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        新工科背景下地方高校化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)改革與探索

        2018-03-30 07:30:00王良廣
        山東化工 2018年8期
        關(guān)鍵詞:工科反應(yīng)器化工

        馬 娟,王良廣

        (安順學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院 , 貴州 安順 561000)

        當(dāng)下,隨著“復(fù)旦共識”與“天大行動”的達成,新工科已成為改革話語中最為醒目的關(guān)鍵詞。國家和地方實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“一帶一路”等重大戰(zhàn)略對高等工程教育改革提出了迫切要求[1]。然而,對于地方高?;?chuàng)新人才培養(yǎng),化學(xué)反應(yīng)工程是化工類專業(yè)的核心專業(yè)課程,其應(yīng)用遍及石油化工、煤化工、生物化工、醫(yī)藥、冶金及輕工等許多領(lǐng)域。那么,在新工科建設(shè)背景下對于地方高校該如何開展工程教育改革,如何結(jié)合化學(xué)反應(yīng)工程課程的工程應(yīng)用特點,提出一種適用新工科創(chuàng)新教育的化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)改革模式是非常有必要的。

        1 “新工科”建設(shè)對地方本科高校發(fā)展的現(xiàn)實意義

        “新工科”旨在打造高等工程教育的新范式。當(dāng)前,地方本科高校的辦學(xué)現(xiàn)狀與行業(yè)、產(chǎn)業(yè)需求還不太適應(yīng),具體表現(xiàn)在以下方面: 第一,人才培養(yǎng)的質(zhì)量規(guī)格單一,人才培養(yǎng)的特色不明顯。根據(jù)調(diào)研當(dāng)?shù)鼗て髽I(yè),多數(shù)進入工程崗位的畢業(yè)生因為專業(yè)能力不強不能快速適應(yīng)新崗位要求。第二,學(xué)科基礎(chǔ)與技術(shù)積累薄弱。對于地方本科高校,多由高職高專院校合并或轉(zhuǎn)型升本而來,高層次人才不足,學(xué)科團隊與學(xué)科平臺相對薄弱,協(xié)同創(chuàng)新與服務(wù)社會的能力明顯不足。第三,課程體系與教學(xué)模式、知識體系建設(shè)與教學(xué)內(nèi)容與"新工科"建設(shè)要求不相適應(yīng)。大量年輕的碩士與博士畢業(yè)生剛一畢業(yè)就直接走上了大學(xué)教學(xué)的講臺,對于大部分工科專業(yè)的教師實際上沒有或僅有少量從事工程實踐的經(jīng)歷,導(dǎo)致工程教育從書本到書本,從模型到仿真與工程實際脫節(jié)。第四,"學(xué)習(xí)工廠"教育平臺欠缺。尤其是對于地方高校而言,由于存在經(jīng)濟技術(shù)落后等原因,企業(yè)與工廠的數(shù)量不多、規(guī)模不大、條件環(huán)境不良導(dǎo)致學(xué)生在見習(xí)與實習(xí)結(jié)束后不愿意選擇走上工程崗位。因此,地方本科高校必須以“新工科”建設(shè)為抓手,要堅持問題導(dǎo)向,做到“六問”“五個強化”。同時,地方高校要著重培養(yǎng)學(xué)生實驗實踐能力,將學(xué)生理論學(xué)習(xí)與生產(chǎn)實踐、科學(xué)研究緊密結(jié)合起來,更要貼近產(chǎn)業(yè)需求來培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才[2]。

