秦洪慶，丁 麗，王英龍，趙伯霖

(青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，山東 青島 266042)

0 引言

當(dāng)今時(shí)代飛速發(fā)展，傳統(tǒng)教學(xué)模式滿足不了時(shí)代發(fā)展要求，對(duì)于人才的培養(yǎng)要與時(shí)俱進(jìn)?！笆奈濉币?guī)劃中明確提出“推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合，支持企業(yè)牽頭組建創(chuàng)新聯(lián)合體，承擔(dān)國(guó)家重大科技項(xiàng)目”。產(chǎn)教融合的目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才和高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)人才，促進(jìn)人才與產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的關(guān)鍵是規(guī)劃引領(lǐng)和政策創(chuàng)新。通過推行產(chǎn)教融合，教師與企業(yè)工程師能夠共同調(diào)整和完善專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，探索多樣化的人才培養(yǎng)模式。深化產(chǎn)教融合，能夠推動(dòng)教育優(yōu)先發(fā)展、人才引領(lǐng)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動(dòng)能[1-3]。

劉洋[4]指出產(chǎn)教融合下將高校特色優(yōu)勢(shì)課程與企業(yè)中對(duì)口專業(yè)對(duì)接將會(huì)極大促進(jìn)知識(shí)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是未來高等教育建設(shè)的重要方向。許偉紅[5]以校企共建專業(yè)學(xué)院為例，闡述校企深化合作的育人思路，提出在完成基地共建的基礎(chǔ)上，校企雙方可以在“師資共享” “認(rèn)證一體”和“招生就業(yè)聯(lián)動(dòng)”等方面推動(dòng)學(xué)校人才培養(yǎng)與企業(yè)需求無縫對(duì)接。朱光婷[6]在探究基礎(chǔ)理論課與實(shí)踐一體化教學(xué)之間的關(guān)系時(shí)，指出傳統(tǒng)教學(xué)過程在教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容等方面存在著許多問題，提出了將實(shí)踐與教學(xué)進(jìn)行一體化的具體措施。

案例教學(xué)是一種理論知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，主要通過各種知識(shí)與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的碰撞來達(dá)到啟發(fā)學(xué)生思維的目的[7]。案例教學(xué)能夠兼顧理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，并將二者結(jié)合起來，達(dá)到知行合一的效果。通過運(yùn)用化工過程模擬案例進(jìn)行案例教學(xué)，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果[8]。經(jīng)過不斷發(fā)展，案例教學(xué)已經(jīng)在全世界得到普遍的接受，并對(duì)世界范圍內(nèi)的教學(xué)行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

目前，產(chǎn)教融合已經(jīng)受到了高校廣泛的認(rèn)可，但仍處于起步階段，主要存在的問題有以下幾個(gè)方面：機(jī)制不健全，各部門分工不明確；培養(yǎng)路線不清晰，培養(yǎng)過程缺乏具體的校企合作措施；缺乏完善的監(jiān)督評(píng)價(jià)機(jī)制，產(chǎn)教融合建設(shè)緩慢。目前國(guó)內(nèi)的案例庫建設(shè)還處于初級(jí)階段，對(duì)于化工過程模擬案例庫的建設(shè)還不完善[9]，因此，建立需求引領(lǐng)、開放互動(dòng)、革故鼎新、虛實(shí)結(jié)合的化工過程模擬案例庫對(duì)研究生教育具有重要意義。

深化產(chǎn)教融合是推動(dòng)教育優(yōu)先發(fā)展、人才引領(lǐng)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略性舉措。本文探討了化工過程模擬課程中“校企合作，深度優(yōu)化、虛實(shí)結(jié)合，共建共享”雙線混融、知行合一新教學(xué)模式，同時(shí)預(yù)估了產(chǎn)教融合應(yīng)用在化工過程模擬教學(xué)中的成效，力求培養(yǎng)出善于思辨分析和綜合分析的化工類專業(yè)人才，課程教學(xué)關(guān)系圖如圖1所示。

圖1 產(chǎn)教融合背景下化工過程模擬課程教學(xué)關(guān)系圖

由圖1可知，化工過程模擬課程依托學(xué)校和合作企業(yè)平臺(tái)，實(shí)行校內(nèi)校外雙師制，教師與企業(yè)工程師共同制定、完善專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)和實(shí)踐能力的多層次培養(yǎng)。學(xué)校搭建化工單元實(shí)訓(xùn)室并與合作企業(yè)創(chuàng)建青科-新華實(shí)訓(xùn)基地提升學(xué)生實(shí)踐能力。統(tǒng)籌共性資源與教學(xué)信息搭建共建共享平臺(tái)。同時(shí)，合作企業(yè)深化學(xué)校化工過程模擬教學(xué)，以師徒教學(xué)方式將理論落腳在實(shí)際生產(chǎn)工藝問題上，以化工過程模擬為手段解決實(shí)際工程問題。此外，搭建仿真模擬軟件平臺(tái)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)，強(qiáng)化產(chǎn)教融合。

