王士財，成　忠

( 1.浙江科技學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，杭州 310023；2. 浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)與生物加工技術(shù)重點(diǎn)實驗室, 杭州 310023)

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基于“專業(yè)認(rèn)證”的教學(xué)改革探索
——以化工原理課程設(shè)計為例

王士財1,2，成忠1,2

( 1.浙江科技學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，杭州 310023；2. 浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)與生物加工技術(shù)重點(diǎn)實驗室, 杭州 310023)

化工原理是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門最主要的工程基礎(chǔ)課, 是引導(dǎo)學(xué)生由純理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)嵺`性、工程化的開始, 而化工原理課程設(shè)計是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié),起到由理論到實際的重要橋梁作用?；诨瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)“工程教育專業(yè)認(rèn)證”要求，針對化工原理課程設(shè)計傳統(tǒng)教學(xué)過程中存在的一些問題, 以提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平為目標(biāo), 從化工原理課程設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考評等方面，對課程設(shè)計的教學(xué)改革進(jìn)行了相關(guān)探討, 以期有利于推動學(xué)校教學(xué)改革進(jìn)程, 促進(jìn)課程體系建設(shè)。

化工原理；課程設(shè)計；專業(yè)認(rèn)證；教學(xué)改革

化工原理是化學(xué)工程與工藝專業(yè)(以下簡稱化工專業(yè))的一門最主要的工程基礎(chǔ)課, 在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起著承前啟后的作用，是工程化學(xué)習(xí)和應(yīng)用的開始[1]。它主要研究各種非化學(xué)反應(yīng)的單元物理操作過程，緊密聯(lián)系實際生產(chǎn)，工程性要求高[2-3]。學(xué)生不僅要掌握化工過程的基本原理，同時必須具有利用這些基本原理來分析和解決實際問題的工程能力[4]?；み^程的基本原理和基礎(chǔ)知識主要在課堂理論教學(xué)中完成，而工程能力的培養(yǎng)主要在實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中完成。實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括化工原理實驗教學(xué)和化工原理課程設(shè)計兩部分，通過實驗教學(xué)，使學(xué)生鞏固基本理論，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析和歸納實驗數(shù)據(jù)的能力[5]；通過課程設(shè)計教學(xué)，一方面使學(xué)生鞏固和加深化工單元操作基本原理，更重要的是使學(xué)生能綜合運(yùn)用化工基本原理知識來發(fā)現(xiàn)、分析和解決實際工程問題，培養(yǎng)實踐工程能力?；诨I(yè)“工程教育專業(yè)認(rèn)證”和“卓越工程師培養(yǎng)計劃”(以下簡稱卓越計劃)等的基本培養(yǎng)要求，化工原理課程設(shè)計必須滿足4個最基本的學(xué)生畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：能應(yīng)用工程科學(xué)的基本原理，并通過文獻(xiàn)研究，對化學(xué)工程領(lǐng)域內(nèi)復(fù)雜工程問題進(jìn)行識別、分析、表達(dá)，以獲得有效結(jié)論；能夠針對化工產(chǎn)品或化工項目等復(fù)雜工程問題，設(shè)計滿足特定需求的生產(chǎn)系統(tǒng)、操作單元或工藝流程及其經(jīng)濟(jì)性；掌握根據(jù)工程問題，檢索文獻(xiàn)、查詢資料的基本方法；具備就復(fù)雜工程問題進(jìn)行準(zhǔn)確有效的陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令的能力，以及具備撰寫報告和設(shè)計文稿的能力。為此，筆者針對傳統(tǒng)化工原理課程設(shè)計教學(xué)過程中尚存在的不足和問題[6-8], 從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考評等方面進(jìn)行了相關(guān)的改革和實踐。