        2 化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題

        高等學(xué)校肩負著培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的重任?;瘜W(xué)反應(yīng)工程課程作為工程科學(xué)教育的一部分,也是化工類專業(yè)的一門專業(yè)主干課、核心課程,擔(dān)負著大化工類人才教育的任務(wù)。該課程強調(diào)實驗技能、設(shè)計能力及解決工程問題的方法,突出實踐應(yīng)用與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。由于化工過程以化學(xué)反應(yīng)器為核心,化學(xué)反應(yīng)器與工程問題密切相關(guān),化學(xué)反應(yīng)器是化工生產(chǎn)過程的“心臟”,該課程對于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、強化工程分析能力具有十分重要的作用。因此,化學(xué)反應(yīng)工程課程建設(shè)在化學(xué)工程與工藝學(xué)科建設(shè)和卓越工程師培養(yǎng)計劃的推進中均起著舉足輕重的作用。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn),當(dāng)前地方高?;瘜W(xué)反應(yīng)工程教學(xué)存在較大問題,亟待在新工科背景下進行改革與探索。

        2.1 課程教學(xué)模式陳舊,課堂缺乏互動性

        對于大部分地方高校而言,化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)主要通過黑板板書與多媒體教學(xué)相結(jié)合的方法進行講解。即使教師能夠利用圖片與視頻等來演示化學(xué)反應(yīng)過程及設(shè)備構(gòu)造,生動的描述課程的相關(guān)內(nèi)容,學(xué)生也可以通過模擬的影像更加清楚的認識反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與原理。但是本課程存在理論公式具有較高的邏輯性及抽象性等問題,學(xué)生對理論的掌握仍有一定的困難,也不能對公式進行很好的利用。對于課程教學(xué)以老師講課,學(xué)生聽課的方式進行教學(xué),不僅不能調(diào)動學(xué)生的積極性,而且也會使學(xué)生產(chǎn)生厭倦的情緒,導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量降低。因此,必須對教學(xué)模式增加新元素,提高學(xué)生課堂的參與互動力度,讓學(xué)生對新知識、新技術(shù)、新觀點等化工新進展的學(xué)習(xí)和掌握更有興趣。

        2.2 課程實踐教學(xué)局限在校內(nèi),創(chuàng)新與工程能力培養(yǎng)重視不足

        化學(xué)反應(yīng)工程作為一門工程性很強的課程,為使學(xué)生掌握本課程的基本理論和工程思想,培養(yǎng)學(xué)生分析與解決實際工程問題的能力,尤其需要特別加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。對于地方高校而言,學(xué)校硬件設(shè)施與當(dāng)?shù)鼗て髽I(yè)實際條件的限制,安排與課程相對應(yīng)的專業(yè)實驗和課程設(shè)計較少。同時,學(xué)校課程實踐教學(xué)一般多在校內(nèi)使用實驗教學(xué)裝置完成。學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和認識只能通過書本理論知識,沒有足夠多的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),缺少運用課程相關(guān)理論和方法解決實際工程問題的鍛煉機會[3]。

        因此,建立校外中試實驗基地, 加強校企產(chǎn)學(xué)研合作,強化對學(xué)生工程能力的培養(yǎng)非常有必要。

        3 化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)改革的著力點

        3.1 引入工程案例與分析教學(xué)模式

        工程案例與分析是教師在講授理論知識后,給出與課程相關(guān)的工程案例,引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的理論知識對案例進行分析、發(fā)現(xiàn)以及解決案例中存在的問題。教師在教學(xué)中引入案例教學(xué),必須首先準(zhǔn)備好相關(guān)的工程案例。工程案例可以在平時參觀工廠時或帶領(lǐng)學(xué)生去實習(xí)時收集實際的工程案例[4]。工程案例也可以向經(jīng)驗豐富的老師索取。同時,教師課下要花精力與時間把工程案例分析透徹。學(xué)生分成若干個3~5人的小組,通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館、期刊等查找資料,對老師提出的案例涉及的核心反應(yīng)器、分離器等設(shè)備在工業(yè)反應(yīng)過程、分離過程中的應(yīng)用進行小組討論,然后再進行課堂討論。通過工程案例的分析,提高學(xué)生自主思考能力、溝通能力和協(xié)作精神,同時加大學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性與主動性。

