李夢佳，董衛(wèi)平，王琳琳

（浙江師范大學(xué)，浙江 金華 321004）

《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》指出受體制機(jī)制等多種因素影響，人才培養(yǎng)高校供給側(cè)和企業(yè)產(chǎn)業(yè)需求側(cè)在結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、水平上還不能完全適應(yīng)，“兩張皮”問題仍然存在。深化產(chǎn)教融合，促進(jìn)教育鏈、人才鏈與產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈有機(jī)銜接，是當(dāng)前推進(jìn)人力資源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的迫切要求，對新形勢下全面提高教育質(zhì)量具有重要意義[1-2]。

筆者主講的《大學(xué)化學(xué)》是一門簡明反映化學(xué)學(xué)科基本原理的通識課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律，變化過程中的能量關(guān)系以及物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系等有一個(gè)比較全面的認(rèn)識；為學(xué)習(xí)后繼課、新理論、新工藝、新技術(shù)研究奠定必要的化學(xué)基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生還應(yīng)了解當(dāng)前化學(xué)學(xué)科發(fā)展的特點(diǎn)及與智能制造、交通運(yùn)輸領(lǐng)域的聯(lián)系、交叉和滲透，在工程實(shí)踐及日常生活中能夠運(yùn)用化學(xué)的觀點(diǎn)和所學(xué)化學(xué)知識分析問題和解決問題。由此可見，《大學(xué)化學(xué)》課程應(yīng)是一門校內(nèi)課程學(xué)習(xí)與校外實(shí)踐應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的課程。然而，現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容與方式與產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)較小，無法滿足深化產(chǎn)教融合、全面提升人力資源質(zhì)量的要求。本文基于智能制造專業(yè)和交通運(yùn)輸專業(yè)通識課《大學(xué)化學(xué)》課程提出產(chǎn)教融合視域下的課程教學(xué)方法改革。針對理論課程與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程分別提出改革思路及具體實(shí)施方案。

1 改革思路

《大學(xué)化學(xué)》課程由理論課程教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)組成，課時(shí)比例為3：1，實(shí)踐內(nèi)容較為豐富。其中智能制造專業(yè)和機(jī)器人工程專業(yè)的《大學(xué)化學(xué)》課程的理論教學(xué)課時(shí)為24課時(shí)，實(shí)踐課時(shí)為8課時(shí)。交通運(yùn)輸專業(yè)的理論教學(xué)課時(shí)為32課時(shí)，實(shí)踐課時(shí)為16課時(shí)，參考教材為浙江大學(xué)普通化學(xué)教研組編《大學(xué)化學(xué)》和楊光瑞等編《普通化學(xué)》。圍繞深化產(chǎn)教融合主要目標(biāo)與《大學(xué)化學(xué)》課程的特點(diǎn)，需分別針對理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革。

對于理論教學(xué)，為了更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，理解每一章學(xué)習(xí)內(nèi)容可用于解決何種工程以及科學(xué)問題，明白“為什么”學(xué)，在每一部分課程教學(xué)開展之前通過案例分析引出與該部分章節(jié)理論知識相關(guān)的前沿科學(xué)研究及相關(guān)技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。此外，邀請企業(yè)工程師介紹與該部分理論知識相關(guān)的企業(yè)前沿技術(shù)及技術(shù)瓶頸，或組織學(xué)生參觀相關(guān)企業(yè)引導(dǎo)學(xué)生思考。從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本章理論知識的興趣，并在學(xué)習(xí)的過程中不斷加深理解，思考技術(shù)瓶頸的解決方法。章節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生以小組形式討論對本章學(xué)習(xí)內(nèi)容開展之前所引出的前沿技術(shù)的理解、對現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)方法，并頭腦風(fēng)暴如何通過所學(xué)內(nèi)容解決企業(yè)技術(shù)瓶頸。

