程元徽，宋蘭蘭，聶紅嬌

（1.北京化工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，北京 100029；2.臨沂大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，山東 臨沂 276005）

一、學(xué)情分析與教學(xué)目標(biāo)

“化工原理”是化學(xué)工程專業(yè)的專業(yè)必修課，主要講授流體流動與輸送機械、非均相物系分離、傳熱、精餾和干燥等化工單元操作的基本原理、過程計算和典型設(shè)備，是一門以化工單元操作過程原理和設(shè)備為主要內(nèi)容、以處理工程問題的實驗研究方法為特色的應(yīng)用性課程。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅要掌握化工單元操作的基本原理、計算方法和典型設(shè)備的設(shè)計計算及選型，更要綜合運用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識，分析和解決化工及相關(guān)專業(yè)生產(chǎn)過程中的各種物理操作問題?！盎ぴ怼闭n程在培養(yǎng)學(xué)生的工程能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力等方面起著重要的作用［1-2］。

基于“化工原理”課程的上述特點，在實際教學(xué)過程中，往往面臨課程內(nèi)容涉及的基礎(chǔ)理論較多、學(xué)習(xí)內(nèi)容難度大、難以理解和應(yīng)用知識的問題，不僅無法有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還會削弱其學(xué)習(xí)信心和動力。而傳統(tǒng)單一的講授式教學(xué)法較難改變這些問題，既不能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又不利于學(xué)生對知識的掌握和運用。目前，很多學(xué)校采用線上教學(xué)的方式，在線上教學(xué)過程中，大量的教學(xué)資源（如課件、視頻、文獻(xiàn)、參考書等）讓學(xué)生手足無措、無從選擇，因此可能會失去對學(xué)習(xí)重點的把握。同時，線上資源和信息的碎片化也不利于學(xué)生對知識的系統(tǒng)掌握，而且線上學(xué)習(xí)的真實性和有效性難以監(jiān)督與評估。因此，通過有效整合教學(xué)資源、創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)模式，使學(xué)生掌握綜合分析處理問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力是迫切與必要的。

在教學(xué)改革上，“化工原理”課程遵循以下三個目標(biāo)：（1）知識目標(biāo)。能夠掌握動量傳遞過程、熱量傳遞過程及質(zhì)量傳遞過程的基本原理。通過學(xué)習(xí)化工原理的基本理論知識，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決化學(xué)工程實際問題的能力。（2）能力目標(biāo)。能夠運用各單元操作的基本原理、典型單元操作的學(xué)習(xí)方法和分析問題的思路，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和物系特性，進(jìn)行典型單元操作的設(shè)計及設(shè)備選型的計算，能夠基于相關(guān)科學(xué)原理和數(shù)學(xué)模型方法正確表達(dá)化學(xué)工程專業(yè)的實際問題。（3）素質(zhì)目標(biāo)。能夠掌握綠色生產(chǎn)的核心理念，具有良好的工程素養(yǎng)、安全生產(chǎn)理念和環(huán)保意識。具有學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法和自主學(xué)習(xí)的能力，有良好的思維習(xí)慣和職業(yè)規(guī)范，能運用相關(guān)的專業(yè)知識、專業(yè)方法和專業(yè)技能解決工程中的實際問題。

二、課程教學(xué)改革思路

針對“化工原理”課程所具有的交叉性、寬廣性、應(yīng)用性和實踐性的特點，為了在線上教學(xué)中充分調(diào)動學(xué)生的主動參與性，讓學(xué)生深刻體會課程的實用性和應(yīng)用性，進(jìn)一步提升對學(xué)生應(yīng)用能力和實踐能力的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生解決化學(xué)工程中的實際問題，進(jìn)一步完善以工程實踐為目標(biāo)和落腳點的新工科人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)出能在精細(xì)化工、煤化工、新材料、材料、環(huán)保、醫(yī)藥、能源、輕工等部門中從事工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理和科學(xué)研究等工作的高素質(zhì)復(fù)合型工程技術(shù)人才。本文從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、立德樹人和課程評價等幾個方面對課程進(jìn)行了全方位的改革與創(chuàng)新。

