么秋香，田少鵬，任花萍，霍小平，朱艷芳

（1.西京學(xué)院電子信息學(xué)院；2.西安市先進光電子材料與能源轉(zhuǎn)換器件重點實驗室，陜西西安 710123）

一、化工設(shè)計實踐課程教學(xué)改革的“新工科”背景

“新工科”建設(shè)是我國高等教育主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略行動，通過加快培養(yǎng)新興領(lǐng)域的工程科技人才，改造升級傳統(tǒng)工科專業(yè)，主動布局未來戰(zhàn)略，從根本上提升國家硬實力和國際競爭力。

“新工科”背景下，化工類復(fù)合人才的創(chuàng)新能力集中體現(xiàn)在工程實踐活動中創(chuàng)造新技術(shù)成果的能力，包括新產(chǎn)品和新工藝的研發(fā)、新流程和新裝置的設(shè)計等。化工設(shè)計是化工項目建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，它是將一個系統(tǒng)（如一個工廠、一個車間或一套裝置等）的技術(shù)方案、工藝過程、生產(chǎn)裝備等轉(zhuǎn)化為工程語言的過程，是一門綜合性很強的學(xué)科[1]?；ぴO(shè)計課程是高等學(xué)?；ぜ捌湎嚓P(guān)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運用理論知識分析和解決實際工程問題的能力，增強學(xué)生的工程意識，使學(xué)生具備化學(xué)工程師的基本素質(zhì)[2]。它是科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的橋梁和紐帶，實現(xiàn)了由理論到實踐、由基礎(chǔ)到專業(yè)的跨越式發(fā)展。

民辦高校需要緊緊圍繞國家對轉(zhuǎn)型發(fā)展和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，從理論上創(chuàng)新、在實踐中推進和落實，積極踐行“新工科”建設(shè)和“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0”，加快專業(yè)的轉(zhuǎn)型，重點突破應(yīng)用型、技術(shù)技能型、創(chuàng)新型復(fù)合人才的培養(yǎng)，探索并實踐化工設(shè)計課程教學(xué)改革研究。

二、化工設(shè)計實踐課程的課程特點

化工設(shè)計實踐課程以工藝設(shè)計為主線，詳細介紹了學(xué)習(xí)化工設(shè)計工作的程序、內(nèi)容、方法和步驟，包括工藝流程設(shè)計、物料衡算和能量衡算、設(shè)備的工藝設(shè)計與選型、車間布置設(shè)計及管道布置設(shè)計、設(shè)計概算與技術(shù)經(jīng)濟、設(shè)計文件編制以及工廠選址及總布置設(shè)計等。該課程是一門涉及物理化學(xué)、化工原理、化工分離工程、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工設(shè)備機械基礎(chǔ)、化工安全與環(huán)保等專業(yè)知識的綜合性課程，按照化工設(shè)計規(guī)范和標準，解決從原料進廠到產(chǎn)品出廠中間一系列單元過程的工藝、設(shè)備、布置、管道等工程計算和工程設(shè)計問題，完成一個化工廠的完整設(shè)計過程。同時在課程學(xué)習(xí)過程中也涉及有Auto CAD制圖、Aspen Plus化工工藝流程的模擬與優(yōu)化、3Dmax三維建模、Lumion漫游視頻展示等，因此該課程涉及的內(nèi)容廣泛而繁雜，學(xué)科交叉多，工程的實用性很強，同時也意味著該課程的學(xué)習(xí)難度大，難以系統(tǒng)掌握和應(yīng)用。通過傳統(tǒng)的課堂講授與課下練習(xí)方法，大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)浮于表面，僅僅是通過反復(fù)地純粹地記憶掌握了化工設(shè)計的整個流程，耗費了大量的時間，顯得非常勤奮，這個學(xué)習(xí)過程非常輕松，沒有極具挑戰(zhàn)性的環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)效果差，用一個形象的比喻就是沒有給我們的知識鏈打上記憶的結(jié)，每天重復(fù)的學(xué)習(xí)，卻沒有通過知識鏈打結(jié)的形式讓學(xué)習(xí)內(nèi)容系統(tǒng)化、讓知識點內(nèi)化。