        3.2 加強化工輔助軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

        仿真教學(xué)是理論和實踐之間一座新的橋梁,既是實踐教學(xué)手段,也是實踐教學(xué)內(nèi)容。在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)中采用虛擬仿真實驗軟件等化工輔助軟件,從輔助實驗、輔助反應(yīng)器模擬設(shè)計加深學(xué)生對反應(yīng)工程理論的理解,并掌握反應(yīng)器模擬和設(shè)計的方法[5]。同時,學(xué)生可通過Aspen軟件搭建所需的反應(yīng)體系模型,對化工生產(chǎn)中反應(yīng)、混合、分離、換熱、流體輸入等單元操作進行模擬計算,避免了復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)及數(shù)值求解問題,使得反應(yīng)過程盡可能的形象化,有助于學(xué)生對反應(yīng)過程的理解并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[6]。

        3.3 引入“互聯(lián)網(wǎng)+”化學(xué)反應(yīng)工程課模大賽與化工設(shè)計大賽新元素

        “互聯(lián)網(wǎng)+”不但是一種全新的經(jīng)濟形態(tài),更是一種新的發(fā)展模式。對于地方高校,可以嘗試組織學(xué)生進行“互聯(lián)網(wǎng)+”化學(xué)反應(yīng)工程課模大賽,要求學(xué)生選擇化學(xué)反應(yīng)工程課程相關(guān)內(nèi)容如: 催化反應(yīng)過程及原理,反應(yīng)器設(shè)計及工作原理等通過制作課件、教學(xué)動畫和動漫、工程案例3D等作品來動態(tài)講解和展示課程內(nèi)容[7]。此外,在教學(xué)中引入化工設(shè)計大賽新元素,將理論聯(lián)系實際教學(xué)實踐活動,對學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程設(shè)計能力培養(yǎng)有較大幫助。

        3.4 加強校企合作,擴大實踐教學(xué)視野

        化學(xué)反應(yīng)工程涉及反應(yīng)器從實驗室放大到工業(yè)反應(yīng)器等一系列重要的化學(xué)工程問題,這要求課程實踐教學(xué)要突破單一校內(nèi)實踐教學(xué)模式,走校企合作的道路,為學(xué)生提供更多的實驗實踐陣地,擴大學(xué)生實踐教學(xué)視野。

        4 結(jié)論

        “新工科”建設(shè)是我國高等工程教育主動適應(yīng)國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然要求。對于地方高校,在新工科建設(shè)大背景下開展工程教育改革,充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的優(yōu)勢,督促教師不斷學(xué)習(xí)新的教學(xué)理念,轉(zhuǎn)變和優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)方式和手段,提高學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)的主動性與積極性,為學(xué)生提供更廣闊的實踐平臺,加強學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)。

        [1] 趙 繼,謝寅波.新工科建設(shè)與工程教育創(chuàng)新[J].高等工程教育研究,2017(5):13-17,41.

        [2] 李志鴻, 鄒復(fù)民.“新工科”背景下地方本科高校學(xué)科建設(shè)路徑探析-以福建工程學(xué)院交通運輸工程學(xué)科為例[J].福建工程學(xué)院學(xué)報,2017,15(5):486-490.

        [3] 丁一剛,劉生鵬,吳元欣,等.改革化學(xué)反應(yīng)工程實踐教學(xué)模式,培養(yǎng)創(chuàng)新人才大化工類人才培養(yǎng)創(chuàng)新實驗區(qū)的實踐與探索[J].化工高等教育,2009,26(4):47-49,80.

        [4] 秦祖贈,文衍宣.工程案例討論與分析在《化學(xué)反應(yīng)工程》教學(xué)中的應(yīng)用[J].廣州化工,2013,41(16):208-209.

        [5] 魏 菊,黃艷 .淺談化工仿真在化工單元操作技術(shù)課程教學(xué)中的作用[J].廣東化工,2017,44(13):314,317-318..

        [6] 吳現(xiàn)力,王菊,杜春華,等.化工輔助軟件在化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇,2016(18):176-177..

        [7] 李愛蓉,李晶晶,王 宏,等.“互聯(lián)網(wǎng)+”化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)探索與實踐[J].廣州化工,2017,45(1):130,140-142.

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