1　改革教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)理論聯(lián)系實際

化工原理課程設(shè)計是化工原理課程在教學(xué)過程中最重要的實踐性環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)到的基本原理知識來分析和解決實際問題、提高工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新精神的重要手段，但在“工程教育專業(yè)認(rèn)證”和“卓越計劃”的培養(yǎng)目標(biāo)要求及社會新形勢對學(xué)生新的需求下尚存在不足，亟需對傳統(tǒng)的化工原理課程設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)的改革。

化工原理課程設(shè)計傳統(tǒng)教學(xué)方式一般為：教師給定設(shè)計題目、設(shè)計要求和相關(guān)參考資料，通過1～2天的集中授課，學(xué)生在2周時間內(nèi)，通過參考教材、課件和相關(guān)資料，按照一定的步驟和模板，進(jìn)行文獻(xiàn)資料查閱，確定單元操作的實現(xiàn)方式和工藝流程路線，依據(jù)設(shè)計要求的生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)要求及查閱到的物性數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)的物料衡算、熱量衡算和工藝過程的計算和校核，以及設(shè)備設(shè)計計算和校核，確定主要設(shè)備結(jié)構(gòu)型式和工藝尺寸、輔助設(shè)備的選型等，以及繪制工藝條件圖和撰寫設(shè)計說明書。這種由“課堂到課堂、理論到理論”的教學(xué)方式，即教師通過課堂講授，給出每一步設(shè)計步驟和框架，學(xué)生按教師給出的框架和理論計算方法進(jìn)行設(shè)計。這樣，雖然學(xué)生完成設(shè)計任務(wù)通常會比較順利，錯誤也少，但學(xué)生的主觀能動性得不到充分的發(fā)揮，實踐工程意識沒有增強(qiáng)，也抑制了學(xué)生的創(chuàng)新性思維，與“工程教育專業(yè)認(rèn)證”和“卓越計劃”等的培養(yǎng)目標(biāo)不一致。總結(jié)以上傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容存在的問題，主要體現(xiàn)為理論聯(lián)系實際不足，學(xué)生只會從理論角度生搬硬抄書本上的理想方法進(jìn)行設(shè)計計算，不會靈活運(yùn)用所學(xué)知識來分析和解決實際問題，缺乏解決實際工程問題的能力；學(xué)生工程觀點(diǎn)不強(qiáng)、對工程內(nèi)容了解不多；經(jīng)濟(jì)意識淡薄，缺乏工程經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，計算設(shè)計只是從技術(shù)角度考慮是否滿足設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求，而很少考慮經(jīng)濟(jì)因素。

針對傳統(tǒng)課程設(shè)計教學(xué)過程中存在的這些問題，筆者從加強(qiáng)理論聯(lián)系實際、增強(qiáng)學(xué)生工程觀點(diǎn)、強(qiáng)化學(xué)生經(jīng)濟(jì)意識等方面，對化工原理課程設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了有針對性的改革和實踐：

1)加強(qiáng)理論聯(lián)系實際，強(qiáng)化學(xué)生工程觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)意識，帶領(lǐng)學(xué)生深入企業(yè)，學(xué)生通過了解實習(xí)、認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和技術(shù)實習(xí)等多種實踐活動，了解企業(yè)的實際生產(chǎn)情況和需求，了解書本上難以獲得的企業(yè)實際產(chǎn)品的整個生產(chǎn)過程和工藝路線技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)成本，結(jié)合學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)和企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)，確定設(shè)計題目和設(shè)計內(nèi)容，這樣題目和內(nèi)容都來自于實際過程，使學(xué)生避免紙上談兵，不會缺乏真實性的感覺，從而增加了學(xué)生設(shè)計的興趣，同時更有利于強(qiáng)化學(xué)生工程意識和經(jīng)濟(jì)意識，增強(qiáng)學(xué)生的工程觀點(diǎn)，學(xué)生可以用自己的設(shè)計過程和結(jié)果與實際的生產(chǎn)過程相比較，從而可以發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計過程中的問題，進(jìn)行分析并加以解決，有利于提高學(xué)生分析問題解決工程問題的工程能力。