（一）設(shè)置模塊化課程教學(xué)體系

“化工原理”課程以各種化工單元操作為主要內(nèi)容，在課程教學(xué)過程中要更加強調(diào)實踐能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，但是在目前的課程教學(xué)體系中存在理論與實踐脫節(jié)的問題，導(dǎo)致學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識滾瓜爛熟，但是在面對實際應(yīng)用問題時卻束手無策。這是因為傳統(tǒng)的課堂講授的教學(xué)模式更注重基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，雖然會安排相應(yīng)的工程實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)，但只是走馬觀花式的參觀學(xué)習(xí)。此外，在傳統(tǒng)的課程教學(xué)體系中，各個單元的操作被劃分為不同的章節(jié)單獨講授，缺乏相互之間的交叉滲透、有機整合和綜合應(yīng)用。殊不知，現(xiàn)代的化工生產(chǎn)線就是由各個單元操作共同組成的，這不利于學(xué)生對相關(guān)理論知識的綜合運用。因此，為了解決上述問題，最大限度地契合課程應(yīng)用性和實踐性的基本屬性，我們在教學(xué)過程中根據(jù)自身的辦學(xué)特色，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，探索構(gòu)建了模塊化的課程教學(xué)體系。

在該課程體系中，將“化工原理”的課程內(nèi)容分為三個模塊，即基礎(chǔ)知識模塊、綜合應(yīng)用模塊和專業(yè)實踐模塊。同時，根據(jù)不同模塊的特點，采用不同的教學(xué)方法，通過三個模塊的有機結(jié)合，全面提升學(xué)生解決實際工程問題的能力?；A(chǔ)知識模塊主要針對各個基礎(chǔ)章節(jié)和單元操作中涉及的基礎(chǔ)理論知識，如各單元操作的基本原理、動量傳遞過程、熱量傳遞過程及質(zhì)量傳遞過程的基本原理等。這部分內(nèi)容采用以教師課堂講授為主的授課模式，使學(xué)生扎實地掌握基礎(chǔ)知識，為后續(xù)的應(yīng)用和實踐模塊的進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。綜合應(yīng)用模塊主要針對基礎(chǔ)知識和各個單元操作的綜合利用，安排在基礎(chǔ)知識模塊之后進(jìn)行教學(xué)，例如在掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，以問題為導(dǎo)向，引入實際的化工工藝或化工產(chǎn)品進(jìn)行探索性工程實驗設(shè)計，如某些精細(xì)化學(xué)品的制取、化妝品的設(shè)計合成等相關(guān)的探索性實驗。在這部分的教學(xué)中，采用以學(xué)生為主體的教學(xué)方式，可以將學(xué)生分為不同的小組，以小組合作的形式進(jìn)行探索性實驗的設(shè)計、討論和匯報，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，從而有助于營造樂學(xué)向上的課堂氛圍，建立高質(zhì)量的教與學(xué)關(guān)系，從多個方向培養(yǎng)學(xué)生從事研究工作和解決多樣化實際工程問題的能力。專業(yè)實踐模塊主要通過與周邊材料、化工、污水處理等領(lǐng)域的企業(yè)深度合作，進(jìn)一步開展校企合作教育，建立相應(yīng)的校外實踐教學(xué)平臺，依據(jù)課程教學(xué)的進(jìn)度，適時安排學(xué)生進(jìn)入實踐平臺進(jìn)行實習(xí)，加深對基礎(chǔ)知識的理解，化理論為應(yīng)用。

（二）將前沿科研成果融入教學(xué)

