基地OL.http:/ 305 页)两年,学生对学习过程及学习效果反馈良好,但也仍然存在一些不足,比如开放型化工原理实验室预约过程还不够便捷、预约时间的可选择性相对较少,学生对理论知识的理解程度还有待提高、仿真模拟软件的操作还不够熟练等问题,这些不足我教学团队将在后续工作中重点关注并逐步改进。参考文献1 王志魁,向阳,王宇,等.化工原理M.北京:化学工业出版社,2017:2-3.2 Abhya Tiwari,Aishwarya Singh,Shivangi Shukla,et al.Outcome-BasedEducation(OBE)Academic Planning-An Insightinto All RoundDevelopment of an EngineerC.2018 5th IEEE UttarPradesh SectionInternationalConferenceonElectrical,ElectronicsandComputerEngineering(UPCON),2018:1-5.3 吕海霞,杨志杰,张艳辉,等.基于应用型人才培养的化工原理实验教改探索与实践J.化工高等教育,2016,33(1):26-30.4 石新雨,谭志斗,杨艳,等.地方高校化工原理实验教学改革探索J.广东化工,2014,41(23):175-176.5 焦桂柱.谈仿真技术在化工教学中的应用J.教育现代化,2019,6(28):113-114.6 卢素敏,刘秀军,郭玉高,等.虚拟现实设计与仿真平台在化工原理课程设计教改中的研究J.教育教学论坛,2019(47):213-214.