吳利軍，郭守杰，王 磊，張時(shí)星, 張萬(wàn)強(qiáng), 燕小然，程 妍

(許昌學(xué)院化工與材料學(xué)院，河南 許昌 461000)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人才市場(chǎng)需求也在持續(xù)的變化之中，社會(huì)對(duì)高校畢業(yè)生的質(zhì)量提出了更高的要求，人才需求也逐漸從單一模式向多元化，多層次方向轉(zhuǎn)變，高等教育的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，就是順應(yīng)社會(huì)發(fā)展，提高供給端的人才培養(yǎng)質(zhì)量，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量就需要高校進(jìn)行一系列的課程改革，這就對(duì)高校的課程教學(xué)提出了新的要求[1]。加之新時(shí)代高等教育的重心已由單純知識(shí)的傳授轉(zhuǎn)向工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，尤其對(duì)于地方性應(yīng)用型本科院校而言，更應(yīng)注重學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力的培養(yǎng)。鑒于此，在專業(yè)課程教學(xué)過(guò)程中探索培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的有效方法和途徑，建設(shè)一門(mén)以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型工程人才為目的的化學(xué)類(lèi)課程，開(kāi)創(chuàng)有特色的教學(xué)，符合地方本科高校向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展需求。同時(shí)，可為“經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)高質(zhì)量多樣化人才需要與教育培養(yǎng)能力不足的矛盾”找到一條合適的解決方案?；谏鲜霰尘?，我們對(duì)《大學(xué)化學(xué)》課程開(kāi)展教學(xué)改革。

1 《大學(xué)化學(xué)》課堂教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

1.1 精于工程實(shí)踐有機(jī)融合教學(xué)內(nèi)容的教師隊(duì)伍欠缺

近年來(lái)，地方應(yīng)用型高等院校加大了對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)力度，并進(jìn)行了一系列的教學(xué)改革，但是專業(yè)人才隊(duì)伍仍存在工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)欠缺問(wèn)題。大部分青年教師剛博士畢業(yè)便入職高校，沒(méi)有工程實(shí)戰(zhàn)經(jīng)歷，工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)尤為欠缺；針對(duì)此現(xiàn)狀，高校竭盡所能為新入職教師提供企業(yè)掛職學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，但實(shí)際上，教師根本沒(méi)有機(jī)會(huì)真正參與到化工項(xiàng)目或?qū)嶋H生產(chǎn)中，故而使這種形式的掛職學(xué)習(xí)流于形式，教師本身在工程實(shí)踐與所學(xué)知識(shí)間建立聯(lián)系仍存在困難；而具有工程實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的教師卻教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足。最終就導(dǎo)致在教學(xué)過(guò)程中無(wú)法達(dá)到理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生學(xué)而無(wú)用的想法[2]。因此，建設(shè)一支精于工程實(shí)踐有機(jī)融合教學(xué)內(nèi)容的教師隊(duì)伍是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型工程人才亟待解決的問(wèn)題。

1.2 教學(xué)內(nèi)容與相關(guān)工程實(shí)踐及應(yīng)用脫節(jié)

《大學(xué)化學(xué)》課程設(shè)計(jì)和教學(xué)內(nèi)容過(guò)于強(qiáng)調(diào)基本知識(shí)、基本理論，而忽略了理論知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，加上從教老師缺乏企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)中注重理論知識(shí)的傳授，不利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)[3]，與化學(xué)相關(guān)工程設(shè)計(jì)及實(shí)際生產(chǎn)銜接出現(xiàn)“斷檔”，一些高校雖根據(jù)自身發(fā)展、學(xué)生就業(yè)、社會(huì)發(fā)展等需求開(kāi)發(fā)了化工工程相關(guān)實(shí)踐平臺(tái)，但仍局限于極少部分專業(yè)。因此，探尋《大學(xué)化學(xué)》課堂講授知識(shí)點(diǎn)與相關(guān)土木工程、機(jī)械工程實(shí)踐之間的融合點(diǎn)，打通傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐銜接的渠道，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐的有效銜接，仍是《大學(xué)化學(xué)》教學(xué)中的重要任務(wù)之一。