教學(xué)與科研是高等教育的兩大核心內(nèi)容。早在19世紀(jì)初，德國教育家洪堡就提出“教學(xué)研究統(tǒng)一”的辦學(xué)宗旨［3-4］。“化工原理”是一門具有很強的工程性和實踐性的課程，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，各個單元操作和實際生產(chǎn)中的許多設(shè)備與工藝在不斷更新，因此在課程教學(xué)中，要深入挖掘相關(guān)工程領(lǐng)域的前沿知識，在重新構(gòu)建教學(xué)體系的同時，將國內(nèi)外最新研究成果引入課堂教學(xué)中，及時充實和更新教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)的學(xué)術(shù)品味，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。比如，在學(xué)習(xí)流體黏性這部分內(nèi)容時，可以從國際主流期刊甄選相關(guān)的最新科研成果，通過舉例介紹流體黏性在相關(guān)科研成果中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時幫助學(xué)生更好地掌握基礎(chǔ)知識。例如，可以從國際主流期刊甄選出與浸漬法制備負(fù)載型催化劑相關(guān)的最新科研成果。在催化劑的制備過程中，一般需要在催化劑載體的表面通過單次或多次浸漬的方式負(fù)載液體，液體的黏度對催化劑在載體表面的均勻性和厚度有很大的影響，因此浸漬過程通常需要在高溫下進(jìn)行，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生掌握液體的黏性隨溫度的升高而降低的變化規(guī)律。通過對課本知識和前沿成果的共同學(xué)習(xí)，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（三）立德樹人，教書育人相得益彰

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話中強調(diào)：“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人?！保?］立德樹人是高校工作的中心，“且夫水之積也不厚，則其負(fù)大舟也無力”（《莊子·逍遙游》）。在“化工原理”課程的建設(shè)過程中，通過結(jié)合學(xué)情和課程特點，充分挖掘課程中蘊含的思政元素，將課程內(nèi)容與政治認(rèn)同、國家意識、文化自信、人文精神、科學(xué)素養(yǎng)、綠色化工、人格養(yǎng)成等思政元素融合，將思想政治教育融入課程教學(xué)和改革的各個方面，確保課堂教學(xué)與思想政治教育同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)［6］。

在課程教學(xué)過程中，與學(xué)生分享我國科學(xué)家在化學(xué)工程教育及人類化學(xué)工程進(jìn)步與發(fā)展領(lǐng)域內(nèi)做出的巨大貢獻(xiàn)，以及我國在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)所取得的具有里程碑意義的重要發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明，還有老一輩化學(xué)家為了國家化學(xué)工業(yè)的發(fā)展進(jìn)步“埋頭苦干，無私奉獻(xiàn)，以振興中華為己任”的犧牲精神，引導(dǎo)學(xué)生增強民族自尊心、自信心和自豪感，樹立正確的人生觀、價值觀和職業(yè)觀，形成為中華民族偉大復(fù)興奮勇前進(jìn)的精神力量。例如，在講解空氣動力學(xué)相關(guān)知識時，與學(xué)生分享著名空氣動力學(xué)專家、“兩彈一星”元勛錢學(xué)森先生克服重重阻力回國效力，獻(xiàn)身國防，志在強國，他在導(dǎo)彈、原子彈、氫彈和人造衛(wèi)星的研制過程中起到關(guān)鍵作用。在講解流體湍流阻力特性的相關(guān)知識時，向?qū)W生介紹我國著名化學(xué)工程專家、中國流體傳熱理論研究的先行者顧毓珍，他嚴(yán)于治學(xué)，勤奮工作，孜孜以求，為我國化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和開創(chuàng)化學(xué)工程學(xué)科做出重大貢獻(xiàn)。通過分享特殊歷史背景下的人物的生平事跡，幫助學(xué)生樹立遠(yuǎn)大的理想追求和深沉的家國情懷，成為有信仰、有情懷、有擔(dān)當(dāng)，對國家、對民族、對人民有貢獻(xiàn)的社會主義接班人。