三、化工設(shè)計競賽對化工設(shè)計教學(xué)的激活效應(yīng)

學(xué)習(xí)是需要有挑戰(zhàn)的，輕松的學(xué)習(xí)是達不到好的學(xué)習(xí)效果的?；ぴO(shè)計競賽對化工設(shè)計教學(xué)具有激活效應(yīng)，全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽就是這個挑戰(zhàn)環(huán)節(jié)，它給我們的知識鏈打上了牢固的結(jié)。全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽面向全國高等院校化工專業(yè)的學(xué)生，是國內(nèi)化工類級別最高、參賽隊伍最多、影響最大的比賽[3]。通過競賽，學(xué)生不僅對所學(xué)專業(yè)知識進行了系統(tǒng)綜合，而且鍛煉了工程實踐能力，培養(yǎng)了其工藝設(shè)計理念，特別是在新工藝、新設(shè)備、節(jié)能降耗等方面的創(chuàng)新思維能力能對學(xué)生的團隊協(xié)作精神、吃苦耐勞和堅忍不拔的毅力培養(yǎng)方面起到積極作用。競賽過程的實質(zhì)就是一個團隊面對一個項目時，不斷爭辯討論、相互學(xué)習(xí)、修正改進的一個循序漸進的過程，在這個實踐過程中，要釋放學(xué)生的創(chuàng)新潛力與活力，實現(xiàn)對化工設(shè)計課程內(nèi)容的升華，強化工程意識和創(chuàng)新思維，使學(xué)生的專業(yè)綜合能力得到充分提升，是一種具有激活效應(yīng)的“以賽促教”教學(xué)模式。

四、MOOC在線課程的教學(xué)強化作用

2020年12月12日，中國社會科學(xué)院研究員、著名作家周國平在中國教育三十人論壇中再次強調(diào)“一切教育的本質(zhì)都是自我教育，一切學(xué)習(xí)的本質(zhì)都是自我學(xué)習(xí)”，尤其體現(xiàn)在后疫情時期的MOOC在線課程。在線教育的發(fā)展凸顯自我教育、自我學(xué)習(xí)的重要性，這也是未來教育的顛覆性發(fā)展，一個大學(xué)生畢業(yè)后，決定他優(yōu)秀還是平庸最關(guān)鍵的就是他是不是具備自我教育、自主學(xué)習(xí)能力[4]。因此要在化工設(shè)計實踐課程中積極引入中國MOOC中的國家精品課程、優(yōu)質(zhì)課程，如化工設(shè)計、化工原理、化工單元操作、化工熱力學(xué)等。通過對教育形態(tài)進行調(diào)整，可以更充分地發(fā)揮名校名師、優(yōu)質(zhì)教育資源的優(yōu)勢，減少部分線下教育者的教學(xué)水平和教學(xué)技能參差不齊的情況，尤其是像民辦高?；蚓€下教育資源困乏的地區(qū)。更重要的是，學(xué)生可以根據(jù)自己的知識結(jié)構(gòu)對知識點掌握情況進行自主規(guī)劃和在線學(xué)習(xí)，簡單知識點快速瀏覽，難點內(nèi)容反復(fù)學(xué)習(xí)并自糾自查自考，這樣就將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交還給了學(xué)生，讓學(xué)生自己掌握自己的學(xué)習(xí)節(jié)奏。

MOOC在線課程同時也釋放了線下教師的時間和精力，使教師做好“靈魂工程師”“價值引領(lǐng)者”“成長陪伴者”，幫助學(xué)生激發(fā)理想，樹立人生目標，做“六有”大學(xué)生，保證每一個學(xué)生都獲得足夠的重視，實現(xiàn)價值塑造、知識傳授與能力培養(yǎng)的融會貫通，全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