對實(shí)踐教學(xué)，首先重新合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在選擇和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)兼顧與產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)性、與理論學(xué)習(xí)內(nèi)容的密切相關(guān)性，并充分考慮實(shí)驗(yàn)的趣味性。一方面使學(xué)生通過實(shí)際操作理解大學(xué)化學(xué)理論知識在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，一方面激發(fā)學(xué)生對解決企業(yè)相關(guān)問題的興趣。再者，依托學(xué)院與多個(gè)高新企業(yè)間建立的黨建聯(lián)合體，學(xué)生的部分實(shí)踐課程可在企業(yè)中開展。黨建聯(lián)合體通過聯(lián)合企業(yè)、教工、學(xué)生，突出“三進(jìn)三同工程”的特色，并從聯(lián)合制定培養(yǎng)計(jì)劃、聯(lián)合進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐、聯(lián)合指導(dǎo)學(xué)生競賽、聯(lián)合完成畢業(yè)設(shè)計(jì)等多方面著手促進(jìn)產(chǎn)教融合的發(fā)展。其中“三進(jìn)三同工程”通過“教師進(jìn)企業(yè)、老總進(jìn)課堂、學(xué)生進(jìn)車間”和“同一個(gè)課堂，師生一起進(jìn)企業(yè)學(xué)習(xí)”等建立并發(fā)展與企業(yè)、科研院所的合作，注重教學(xué)科研和生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。從而通過在企業(yè)聆聽一線技術(shù)人員的講座，參觀技術(shù)研發(fā)室并與前沿科研人員交流，及參觀生產(chǎn)車間并與一線工人交流，深入理解理論知識得到實(shí)際工程應(yīng)用的過程，并思考如何解決企業(yè)面臨的與化學(xué)相關(guān)的技術(shù)難題。

2 教學(xué)改革的具體實(shí)施方案

2.1 理論教學(xué)

基于上述改革思路，理論教學(xué)部分的具體實(shí)施方案按章節(jié)開展，并通過邀請企業(yè)工程師進(jìn)課堂或組織學(xué)生進(jìn)相關(guān)企業(yè)充分聯(lián)系理論與產(chǎn)業(yè)實(shí)際。學(xué)院智能制造專業(yè)和交通運(yùn)輸專業(yè)《大學(xué)化學(xué)》課程共分4個(gè)主要部分：

（1）第一部分的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容為熱化學(xué)與能源，本章在產(chǎn)教融合視域下的教學(xué)目標(biāo)為理解能源的合理應(yīng)用的長遠(yuǎn)意義與途徑并有能力參與新能源的開發(fā)。針對該教學(xué)目標(biāo)的實(shí)施方案如下：

首先以溫室氣體如二氧化碳及一氧化二氮等引起的溫室氣體效應(yīng)與碳排放當(dāng)量的概念及其導(dǎo)致的氣候?yàn)?zāi)難為切入點(diǎn)，在本章教學(xué)內(nèi)容開展前引導(dǎo)學(xué)生討論化石能源存在的問題，對工業(yè)和生活的影響，并提出可產(chǎn)業(yè)化的可替代能源與普及方法。通過案例法讓學(xué)生理解核裂變、核聚變、離岸風(fēng)電、地?zé)岬取傲闾肌彪娏Φ奶攸c(diǎn)、適用性和面臨的挑戰(zhàn)[3]。其中，核裂變是目前已被應(yīng)用的唯一一種可一年四季不分晝夜連續(xù)提供穩(wěn)定電力的“零碳”電力技術(shù)。在介紹的過程中，學(xué)生們不可避免的會想到核能的安全性。因此，繼而從切爾諾內(nèi)利和福島核電站事故出發(fā)，理解核電站發(fā)電的化學(xué)原理、巨大的發(fā)電潛能并分析事故發(fā)生的化學(xué)原因，探討核能的安全性和應(yīng)用前景。此外，通過數(shù)據(jù)讓學(xué)生理解電力生產(chǎn)和存儲產(chǎn)生的溫室氣體排放量只占人類活動溫室氣體排放量的27%，因此實(shí)現(xiàn)零碳目標(biāo)還需考慮生產(chǎn)和制造（如水泥、鋼、塑料）、植物和動物的種植與養(yǎng)殖、交通運(yùn)輸、取暖和制冷這4個(gè)主要方面。基于此，在該部分教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后通過組織學(xué)生去高碳排放企業(yè)參觀（如水泥廠、制鋼廠、塑料生產(chǎn)企業(yè)等）理解生產(chǎn)過程中引起碳排放的環(huán)節(jié)、相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)。隨后，學(xué)生以小組形式討論如何從源頭減少碳排放或在生產(chǎn)末端采用“碳捕獲”等減小碳排放的技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，頭腦風(fēng)暴如何通過所學(xué)內(nèi)容解決企業(yè)減小碳排放問題上面臨的技術(shù)瓶頸。