2)鼓勵學(xué)生積極參與科研活動，增強(qiáng)科研意識，在實驗室的科研活動中進(jìn)一步提高學(xué)生的實踐工程應(yīng)用能力和獨(dú)立探索創(chuàng)新能力。借助實驗室已有的單元操作設(shè)備進(jìn)行模擬放大設(shè)計，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，提高工程能力，避免學(xué)生過分依賴教師的局面，提高學(xué)生的獨(dú)立思考與創(chuàng)新能力；借助實驗室的科研活動過程中的課程設(shè)計教學(xué)，使學(xué)生不斷地認(rèn)識單元操作和工藝過程特點(diǎn)，提高工程應(yīng)用能力，并且有利于培養(yǎng)學(xué)生從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境和安全等多方面綜合考察問題的能力。

3)課程設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，計算繁瑣，工作量大，手工計算費(fèi)時費(fèi)力，也不準(zhǔn)確，因此，在課程教學(xué)內(nèi)容中增加了計算機(jī)編程和應(yīng)用、外語翻譯、工藝流程圖的繪制(如Auto CAD 等畫圖軟件的應(yīng)用)等一些新內(nèi)容，并充實到課程設(shè)計之中，避免了學(xué)生對課程設(shè)計所產(chǎn)生的畏難情緒，提高了學(xué)生設(shè)計興趣和積極主動性。

2　改革教學(xué)方式，增強(qiáng)工程觀念

傳統(tǒng)的化工原理課程設(shè)計，通常以教師為主，教師安排課程設(shè)計項目，安排學(xué)生分組，集中授課1～2天，給定設(shè)計題目，規(guī)定設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求，提供教材課件和相關(guān)參考資料，再布置學(xué)生具體的課程設(shè)計細(xì)節(jié)，安排設(shè)計時間、答疑時間等，甚至一些關(guān)鍵性的設(shè)計經(jīng)驗參數(shù)和公式由于選取難度大、缺少實踐經(jīng)驗的學(xué)生在短時間內(nèi)(整個設(shè)計時間通常為2周)又很難全面把握而給予事先提示，每個過程每個步驟教師都給予講解和規(guī)定，并規(guī)定課程設(shè)計說明書的撰寫要求并提供格式樣板。學(xué)生只要照教師要求進(jìn)行物料衡算、熱量衡算和工藝計算等，一步一步做完，然后按照教師的要求寫完課程設(shè)計說明書和繪制好相應(yīng)的工藝圖并上交，也就完成該課程設(shè)計任務(wù)了。在這種傳統(tǒng)的保姆式的“抱著走”的教學(xué)方式下，由于教師講得過多過細(xì)，任務(wù)雖完成了，但學(xué)生沒有了自己的思維方式，沒有了積極性和創(chuàng)造性，難以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和工程觀念的教學(xué)目標(biāo)。

鑒于此，為培養(yǎng)滿足“工程教育專業(yè)認(rèn)證”和“卓越計劃”等的培養(yǎng)目標(biāo)要求的化工應(yīng)用型人才，筆者從轉(zhuǎn)變課程設(shè)計教學(xué)觀念、課程設(shè)計時間的調(diào)整等方面進(jìn)行了相應(yīng)的改革與實踐：