五、費曼學(xué)習(xí)法在化工設(shè)計中的教學(xué)強化作用

根據(jù)理論物理學(xué)著名學(xué)者、諾貝爾獎得主理查德·菲利普斯·費曼（Richard Phillips Feynman）的學(xué)習(xí)法總結(jié)提出的學(xué)習(xí)金字塔[5]（如圖1所示）顯示，傳統(tǒng)的課堂講授學(xué)習(xí)內(nèi)容的平均留存率非常低，僅為5%。新近涌現(xiàn)出來的在線課程開發(fā)模式：大規(guī)模開放的在線課程MOOC并沒有從根本上擺脫現(xiàn)有的學(xué)習(xí)模式，學(xué)習(xí)內(nèi)容的平均留存率依然很低，閱讀及新媒體教學(xué)模式可以進一步提升學(xué)習(xí)效果，但是上述學(xué)習(xí)方式都屬于被動學(xué)習(xí)，最高學(xué)習(xí)內(nèi)容平均留存率僅為30%。在討論、實踐和講授的主動學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)內(nèi)容的平均留存率一般在50%-90%，學(xué)習(xí)效果會顯著提高。

圖1 費曼學(xué)習(xí)金字塔Fig.1 The pyramid of Feynman learning method

在化工設(shè)計教學(xué)中實踐費曼學(xué)習(xí)方法，面對設(shè)計項目時，小組內(nèi)進行討論并確定初步方案，再進行設(shè)計、計算與模擬的實踐過程，在實踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、修改方案，再進行實踐。以競賽項目為主線，進行團隊學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)和參與式學(xué)習(xí)，迫使自己從更深的層次上去理解概念，簡化觀點之間的關(guān)系及聯(lián)系，并在項目后期進行初步傳授，以PPT展示講解的形式找到知識的邊界，遇到講不通、講不懂的地方，抓取這些點繼續(xù)深度理解。接下來整體回顧項目涉及的知識點、簡化知識點。檢查消化吸收的內(nèi)容是否完全基于自己的理解，是否有拗口的地方，并進行不斷修改。最后把前面零碎的知識點吃透，并按照自己的理解進一步精煉、簡化，形成內(nèi)容精煉、文字簡單的思維導(dǎo)圖。形成一個吸收知識—自我強化—傳授他人的學(xué)習(xí)鏈。

六、以賽促教與競賽育人協(xié)同提高學(xué)生就業(yè)能力

在學(xué)科競賽過程中學(xué)校要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、匠心精神與實踐能力，使學(xué)科競賽在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中發(fā)揮更大作用，促進學(xué)生提升就業(yè)競爭力?！罢n程教育+實踐鍛煉+競賽實戰(zhàn)”是大學(xué)生就業(yè)教育的新格局，全方位、多層次、精細化和立體化地構(gòu)建“課程+實踐+競賽”的就業(yè)教育體系將使第一課堂和第二課堂協(xié)同聯(lián)動，使就業(yè)教育貫穿在兩個課堂的始終。大學(xué)生化工設(shè)計競賽這類競賽載體側(cè)重鍛煉學(xué)生對實際工程項目的設(shè)計能力、知識綜合運用能力及創(chuàng)新能力。團隊要從工程實際的角度去思考問題，選擇和設(shè)計合理的工藝條件及參數(shù)，通過實際運行的工程案例進行優(yōu)化改進，形成一個完整的工藝流程。隨著化工過程的大型化和復(fù)雜化，當(dāng)今化工行業(yè)越來越注重學(xué)生化工設(shè)計能力的培養(yǎng)，現(xiàn)代化設(shè)計軟件在化工設(shè)計工作中的占比越來越高，高效利用現(xiàn)代化設(shè)計軟件進行廠區(qū)設(shè)計、流程模擬、校核、衡算以及圖紙編繪等，可以很大程度上減少工作量，提升效率。化工設(shè)計競賽使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)狀態(tài)變?yōu)橹鲃犹剿?，將現(xiàn)有的基礎(chǔ)知識理論在競賽實戰(zhàn)中得到綜合運用，顯著提升學(xué)生的創(chuàng)新意識與協(xié)作精神，在對系統(tǒng)化工過程的認識方面、工程制圖的制圖技能和規(guī)范化程度上以及對化工類軟件的實操運用上都有較大提升。通過參加多屆化工設(shè)計競賽，學(xué)生都普遍感受到化工軟件的熟練使用已成為化工設(shè)計行業(yè)必不可少的一項技能。在目前嚴峻的就業(yè)形勢之下，參加過化工設(shè)計競賽的學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力和動手能力都較為突出，這也成為學(xué)生找到理想工作的一種行之有效的方法。