1.3 現(xiàn)有考核方式不能真實(shí)反映學(xué)生工程實(shí)踐能力

考試是學(xué)校掌握教學(xué)情況，檢查學(xué)生學(xué)習(xí)效果和檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，合理科學(xué)的考核方式是教學(xué)中必不可少的環(huán)節(jié)[4]?，F(xiàn)有考核方式多以課堂上所學(xué)知識(shí)點(diǎn)為主，考核內(nèi)容中記憶成分所占比重較大，無(wú)法體現(xiàn)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行背誦并通過(guò)考試，無(wú)法達(dá)到課程學(xué)習(xí)目標(biāo)等問(wèn)題。因此，加強(qiáng)在課堂教學(xué)中引入大型化工工程案例教學(xué)，促使學(xué)生深入理解理論知識(shí)，培養(yǎng)工程思維，提高解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力是《大學(xué)化學(xué)》課程亟待解決的問(wèn)題。

2 改革與探索

2.1 加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)

百年大計(jì)，教育為本；教育大計(jì)，教師為本，作為學(xué)生的引路人，作為地方應(yīng)用型高等院校的高校教師，肩負(fù)著教書(shū)育人，為社會(huì)輸送各類(lèi)人應(yīng)用型才的艱巨任務(wù)。就這要求教師除具有淵博的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，精通所任教課程涉及的理論知識(shí)之外，同時(shí)還需加強(qiáng)自身工程實(shí)踐能力的提高。因此，培養(yǎng)一批實(shí)踐能力突出、結(jié)構(gòu)相對(duì)合理的高校應(yīng)用型教師隊(duì)伍是目前應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的重中之重。

以上對(duì)應(yīng)用型本科院校教師提出了更高的要求，首先他們要深刻意識(shí)到工程實(shí)踐教學(xué)能力對(duì)應(yīng)用型本科教學(xué)的重要性，在完成自己的教學(xué)任務(wù)之余，應(yīng)主動(dòng)提高自身的工程實(shí)踐能力，多深入研究本專業(yè)工程實(shí)踐相關(guān)的項(xiàng)目和書(shū)籍，多了解與本專業(yè)工程相關(guān)的安全事故新聞報(bào)道，然后結(jié)合理論知識(shí)對(duì)具體化工工程項(xiàng)目和化工相關(guān)安全事故進(jìn)行一系列的研究和分析，逐步提升自身的綜合能力。其次，應(yīng)用型本科院校也應(yīng)該鼓勵(lì)教師經(jīng)常性的參與校外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地的工程項(xiàng)目與工程實(shí)踐活動(dòng)，進(jìn)一步提升自身理論與工程實(shí)踐融合的能力。與此同時(shí)，學(xué)校也應(yīng)出臺(tái)一系列的激勵(lì)政策，以提高教師們的積極性。同時(shí)作為應(yīng)用型本科院校應(yīng)與當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)企業(yè)經(jīng)常性的進(jìn)行深入對(duì)接，邀請(qǐng)企業(yè)走進(jìn)高校進(jìn)行深入落后工程技術(shù)交流溝通，充分利用高校這個(gè)優(yōu)良的科研平臺(tái)，協(xié)助企業(yè)攻克工程技術(shù)上面的難題，同時(shí)解決問(wèn)題的同時(shí)，教師們的工程實(shí)踐能力得到了真正的提高。其次，高校教師做好教學(xué)科研工作之余亟需積極地與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)聯(lián)系、交流，尋找項(xiàng)目和技術(shù)合作點(diǎn)，積極帶領(lǐng)學(xué)生協(xié)助企業(yè)攻克科研難題及生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)性難題。只有這樣全方位、多方面共同努力，教師的工程實(shí)踐能力才能得到實(shí)質(zhì)性的提高，從而在工程案例教學(xué)中才能做到游刃有余。