1)在課程設(shè)計過程中，改變傳統(tǒng)的以“課堂、教師為中心”的封閉式教學(xué)觀念，確立符合“工程教育專業(yè)認(rèn)證”培養(yǎng)要求的、以“學(xué)生為主體”的教學(xué)新觀念，確立“以學(xué)生為主體、教師輔導(dǎo)指導(dǎo)”的新教學(xué)方式，擯棄傳統(tǒng)的保姆式的單向灌輸教學(xué)方式。在化工原理課程設(shè)計過程中，教師不僅僅是知識的傳遞者，更重要的是要教會學(xué)生如何學(xué)習(xí)、如何運(yùn)用已有的條件和知識，去發(fā)現(xiàn)新知識、去解決實際問題，提高工程應(yīng)用能力，增強(qiáng)工程觀念。在課程設(shè)計實踐過程中，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，學(xué)生是主體，教師是指導(dǎo)，教師完成課程設(shè)計的教學(xué)大綱和要求，給定設(shè)計任務(wù)和提供相關(guān)參考資料或方向，放手讓學(xué)生自己明確設(shè)計思路，分析優(yōu)化設(shè)計方案，進(jìn)行工藝設(shè)計計算等，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和安全等多方面綜合考慮，確定最合理的設(shè)計方案，教師就學(xué)生設(shè)計過程中進(jìn)行答疑、輔導(dǎo)和監(jiān)督，最終以學(xué)生為主體獨(dú)立完成課程設(shè)計教學(xué)任務(wù)，從而培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、開拓創(chuàng)新能力，增強(qiáng)工程觀念，提高解決實際問題的工程能力。

2)在課程設(shè)計時間安排上，以往是在化工原理理論課程結(jié)束后的2周內(nèi)集中完成，由于設(shè)計過程中所涉及的計算方法、計算公式、經(jīng)驗數(shù)據(jù)很多，設(shè)計計算量很大，不少學(xué)生只追求速度而忽視了質(zhì)量，對課程設(shè)計只能采取急匆匆的驗證性的過程訓(xùn)練，導(dǎo)致設(shè)計簡單化、過程化，學(xué)生的綜合工程設(shè)計能力得不到有效的實際訓(xùn)練。鑒于此，通過調(diào)整課程設(shè)計時間，由以往的2周時間改為一個學(xué)期，取得了良好的效果。在化工原理上冊結(jié)束后，就提前布置設(shè)計任務(wù)，使課程設(shè)計與化工原理下冊的課堂理論課同步進(jìn)行，并鼓勵學(xué)生有意識地收集各種相關(guān)資料，以課外學(xué)習(xí)興趣小組的方式要求學(xué)生以自學(xué)為主，指導(dǎo)教師課外輔導(dǎo)相結(jié)合。這樣，學(xué)生就有了充足的時間來深入詳盡地進(jìn)行課程設(shè)計，教師就能進(jìn)行深入的指導(dǎo)，學(xué)生對設(shè)計內(nèi)容和對設(shè)計過程的理解就能更深入，使課程設(shè)計任務(wù)的深度和廣度得以提高，避免了課程設(shè)計中以往那種急匆匆的走馬觀花似的過程訓(xùn)練，使學(xué)生得到良好的工程設(shè)計訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，增強(qiáng)了學(xué)生的工程觀念，激發(fā)了學(xué)生的設(shè)計興趣和積極主動性，提高了課程設(shè)計教學(xué)水平。

3　改革考評方式，激發(fā)學(xué)生積極性

傳統(tǒng)的考評方式，主要是教師根據(jù)學(xué)生所提交的設(shè)計說明書和圖紙，檢查設(shè)計是否完成，格式是否規(guī)范，內(nèi)容是否完整，設(shè)計方案和路線是否可行，公式運(yùn)用是否合理，數(shù)據(jù)處理是否恰當(dāng)，結(jié)論是否正確等而評定學(xué)生成績。這種考評方式易造成學(xué)生只注重設(shè)計結(jié)果，而輕視設(shè)計過程，也易造成學(xué)生間的相互抄襲，不能真實反映學(xué)生的工程設(shè)計能力。

為了強(qiáng)調(diào)其工程的特點(diǎn)，體現(xiàn)學(xué)生工程應(yīng)用能力，對考評方式進(jìn)行了相應(yīng)改革嘗試，將過程考核和能力考核結(jié)合起來，建立了新的考評體系，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“重結(jié)果、輕過程”及以圖紙和說明書評定成績的考評方式，主要包括以下3個方面。