七、后疫情時期化工設(shè)計課程從傳授知識到激蕩心靈的思政建設(shè)

為全面貫徹黨的教育方針，深入落實中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳《新時代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新實施方案》，按照循序漸進、螺旋上升的原則，化工設(shè)計實踐課程要在教學(xué)設(shè)計、教學(xué)過程、教學(xué)層次、教學(xué)環(huán)節(jié)上步步融入德育內(nèi)容，把做人做事的基本道理、社會主義核心價值觀的要求、實現(xiàn)民族復(fù)興的理想和責(zé)任等價值觀培育和塑造“基因式”地融入化工設(shè)計課程教學(xué)過程中，潤物無聲，立德樹人。

第一，在化工設(shè)計的課程定位和課程目標中融入化工與化工設(shè)計對推動人類社會發(fā)展與進步的重要作用，“化工新則產(chǎn)業(yè)新，產(chǎn)業(yè)強則國家強”“全球經(jīng)濟的發(fā)展都離不開能源科學(xué)、材料科學(xué)、生物材料等傳統(tǒng)化工領(lǐng)域，它是全球經(jīng)濟的基礎(chǔ)”等，激發(fā)學(xué)生的行業(yè)自豪感。第二，結(jié)合突發(fā)性公共衛(wèi)生事件時期，化工企業(yè)為支援防疫工作，滿負荷生產(chǎn)防疫急需的醫(yī)療、消毒和防護用品及其原材料，滿足防疫需要。通過展示全行業(yè)對社會熱點、難點問題的解決，增強學(xué)生的愛國情懷和社會責(zé)任感。第三，從科技前沿展示化工相關(guān)的關(guān)鍵核心技術(shù)，如：茂金屬聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)、第三代甲醇制烯烴技術(shù)、復(fù)合功能化車載玻璃、動力電池快充等，從而堅定學(xué)生的中國特色社會主義道路自信、文化自信，培育學(xué)生的科學(xué)精神、工匠精神等[6]。在專業(yè)課教學(xué)過程中常態(tài)化地融入思政元素，就像給課程加入催化劑一樣，激蕩心靈，使學(xué)生的學(xué)習(xí)目標、學(xué)習(xí)動力以及課堂氣氛等出現(xiàn)質(zhì)的變化。

八、結(jié)論

在“新工科”建設(shè)背景下，民辦高校應(yīng)以培養(yǎng)應(yīng)用型、技術(shù)技能型、創(chuàng)新型復(fù)合人才為轉(zhuǎn)型發(fā)展目標。以化工設(shè)計實踐課程為例，為實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)型發(fā)展要求，化工設(shè)計實踐課程作為一門多學(xué)科交叉和融合的綜合性課程，工程實踐性強，學(xué)習(xí)難度大，其教學(xué)改革的探索與實踐具有典型性的示范作用?；ぴO(shè)計競賽可以起到對化工設(shè)計教學(xué)的激活效應(yīng)，在競賽的實踐過程中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力和活力，同時實現(xiàn)對課程內(nèi)容的系統(tǒng)升華。在課程學(xué)習(xí)和競賽過程中引入費曼學(xué)習(xí)法，起到強化學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)效率的作用，形成一個吸收知識—自我強化—傳授他人的學(xué)習(xí)鏈。并且強調(diào)了MOOC在線課程在教育形態(tài)調(diào)整中的優(yōu)質(zhì)教育資源優(yōu)勢以及MOOC在線課程實現(xiàn)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我教育的學(xué)習(xí)自主權(quán)回歸?；ぴO(shè)計實踐課程能在教學(xué)設(shè)計、教學(xué)過程、教學(xué)層次、教學(xué)環(huán)節(jié)上步步融入思政元素，實現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)與價值塑造的融會貫通，全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。