（2）第二部分的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容為化學(xué)反應(yīng)的基本原理與大氣污染控制。該部分內(nèi)容在產(chǎn)教融合視域下的教學(xué)目標(biāo)為了解傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)向綠色化學(xué)轉(zhuǎn)變的途徑。針對該教學(xué)目標(biāo)的實(shí)施方案如下：

在該部分教學(xué)內(nèi)容開展前引導(dǎo)學(xué)生討論傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)存在的問題與危害。通過習(xí)近平總書記在十九大報(bào)告中指出的“堅(jiān)持人與自然和諧共生，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策”指出踐行綠色化學(xué)的重要性[4-5]。從化學(xué)能源的日益消耗，近年國際關(guān)系問題導(dǎo)致的能源價(jià)格不穩(wěn)定等問題出發(fā)，引出新能源汽車市場熱度不斷攀升的現(xiàn)狀，進(jìn)而討論新能源汽車給人們生活帶來的便利，對保護(hù)環(huán)境的貢獻(xiàn)。轉(zhuǎn)而引導(dǎo)學(xué)生指出新能源汽車帶來的污染問題，如電池的報(bào)廢與處理問題[5]。指出廢舊鋰電池會污染周邊環(huán)境，并通過環(huán)境作用到動植物及人類，造成不可忽視的負(fù)面影響。同時(shí)，合理回收廢舊鋰電池中存在的大量鈷、銅、鋰等貴重金屬有利于緩解資源短缺現(xiàn)狀，促進(jìn)新能源電池的可持續(xù)發(fā)展，并減少電池對環(huán)境的污染[8]。隨后，通過案例法理解使原料分子中的原子100%或接近100%地轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物、不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物，實(shí)現(xiàn)廢物的零排放或接近零排放的“原子經(jīng)濟(jì)學(xué)”反應(yīng)。如從廢舊LiFePO4電池極片中原子經(jīng)濟(jì)回收Li、Fe和集流體-Al箔的方法，其中Fe的回收率為97%，Li的回收率可以達(dá)到96%[6]。通過提出問題-解決問題，引導(dǎo)學(xué)生思考解決新能源汽車電池污染問題的方案。

此外，依托學(xué)院與企業(yè)密切聯(lián)系并建立聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制的特點(diǎn)，在該部分教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)中期或完成課堂教學(xué)內(nèi)容后邀請綠色化學(xué)企業(yè)科技人員或面臨傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)向綠色化學(xué)轉(zhuǎn)變挑戰(zhàn)的企業(yè)科技人員進(jìn)課堂，講授企業(yè)從傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)向綠色化學(xué)轉(zhuǎn)變的推動力，轉(zhuǎn)變思路和舉措以及帶來的益處，并指出目前傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)向綠色化學(xué)轉(zhuǎn)變的主要科技及面臨的挑戰(zhàn)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中不斷加深理解，思考并以小組形式討論企業(yè)面臨技術(shù)瓶頸的突破方法以及本部分教學(xué)開始前提出的新能源汽車廢舊電池的回收處理方法。

（3）第三部分的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容為水溶液化學(xué)，本章在產(chǎn)教融合視域下的教學(xué)目標(biāo)為理解飲用水凈化方法和各水凈化方法的優(yōu)缺點(diǎn)。針對該教學(xué)目標(biāo)的實(shí)施方案如下：