1 化工過程模擬課程教學(xué)的產(chǎn)教融合新模式

化工過程模擬以工藝過程原理為基礎(chǔ)，通過先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件，進(jìn)行化工過程的熱量衡算、能量分析、物料衡算、工藝危害性分析以及過程方案的選擇與優(yōu)化[10]。不僅涉及化工原理、化工熱力學(xué)、分離工程等多學(xué)科的內(nèi)容，而且深化了各學(xué)科之間的聯(lián)系，突出培養(yǎng)學(xué)生的理論能力與工程素養(yǎng)。Aspen Plus是一款大型的化工過程模擬軟件，有著龐大的物性數(shù)據(jù)庫，還有多種多樣的化工單元模型，能夠組成各種化工生產(chǎn)中的流程，具有界面簡(jiǎn)單易懂、計(jì)算效率高且結(jié)果精確等優(yōu)點(diǎn)，能夠激發(fā)學(xué)生在化工過程模擬方面的興趣，讓學(xué)生得到實(shí)踐訓(xùn)練，為化工過程模擬教學(xué)提供了完整且廣闊的平臺(tái)，廣泛應(yīng)用于大型化工企業(yè)和高校教學(xué)工作中。

化工過程模擬是化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)中一門重要的課程，同時(shí)也是一門理論聯(lián)系實(shí)踐、側(cè)重學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的重要課程。產(chǎn)教融合構(gòu)建學(xué)創(chuàng)一體的教學(xué)模式使學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)閱讀大量英文文獻(xiàn)，從而大大擴(kuò)展了學(xué)生的視野。此外，通過建設(shè)聯(lián)合互培基地和開放交流平臺(tái)優(yōu)化資源配置，結(jié)合“校企合作，深度優(yōu)化”、“虛實(shí)結(jié)合，共建共享”、“雙線混融，知行合一”的方式構(gòu)建化工過程模擬課程教學(xué)的產(chǎn)教融合新模式，如圖2所示。

圖2 基于產(chǎn)教融合的化工過程模擬課程新模式

由圖2可知，基于產(chǎn)教融合的化工過程模擬課程新模式實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)方案共同制定、教學(xué)團(tuán)隊(duì)共同培養(yǎng)、實(shí)訓(xùn)條件共同建設(shè)、教學(xué)資源共建共享、培養(yǎng)質(zhì)量共同管理、校企文化相互融通，形成課程模塊化、內(nèi)容項(xiàng)目化、學(xué)分分段化、技能實(shí)戰(zhàn)化、育人一體化的人才培養(yǎng)特色，強(qiáng)化工學(xué)結(jié)合，理實(shí)一體。讓學(xué)生較好地掌握行業(yè)發(fā)展動(dòng)向，是完善化工過程模擬課程的關(guān)鍵。

1.1 校企合作，深度優(yōu)化

積極對(duì)接企業(yè)合作，結(jié)合化工模擬教學(xué)與企業(yè)中實(shí)際工程案例的具體內(nèi)容，在課程教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況豐富教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際工程案例共同組織制定教學(xué)計(jì)劃進(jìn)度、開發(fā)優(yōu)質(zhì)教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐案例、完成教案、設(shè)計(jì)教學(xué)課件等具體教學(xué)文件，增加化工過程模擬課程相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)，深度優(yōu)化課程內(nèi)容。課程改革重點(diǎn)加強(qiáng)學(xué)生使用系統(tǒng)工程的理論與思想來探尋化工過程的開發(fā)、設(shè)計(jì)，從而確定生產(chǎn)操作的優(yōu)化與控制的最佳方案，掌握單元操作的基本原理并靈活運(yùn)用。依托青科大-新華制藥化學(xué)工程與技術(shù)研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地與新華制藥開展校企合作，對(duì)接企業(yè)需要培養(yǎng)應(yīng)用型人才，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)多維度、多角度、多環(huán)節(jié)的校企合作新模式?；谛Ｆ蠛献鲗?shí)際生產(chǎn)過程中遇到的典型案例運(yùn)用到教學(xué)環(huán)節(jié)中，例如回收制藥廢水中四氫呋喃的工藝設(shè)計(jì)，從理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)操作、工藝設(shè)計(jì)、仿真模擬及設(shè)備選型等方面對(duì)學(xué)生全方位培養(yǎng)。