2.2 引入化工工程案例研究教學(xué)內(nèi)容

《大學(xué)化學(xué)》課程中理論較為抽象、難以理解，且涉及到的工程實(shí)踐應(yīng)用幾乎沒(méi)有，如電化學(xué)基礎(chǔ)部分，偏重于理論推導(dǎo)，缺乏化工生產(chǎn)模型及具體的工程實(shí)踐案例建立。為加強(qiáng)該部分工程實(shí)踐知識(shí)學(xué)習(xí)，考慮在《大學(xué)化學(xué)》教學(xué)中引入商業(yè)化電池工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中所涉及的材料混合、涂布、烘干、輥壓、稱重、卷繞、熱壓、抽真空、注入電解液、化成、封裝、容量分選等過(guò)程選為教學(xué)研究案例，分解電化學(xué)知識(shí)點(diǎn)，并將案例分解成不同的模塊；按照知識(shí)點(diǎn)順序調(diào)動(dòng)相應(yīng)模塊，融會(huì)講解。例如，在商業(yè)化鋰離子電池工程化生產(chǎn)過(guò)程中，在混合、涂布工序中，除了考慮保證電極材料的導(dǎo)電性及保持原始形貌以外，還要注意材料的分散性、后續(xù)電極烘干過(guò)程中極片表面平整度及壓實(shí)密度，進(jìn)而合理調(diào)整活性物質(zhì)材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的混合比例；烘干工序中，要綜合考慮粘結(jié)劑的固化和分解溫度、導(dǎo)電劑的氧化溫度、電極活性材料的分解溫度從而確定烘干溫度，根據(jù)所涂極片厚度確定烘干溫度范圍，并根據(jù)后續(xù)的化成容量結(jié)果確定最終的烘干溫度；輥壓工序中，為尋找具有最佳的電解液潤(rùn)量及最佳容量的電極壓實(shí)密度，輥壓工序首先會(huì)進(jìn)行一系列的壓實(shí)密度電極的容量測(cè)量；而在電解液的注入工序中，則需要根據(jù)鋰離子電池的額定容量計(jì)算電解液的注入量，如果沒(méi)有學(xué)習(xí)電化學(xué)理論知識(shí)，鋰離子電池額定容量的計(jì)算和電解液注入量的計(jì)算就無(wú)法進(jìn)行，在此強(qiáng)調(diào)在當(dāng)前鋰離子電池行業(yè)盛行的時(shí)代，學(xué)好本節(jié)課不僅對(duì)未來(lái)就業(yè)有幫助，同時(shí)還會(huì)對(duì)我們平時(shí)如何合理使用手機(jī)鋰電池有很多益處。電化學(xué)腐蝕部分對(duì)于土木工程專業(yè)和機(jī)械工程專業(yè)而言同樣具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值和工程理論參考價(jià)值，該部分偏重于單調(diào)的知識(shí)論述與推導(dǎo)，缺乏實(shí)際工程實(shí)踐應(yīng)用，考慮從城市地下工程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中防腐材料的選擇入手，引入不同濃度下離子氧化-還原電對(duì)發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理-能斯特方程及相關(guān)計(jì)算，進(jìn)而促使學(xué)生更深刻地認(rèn)識(shí)與理解工程問(wèn)題，及如何將理論知識(shí)應(yīng)用于解決復(fù)雜工程問(wèn)題。比如，鋼筋腐蝕導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效已成為當(dāng)今世界日益突出和普遍關(guān)注的災(zāi)害，給世界各國(guó)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。氯離子侵蝕[5]是引起混凝土中鋼筋去鈍化而發(fā)生腐蝕的主要原因,研究混凝土中鋼筋的腐蝕與防護(hù)已成為當(dāng)今國(guó)際腐蝕科學(xué)領(lǐng)域亟需解決的重大問(wèn)題。電化學(xué)除氯修復(fù)技術(shù)[6]是確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的一種重要方法：即是在微電場(chǎng)作用下，降低在模擬混凝土中孔隙液中的氯離子的濃度。利用該方法可給學(xué)生提出問(wèn)題：常溫常壓下可給定氯離子濃度，讓學(xué)生通過(guò)計(jì)算需施加多大電壓可使氯離子腐蝕降到最低，并給學(xué)生普及當(dāng)前研究電化學(xué)除氯修復(fù)技術(shù)都有哪些。促使學(xué)生在學(xué)到理論知識(shí)的同時(shí)，做到與工程實(shí)踐的良好對(duì)接。

