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        工程認證背景下工業(yè)催化課程體系的構(gòu)建與探索*

        2021-12-20 08:27:00紅,
        廣州化工 2021年23期
        關(guān)鍵詞:課程目標(biāo)課程體系催化劑

        吳 紅, 王 平

        (六盤水師范學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院,貴州 六盤水 553004)

        1 工業(yè)催化課程體系的建設(shè)背景

        工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度,是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)[1]。它的內(nèi)涵是以學(xué)生為中心,以成果為導(dǎo)向,持續(xù)改進。側(cè)重學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng),強調(diào)教育過程的持續(xù)改進[2]。工業(yè)催化是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程,也是我校能源化工方向的特色課程之一。但是這門課程在原有的課程體系教學(xué)過程中主要存在以下兩方面問題,一是講授內(nèi)容主要為催化的基本基礎(chǔ)和原理,內(nèi)容涉及的寬度和深度不夠,學(xué)科前沿問題較少,與工程聯(lián)系不緊密。二是教學(xué)方式單一,主要是教師講授為主,未與學(xué)科競賽建立有效聯(lián)系。導(dǎo)致課程偏重課本、考試,無法評價出學(xué)生對知識系統(tǒng)的融會貫通,靈活掌握程度。針對以上不足,我們基于工程認證的理念,強調(diào)學(xué)生對知識的主動探索、發(fā)現(xiàn)與建構(gòu)[3-4],從教學(xué)方式多樣化,教學(xué)效果體現(xiàn)出“解決復(fù)雜工程問題的能力培養(yǎng)”的角度對我校化學(xué)工程與工藝專業(yè)的主干課程工業(yè)催化的課程體系進行了構(gòu)建與探索,以期拓寬學(xué)生的視野,提高解決復(fù)雜工程問題的能力。

        2 工業(yè)催化課程體系的構(gòu)建

        2.1 課程目標(biāo)的確定

        工業(yè)催化原有的課程目標(biāo)表述比較籠統(tǒng)宏觀,譬如學(xué)生應(yīng)該掌握催化作用的基本規(guī)律,了解催化工程的化學(xué)本質(zhì)和熟悉工業(yè)催化技術(shù)的基本要求和特性。課程目標(biāo)與學(xué)生的畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系欠缺[5]。為此,依據(jù)工程認證的要求,與工程認證的12個畢業(yè)要求,30個分解指標(biāo)點一一對應(yīng),細化了課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系,如表1所示。

        表1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的關(guān)系

        2.2 教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計

        工業(yè)催化原有的教學(xué)手段主要是PPT多媒體文檔的講授模式,內(nèi)容主要為催化劑的定義、分類、制備方法以及催化劑的設(shè)計與表征,設(shè)置為24學(xué)時,1.5學(xué)分。由于受傳統(tǒng)教學(xué)理念和學(xué)時學(xué)分限制,內(nèi)容涉及的寬度和深度不夠,學(xué)科前沿問題較少,教學(xué)方式單一,主要是教師講授為主[6-7]。鑒于此,依據(jù)工程認證的三大理念,從教學(xué)方式多樣化,教學(xué)效果體現(xiàn)出“解決復(fù)雜工程問題的能力培養(yǎng)”角度上,我們在教學(xué)內(nèi)容上增加了催化劑的新應(yīng)用領(lǐng)域(環(huán)境保護、開發(fā)新能源、傳感器、碳一化學(xué)品),催化劑新材料(超微粒子、非晶態(tài)合金、固體超強酸、分子篩)。教學(xué)形式上增加了課程項目設(shè)計,翻轉(zhuǎn)課堂,課內(nèi)實驗,學(xué)時學(xué)分調(diào)整至32學(xué)時,2學(xué)分。整個知識框架分為四部分:(1)催化作用基礎(chǔ)(2)工業(yè)催化原理(3)工業(yè)催化劑(4)催化劑的制備、應(yīng)用、測試與表征,如表2所示。

        表2 教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式

        其中課程項目設(shè)計的題目為“乙醇制烯烴的催化劑設(shè)計”,旨在提高學(xué)生綜合運用知識分析問題,解決問題的能力。與此同時,考慮到環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展因素,內(nèi)容需涉及提高原料利用率,避免環(huán)境污染,節(jié)能降耗等相關(guān)知識點。完成項目設(shè)計,提交設(shè)計報告,分組進行答辯,有效地提高學(xué)生撰寫報告與口頭表達能力。

        翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容為“催化劑的新應(yīng)用領(lǐng)域”,主要涉及環(huán)境保護、開發(fā)新能源、傳感器、碳一化學(xué)品等熱點問題。將學(xué)生分組,每組就某一主題進行講授、討論,教師最后加以總結(jié),補充與拓展。整個過程中,貫穿可持續(xù)綠色發(fā)展的理念,提高責(zé)任意識。學(xué)生可從自己的家鄉(xiāng)、身邊的企業(yè)以及周圍熟悉的環(huán)境著手,設(shè)計思考工藝過程、節(jié)能環(huán)保與產(chǎn)品性能。

        工業(yè)催化劑的制備為課內(nèi)實驗,注重將教師的研究熱點和最新研究內(nèi)容轉(zhuǎn)化到本科教學(xué)中。譬如,我們的課內(nèi)實驗“ZSM-5分子篩的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑”和“ZSM-5分子篩用于MTH反應(yīng)性能評價”,都是利用教師的科研裝置和儀器進行。學(xué)生掌握實驗原理,按照實驗步驟操作,記錄數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù),撰寫實驗報告,提升學(xué)生的科研素養(yǎng),實現(xiàn)理論知識和實驗技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新,提高學(xué)生的實踐動手能力。

        2.3 以“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”為手段促進課程體系的構(gòu)建

        將教師的研究熱點和最新研究內(nèi)容再輔以往年本專業(yè)各類競賽題目相結(jié)合設(shè)計為工業(yè)催化課程的項目設(shè)計和課內(nèi)實驗的項目庫,做一些具有挑戰(zhàn)性、綜合性、創(chuàng)新性的拓展,選拔優(yōu)秀學(xué)生[8-9]。一方面加強教師對典型催化案例的歸納應(yīng)用,促進教師對知識的更新和靈活運用,另一方面加強學(xué)生對日常生活的觀察和知識的有機融合,見表3所示。此外,我們也積極鼓勵優(yōu)秀學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目,指派相關(guān)方向的教師專任指導(dǎo),學(xué)校也設(shè)有雙創(chuàng)中心平臺給予適宜的幫助。

        表3 項目設(shè)計和課內(nèi)實驗的選題舉例

        通過這種“課-踐-創(chuàng)”的教學(xué)模式,以學(xué)生為中心,培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)與探究,較好的激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力,拓寬知識面,引導(dǎo)學(xué)生綜合運用知識與技能,切實提高了解決復(fù)雜工程問題的能力。

        3 工業(yè)催化課程實施效果

        在2019年我校化學(xué)工程與工藝專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂過程中,對標(biāo)工程教育認證的要求,我們對工業(yè)催化的課程體系進行重新構(gòu)建,并與工程認證的12個畢業(yè)要求,30個分解指標(biāo)點一一對應(yīng)。新版教學(xué)大綱實施2年來,發(fā)現(xiàn)學(xué)生的工程知識和問題分析能力較好,但較為突出的是學(xué)生的設(shè)計與開發(fā)解決方案能力有明顯的提升。主要表現(xiàn)在本班學(xué)生參加西南賽區(qū)化工實驗大賽獲得二等獎2項,參加貴州省化工實驗大賽獲得三等獎2項,科創(chuàng)立項6項,論文發(fā)表8篇。與此同時,我們也發(fā)現(xiàn)學(xué)生的撰寫報告和溝通交流有待進一步加強。

        4 結(jié) 語

        基于工程認證背景下,對化學(xué)工程與工藝專業(yè)的基礎(chǔ)課程工業(yè)催化從課程目標(biāo)、教學(xué)環(huán)節(jié)、“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”三個方面重新構(gòu)建課程體系。以學(xué)生為中心,從教學(xué)方式多樣化,教學(xué)效果體現(xiàn)出“解決復(fù)雜工程問題的能力培養(yǎng)”的角度激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力。在傳統(tǒng)理論課的基礎(chǔ)上,增加了課程項目設(shè)計、翻轉(zhuǎn)課堂、課內(nèi)實驗以及“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”等實踐環(huán)節(jié)。通過這種“課-踐-創(chuàng)”的教學(xué)模式,提高了課程的培養(yǎng)效果,提高了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。對于存在的問題,通過“持續(xù)改進”不斷提高教學(xué)質(zhì)量,從而達到工程教育的目的。

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