1.2 虛實(shí)結(jié)合，共建共享

化工過程模擬課程的綜合性較強(qiáng)，培養(yǎng)學(xué)生具有一定的工程意識(shí)和專業(yè)技能，單一的課堂授課無法滿足教學(xué)需求。通過整合學(xué)校企業(yè)各自優(yōu)勢(shì)，按照虛實(shí)結(jié)合的原則構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提供可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，形成獨(dú)具特色的“一體化、多層次、模塊化、重開放”的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，如圖3所示。

圖3 化工三大刊單元分離操作文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分布圖

以過程模擬中的分離操作單元為例，統(tǒng)計(jì)化工三大刊分離操作單元文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分布來建立分離單元操作案例庫，如表1所示。

表1 化工過程模擬分離單元操作案例庫

另外，采用一些典型操作案例作為教學(xué)內(nèi)容的一部分，如圖4所示，基于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫拓寬學(xué)生的視野，結(jié)合產(chǎn)教融合培養(yǎng)模式，有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

圖4 化工過程模擬分離單元操作案例網(wǎng)格圖

1.3 雙線混融，知行合一

化工過程模擬課程涉及大量的理論知識(shí)，將化工過程模擬課程和工程實(shí)際相結(jié)合，在教學(xué)中引入實(shí)際生產(chǎn)案例，強(qiáng)化學(xué)生工程思維，了解工程實(shí)踐中的復(fù)雜性和多樣性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力。依托生態(tài)化工省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心與山東新華制藥股份有限公司、淄博新華-百利高制藥有限責(zé)任公司等單位建立合作關(guān)系，參與企業(yè)的工藝開發(fā)、流程設(shè)計(jì)及開車運(yùn)行，從而全面培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和工程能力。帶領(lǐng)學(xué)生與企業(yè)聯(lián)合開發(fā)安乃近氣流廢氣凈化回收處理技術(shù)、高效節(jié)能TMP高氨氮廢水資源化處理技術(shù)、載咖啡因活性炭再生處理技術(shù)等技術(shù)，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)與實(shí)踐能力。在實(shí)際生產(chǎn)中培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際的能力和不怕困難的精神，鼓勵(lì)學(xué)生勇于打破技術(shù)壁壘，力求創(chuàng)新，增強(qiáng)責(zé)任擔(dān)當(dāng)及未來社會(huì)使命感，強(qiáng)化學(xué)生的家國(guó)情懷、國(guó)際視野、生態(tài)意識(shí)和工程倫理意識(shí)。

2 化工過程模擬教學(xué)中的具體方法

在產(chǎn)教融合的背景下實(shí)行化工過程模擬教學(xué)改革，將化工過程模擬課程與企業(yè)典型案例有效融合，做到團(tuán)結(jié)互助、課堂延伸、實(shí)訓(xùn)仿真等。產(chǎn)教融合大大加強(qiáng)了高校與企業(yè)的交流，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與高校的相互賦能、共創(chuàng)共贏，實(shí)現(xiàn)高校教育和企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。同時(shí)，通過對(duì)化工過程模擬課程的更新優(yōu)化，建設(shè)滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的實(shí)用型課程，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，實(shí)現(xiàn)理論課程與實(shí)踐教育的均衡發(fā)展。

2.1 案例教學(xué)法

案例教學(xué)是一種以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)入科學(xué)探索和反思的學(xué)習(xí)過程的教學(xué)方法，它能夠把理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有效地銜接起來，具有傳統(tǒng)教學(xué)無法比擬的優(yōu)勢(shì)。目前適合我省專業(yè)學(xué)位研究生教育的案例庫建設(shè)尚不完善，為適應(yīng)需要，提高教學(xué)水平，建立并推廣一個(gè)完善的本土化教學(xué)案例庫教學(xué)模式已成為當(dāng)務(wù)之急[11]。

建立化工過程模擬教學(xué)案例庫是將理論與實(shí)踐結(jié)合的有力舉措，因此，對(duì)化工過程模擬課程進(jìn)行案例引領(lǐng)下的知行合一教學(xué)改革勢(shì)在必行。化工過程模擬是一門綜合性強(qiáng)的課程，知識(shí)跨度大且工程實(shí)踐性強(qiáng)，與工程生產(chǎn)活動(dòng)有著密切的聯(lián)系。這些特點(diǎn)為化工過程模擬課程進(jìn)行案例教學(xué)的改革奠定了基礎(chǔ)。