通過案例分析生活飲用水的凈化方法，如粗濾、混凝、消毒、離子交換、電滲析、蒸餾等。如活性炭過濾技術(shù)去污快，但容易在活性炭表面聚集細(xì)菌造成二次污染；膜過濾技術(shù)與本章將學(xué)習(xí)的溶液滲透壓、滲透、反滲透的聯(lián)系；家庭自來水的“氯味”與次氯酸鈉消毒的廣泛應(yīng)用與消毒副產(chǎn)物對人的危害。在此基礎(chǔ)上，了解第一代、第二代飲用水凈化工藝的特點(diǎn)及對水質(zhì)的污染（如藥物法）和局限性。通過歷史故事調(diào)動學(xué)生興趣，向?qū)W生介紹20世紀(jì)末由于第一代和第二代凈水技術(shù)無法有效去除飲用水中的賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲而造成的飲用水污染引起的“兩蟲”傳染病爆發(fā)。從而，引出第三代飲用水凈化工藝——綠色工藝技術(shù)，如膜濾為核心的綠色凈水工藝，不僅可以去除“兩蟲”，還可去除其他微生物和污染物[7]。此外，邀請學(xué)校所在地自來水公司技術(shù)人員進(jìn)課堂講解水源地水質(zhì)情況、需要達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)所需進(jìn)行的水凈化程序種類，第一代、第二代、第三代水凈化工藝應(yīng)用情況，并揭示目前自來水公司水凈化過程存在的技術(shù)難題，啟發(fā)學(xué)生思考。繼而在課堂教學(xué)過程中不斷通過聯(lián)系飲用水凈化過程引導(dǎo)學(xué)生加深對相關(guān)知識理解，思考水凈化過程中存在問題的解決方法。章節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生以小組形式討論對第一代、第二代及第三代水凈化工藝的理解、對現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)方法，并頭腦風(fēng)暴如何通過所學(xué)內(nèi)容解決自來水凈化過程中遇到的技術(shù)瓶頸。

（4）第四部分的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容為電化學(xué)與金屬腐蝕。該部分內(nèi)容在產(chǎn)教融合視域下的教學(xué)目標(biāo)為了解新能源汽車的電池技術(shù)和工業(yè)金屬腐蝕發(fā)生的原理及防護(hù)方法。針對該教學(xué)目標(biāo)的實(shí)施方案如下：

在該部分內(nèi)容教學(xué)開始前，通過國務(wù)院頒發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動方案》及“十四五”規(guī)劃中碳達(dá)峰、碳中和污染防治目標(biāo)引出電力生產(chǎn)與存儲、生產(chǎn)制造、植物種植與動物養(yǎng)殖、交通運(yùn)輸?shù)人姆N人類活動是引起溫室氣體排放的主要原因。同時(shí)，清潔能源及電力的使用有助于各類活動碳排放量的降低。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生討論生產(chǎn)生活中常見的清潔能源應(yīng)用，并引出新能源汽車的電池技術(shù)。同時(shí)，在該部分課堂教學(xué)工程中，邀請科研團(tuán)隊(duì)中研究Li離子電池和固體燃料電池的老師進(jìn)課堂概述Li離子電池和固體燃料電池的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)。固體燃料電池可以通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料（氫氣、天然氣、煤氣）和氧化劑（氧氣）中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，是一種高效、清潔的綠色能源技術(shù)。其中固體氧化物燃料電池對學(xué)生來說是一個(gè)很新的概念，可有助于幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)電化學(xué)的興趣。隨后，介紹Li離子電池和固體燃料電池的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀，面臨的問題，進(jìn)而引出電池領(lǐng)域的前沿研究技術(shù)，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[8]。在該部分內(nèi)容的教學(xué)過程中不斷將學(xué)習(xí)內(nèi)容與講座內(nèi)容進(jìn)行聯(lián)系，使學(xué)生加深對相關(guān)知識的理解，促進(jìn)理論聯(lián)系實(shí)際。此外，在該部分內(nèi)容學(xué)習(xí)完成后，引出陰極保護(hù)法防止金屬腐蝕的方法及應(yīng)用場景，如犧牲陽極保護(hù)法和外加電流法。通過案例法理解陰極保護(hù)法在提升埋地燃?xì)廨斔弯撝乒艿?、電力電纜保護(hù)中的應(yīng)用。深入理解背后的電化學(xué)腐蝕原理[9-11]。