2.3 構(gòu)建基于工程案例研究的教學(xué)法

采用引入工程案例研究教學(xué)法，以合成氨項(xiàng)目建設(shè)工程實(shí)踐案例為依托，提出原料氣-氫氣和氮?dú)廨斔瓦^(guò)程中、合成氨初始階段、合成反應(yīng)穩(wěn)定階段及氨氣輸送過(guò)程中所涉及的不同化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)問(wèn)題，以學(xué)生為主導(dǎo)，分析合成氨項(xiàng)目建設(shè)中所用到相關(guān)化學(xué)反應(yīng)熱力知識(shí)，并利用已學(xué)熱力學(xué)知識(shí)分組討論項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)踐過(guò)程中存在的優(yōu)缺點(diǎn)，促使學(xué)生理解、掌握化學(xué)基礎(chǔ)理論與知識(shí)，及學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)化學(xué)理論與知識(shí)分析、判斷和解決工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐中的問(wèn)題，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，縮短由理論知識(shí)到工程實(shí)踐的適應(yīng)期。比如，眾所周知，傳統(tǒng)的工業(yè)合成氨方法是將氮?dú)夂蜌錃庠诟邷馗邏汉痛呋瘎┐嬖谙轮苯又苽涠伞Ｊ紫认驅(qū)W生提出需討論的問(wèn)題：從原料氣的輸運(yùn)過(guò)程、合成成本、安全性等方面論述傳統(tǒng)的工業(yè)合成氨工藝的優(yōu)缺點(diǎn)？近期有哪些合成氨的創(chuàng)新方法？查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并做簡(jiǎn)要總結(jié)。寫(xiě)出傳統(tǒng)的工業(yè)合成氨工藝流程中所涉及的熱力學(xué)知識(shí)點(diǎn)有哪些？并給出合成氨初始階段的熱力學(xué)化學(xué)反應(yīng)方程式，根據(jù)第一章所學(xué)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵和標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變等熱力學(xué)內(nèi)容，并參閱課本附錄2中的N2、H2和NH3氣的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵和標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變說(shuō)明氨氣或液氨為什么室溫、常壓或標(biāo)準(zhǔn)壓力下無(wú)法制備成功？若在常壓下采用傳統(tǒng)的合成氨工藝，最低需多高的溫度可成功制備？從上述工程問(wèn)題引出熱力學(xué)知識(shí)的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)熱力學(xué)知識(shí)的興趣的同時(shí)，并達(dá)到與工程實(shí)際相融合的目的。

2.4 優(yōu)化多元化考核方式

將課外實(shí)踐納入平時(shí)成績(jī)，增加課外實(shí)踐作業(yè)項(xiàng)，具體考核方式為：課外實(shí)踐、小組評(píng)分及互評(píng)、課后作業(yè)和期末考試，分別占總成績(jī)的10%、10%、20%和60%。在期末考試方面，增加工程案例分析方面的試題。同時(shí)，加強(qiáng)大數(shù)據(jù)時(shí)代下的線上考評(píng)統(tǒng)計(jì)和線下考評(píng)與學(xué)生自評(píng)互評(píng)結(jié)合的全維度多元化考核方式，檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

3 結(jié) 語(yǔ)

采用具體工程案例融匯《大學(xué)化學(xué)》課程的創(chuàng)新教學(xué)法，以崗位需求為導(dǎo)向、以實(shí)際工程項(xiàng)目與實(shí)踐案例為載體，不僅能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，而且可將工程素質(zhì)教育滲透到專業(yè)教育之中，使學(xué)生較早地參與科學(xué)研究和社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐，提高學(xué)生的人文與科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和實(shí)踐能力，增強(qiáng)社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)能力，提高就業(yè)率。同時(shí)為其他理論課程課堂工程化教學(xué)的改進(jìn)提供了強(qiáng)有力支撐。