2.2 團(tuán)結(jié)互助法

將企業(yè)的虛擬仿真與課堂教學(xué)相結(jié)合，例如，由于化工過程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估存在多樣性、復(fù)雜性的特點(diǎn)，需要小組成員進(jìn)行互動(dòng)確定動(dòng)態(tài)控制策略，從而預(yù)測(cè)精餾塔故障。團(tuán)隊(duì)及時(shí)交流不僅提高了成員的溝通能力，又能在意見與分歧中提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，充分認(rèn)識(shí)到化工生產(chǎn)過程中不同崗位之間的團(tuán)結(jié)協(xié)作重要性，化工過程模擬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估教學(xué)案例見圖5。

圖5 化工過程模擬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估教學(xué)案例

2.3 課堂延伸法

課程教學(xué)與企業(yè)融合能夠彌補(bǔ)化工過程模擬只停留在理論上的短板。以企業(yè)實(shí)際問題與工藝流程為導(dǎo)向，將課程內(nèi)容進(jìn)行重新整合，突出了教學(xué)過程的實(shí)踐性、開放性和職業(yè)性。例如，山東新華生產(chǎn)解熱鎮(zhèn)痛藥原料藥某車間，存在一股含咖啡因的氯仿母液，導(dǎo)致咖啡因浪費(fèi)嚴(yán)重，因此亟需開發(fā)一種咖啡因回收再利用的技術(shù)方案。通過校企合作的方式，學(xué)生以企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，設(shè)計(jì)出咖啡因的氯仿汽提高效回收方案，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證后，再經(jīng)過Aspen plus進(jìn)行仿真模擬，得到其回收方案的各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，通過設(shè)計(jì)圖紙、撰寫可行性報(bào)告等為企業(yè)提供技術(shù)支持，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

2.4 實(shí)訓(xùn)仿真法

以化工原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)乙醇-水為例，采用一套與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)裝置逼真的實(shí)習(xí)仿真教學(xué)系統(tǒng)如圖6所示。

圖6 現(xiàn)場(chǎng)裝置與虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)虛實(shí)結(jié)合雙向聯(lián)動(dòng)

圖6實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)裝置與虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)虛實(shí)結(jié)合雙向聯(lián)動(dòng)，讓學(xué)生不出校門就能了解實(shí)際生產(chǎn)裝置，并能親自動(dòng)手進(jìn)行反復(fù)操作，使學(xué)生既能對(duì)生產(chǎn)實(shí)際有一個(gè)很好的認(rèn)識(shí)，又能親自動(dòng)手提高專業(yè)應(yīng)用技能，將所學(xué)專業(yè)知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)緊密地結(jié)合在一起，使學(xué)生更全面、具體和深入地了解不同的生產(chǎn)單元[12]。

3 結(jié)語

從當(dāng)前形勢(shì)來看，進(jìn)行教學(xué)體制改革是必然的，在校企合作背景下進(jìn)行化工過程模擬教學(xué)，充分發(fā)揮企業(yè)和學(xué)校之間的共同優(yōu)勢(shì)。以深化產(chǎn)教融合為背景，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)碩士研究生獨(dú)立解決化工行業(yè)實(shí)際問題的能力。高校與企業(yè)共同制定具體的培養(yǎng)方案，將企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)工藝和授課內(nèi)容相融合，引導(dǎo)學(xué)生形成理論聯(lián)系實(shí)踐的思維方式。建立化工過程模擬的教學(xué)案例庫，能夠幫助學(xué)生分析和解決實(shí)際問題。能夠訓(xùn)練學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生將專業(yè)知識(shí)和化工過程模擬技能相結(jié)合，從而解決實(shí)際存在的工程問題，真正提高教學(xué)效果，有利于培養(yǎng)化工領(lǐng)域的專業(yè)人才。

生活在高速發(fā)展的信息時(shí)代，需要的是有思想的創(chuàng)新型人才。單純的教學(xué)模式已經(jīng)無法滿足要求，取而代之的是整合多方資源的多維教學(xué)模式。經(jīng)過多年實(shí)踐發(fā)展，伴隨產(chǎn)教融合逐漸深入，逐步建立聯(lián)合培養(yǎng)基地及科研平臺(tái)，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用的良性循環(huán)。激發(fā)研究生對(duì)工程實(shí)踐問題的思考進(jìn)而提高其解決實(shí)際問題的能力，使課堂教授-軟件操作-基地實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)出“創(chuàng)新型+應(yīng)用型”的碩士研究生。