2.2 實(shí)踐教學(xué)

針對實(shí)踐教學(xué)，圍繞“產(chǎn)教融合”視域下的課程教學(xué)，重新合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使課程知識與產(chǎn)業(yè)密切銜接。此外，邀請專家?guī)W(xué)生現(xiàn)場參觀實(shí)驗(yàn)室，學(xué)習(xí)采用電鍍法、微弧氧化法進(jìn)行金屬防護(hù)的前沿科學(xué)研究及相關(guān)技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。在燃料電池與電力系統(tǒng)方面，通過進(jìn)科研實(shí)驗(yàn)室了解固體氧化物燃料電池將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿姆椒皯?yīng)用。另一方面，與企業(yè)共同設(shè)計(jì)實(shí)踐課程，通過在企業(yè)聆聽講座、參觀技術(shù)研發(fā)室和生產(chǎn)車間等方式，使學(xué)生深入理解理論知識得到實(shí)際工程應(yīng)用的過程，并思考如何解決企業(yè)面臨的與化學(xué)相關(guān)的技術(shù)難題。

圖1 學(xué)生在工學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)

除常規(guī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容外，還邀請了專家在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場做講座（見圖2），概述Li離子電池和固體燃料電池的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)。固體燃料電池可以通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料（氫氣）和氧化劑（氧氣）中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，是一種高效、清潔的綠色能源技術(shù)。其中固體氧化物燃料電池對學(xué)生來說是一個(gè)很新的概念，可有助于幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)電化學(xué)的興趣。隨后，介紹Li離子電池和固體燃料電池的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀，面臨的問題，進(jìn)而引出電池領(lǐng)域的前沿研究技術(shù)，引發(fā)學(xué)生思考。此外，還邀請電化學(xué)金屬防護(hù)專家?guī)W(xué)生參觀了實(shí)驗(yàn)室（見圖3），講解了與電化學(xué)相關(guān)的金屬表面防護(hù)涂層的制備和材料腐蝕、摩擦磨損性能研究以及功能陶瓷薄膜材料的制備和性能研究相關(guān)的科研設(shè)備，討論陰極保護(hù)法防止金屬腐蝕的方法及應(yīng)用場景。

圖2 專家在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場與學(xué)生討論燃料電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀、瓶頸和前景

圖3 專家在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場與學(xué)生討論金屬防護(hù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀、瓶頸和前景

3 結(jié)語

筆者提出的產(chǎn)教融合視域下《大學(xué)化學(xué)》課程的教學(xué)改革方法順應(yīng)“產(chǎn)教融合”的理念，可提高行業(yè)企業(yè)參與學(xué)校課程教學(xué)的程度，實(shí)踐校企協(xié)同育人。通過探討與理論知識相關(guān)的前沿科學(xué)研究與相關(guān)技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用及技術(shù)瓶頸，引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，思考技術(shù)瓶頸的解決方法。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的合理設(shè)計(jì)，使學(xué)生通過實(shí)際操作加深理解大學(xué)化學(xué)知識在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識的興趣，在學(xué)習(xí)的過程中不斷加深理解，主動思考產(chǎn)業(yè)面臨技術(shù)瓶頸的解決方法。此外，通過在企業(yè)聆聽一線技術(shù)人員的講座，參觀技術(shù)研發(fā)室與前沿科研人員交流，及參觀生產(chǎn)車間與一線工人交流等方式，深入理解理論知識得到實(shí)際工程應(yīng)用的過程，進(jìn)而探索大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在企業(yè)中開展的教學(xué)效果。