化學(xué)工業(yè)在為人類發(fā)展和社會進(jìn)步做出巨大貢獻(xiàn)的同時，也帶來了一定的環(huán)境和生態(tài)問題。在給學(xué)生講授化學(xué)工業(yè)與環(huán)境污染所涉及的科學(xué)知識的同時，在學(xué)生心中植入綠色化工的理念，形成可持續(xù)發(fā)展的觀念。在進(jìn)行化工設(shè)計時，從工藝源頭上運用環(huán)保的理念，減少廢棄物的排放并降解其毒性，減少產(chǎn)品全生命周期對環(huán)境的不良影響，從根源上解決環(huán)境污染的問題。此外，與學(xué)生分享我國充分踐行低碳經(jīng)濟綠色發(fā)展的理念，為了應(yīng)對全球氣候變化，制定了碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo)，展現(xiàn)了大國擔(dān)當(dāng)。改革開放以來，經(jīng)過持續(xù)奮斗，我國順利實現(xiàn)了7.7億農(nóng)村貧困人口脫貧，提前10年實現(xiàn)了《聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程》中的減貧目標(biāo)，拓展了人類反貧困思路，為人類減貧探索出新的路徑，將其和中國共產(chǎn)黨的人民情懷，和廣大黨員干部以熱血赴使命、以行動踐諾言，打贏脫貧攻堅戰(zhàn)的強大精神力量結(jié)合起來，使學(xué)生領(lǐng)悟到中國共產(chǎn)黨是為人民謀幸福、為民族謀復(fù)興、為世界謀大同的政黨，中國共產(chǎn)黨始終堅持全心全意為人民服務(wù)，不斷提高人民的生活質(zhì)量，增進(jìn)人民的福祉。

（四）創(chuàng)新多元評價體系

“化工原理”課程具有綜合性和實踐性的特點。傳統(tǒng)的以期末考試為主的知識考核模式，無法對學(xué)生在面對實際問題時的綜合分析能力及運用知識解決問題的能力進(jìn)行充分考查，亟須改革。為了對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行更加全面、合理的評價，切實增強學(xué)生利用所學(xué)知識分析問題、解決問題的綜合能力，我們對課程評價體系進(jìn)行了全方位改革，構(gòu)建了開放性的多元評價體系。

1.在評價項目方面，根據(jù)“化工原理”課程的特點和對學(xué)生學(xué)習(xí)的要求，在傳統(tǒng)的期末考試的基礎(chǔ)上，增加調(diào)研報告及設(shè)計方案、工藝設(shè)計答辯、仿真實訓(xùn)、見習(xí)報告等能體現(xiàn)實踐特點的研究性評價內(nèi)容，將學(xué)生劃分為不同的團(tuán)隊，以團(tuán)隊為單位進(jìn)行工藝設(shè)計、項目調(diào)研等活動，并進(jìn)行公開答辯和匯報展示，全方位考查學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力及利用知識分析解決問題的能力。

2.在評價主體方面，改變過去由授課教師單一評價的方式，采用授課教師、企業(yè)指導(dǎo)教師、學(xué)生共同評價的方式，在需要小組協(xié)作的工藝設(shè)計、調(diào)研報告和答辯等環(huán)節(jié)中，引入學(xué)生自評和組內(nèi)互評，設(shè)置組內(nèi)貢獻(xiàn)率得分，由小組成員對其他同學(xué)在團(tuán)隊合作期間的總體表現(xiàn)給出小組貢獻(xiàn)率成績，引導(dǎo)學(xué)生對自己在學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)和不足進(jìn)行反思，提高學(xué)生的參與度。

結(jié)語

本文針對“化工原理”課程特點，對教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、評價方式等進(jìn)行了全方位的改革與創(chuàng)新，采用模塊化課程教學(xué)體系，在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。同時，在教學(xué)內(nèi)容中融入最新的科研成果，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，拓展學(xué)生的思維，突出課程的創(chuàng)新性和前沿性，激發(fā)學(xué)生對學(xué)術(shù)研究的興趣。堅持以立德樹人為導(dǎo)向，融入思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、環(huán)保意識和科學(xué)精神。此外，構(gòu)建了多元化評價體系，改革評價項目和評價主體，全方位考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力。