1) 平時考核。下達(dá)課程設(shè)計題目后，教師定期進(jìn)行檢查指導(dǎo)，每周1～2次，在查閱資料、背景資料收集、設(shè)計方案和設(shè)計路線選定、工藝及設(shè)備設(shè)計計算、圖紙繪制等過程中，指導(dǎo)教師隨機(jī)抽查，就設(shè)計過程中的問題要求學(xué)生回答，和學(xué)生一起討論并鼓勵學(xué)生間相互討論論證，及時給予指導(dǎo)，使課程設(shè)計貫穿學(xué)期始終，并且及時記錄學(xué)生平時表現(xiàn)，作為設(shè)計成績之一，占總成績的20%。

2) 設(shè)計報告考核。教師根據(jù)學(xué)生完成并提交的設(shè)計說明書、繪制的相關(guān)設(shè)備裝配圖和工藝流程圖等設(shè)計圖紙，以及學(xué)生的設(shè)計心得和展望等整個課程設(shè)計報告，來考察學(xué)生課程設(shè)計的設(shè)計思路是否清晰、設(shè)計方案是否可行，來評價學(xué)生的設(shè)計計算和分析能力，并考察學(xué)生的設(shè)計態(tài)度等方面，從而給出評定成績，主要考核學(xué)生解決設(shè)計中工程問題的能力，占總成績的50%。

3) 討論答辯考核。課程設(shè)計完成后，就每個學(xué)生的設(shè)計方法、設(shè)計過程、核算與分析、不足和改進(jìn)等，按照分組，采用公開答辯的方式進(jìn)行評價，主要考察學(xué)生對設(shè)計過程的理解及解決工程問題的方法等綜合能力，占總成績的30%。

4　結(jié)　語

課程設(shè)計是化工原理課程體系中重要的一項實踐環(huán)節(jié)，起到將理論與實踐聯(lián)系起來的重要橋梁作用，它不僅鞏固和加深了學(xué)生對化工過程基礎(chǔ)理論知識和基本原理的理解，更是鍛煉了學(xué)生運(yùn)用理論知識來分析和解決實際問題的工程能力，強(qiáng)化了學(xué)生的工程意識。筆者在教學(xué)實踐中以“工程教育專業(yè)認(rèn)證”和“卓越培養(yǎng)計劃”目標(biāo)作為指導(dǎo)，從化工原理課程設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考評方式等方面進(jìn)行了相應(yīng)的實踐改革探索，以提高化工原理課程的教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)水平和教學(xué)效果。

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[2]何潮洪,馮霄. 化工原理[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2007.

[3]邱運(yùn)仁. 化工原理課程教學(xué)改革與實踐[J]. 化工高等教育, 2005(4):17.

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[5]王士財，劉赫揚(yáng)，成忠.化工原理實驗課程教學(xué)改革探索[J]. 浙江科技學(xué)院學(xué)報, 2013, 25(5):400.

[6]姚金環(huán),李延偉,呂奕菊.剖析化工原理課程設(shè)計存在的問題及改進(jìn)方法[J].廣東化工,2015,42(10):194.

[7]武光,馬方偉,孫虹雁,等．建立自主開放式化工原理課程設(shè)計教學(xué)模式的探索與實踐[J]．實驗室科學(xué)，2014，17(5): 105.

[8]劉瑞江,張業(yè)旺,李紅霞,等. 化工原理課程設(shè)計實踐教學(xué)研究[J].實驗科學(xué)與技術(shù), 2015,13(2):92.

Exploration of teaching reform based on engineering education professional certification-A case study of course design of chemical engineering principle

WANG Shicai1,2， CHENG Zhong1,2

(1. School of Biological and Chemical Engineering, Zhejiang University of Science and Technology,Hangzhou 310023, China; 2. Zhejiang Provincial Key Laboratory for Chemical and Biological Proessing Technology of Farm Produce, Hangzhou 310023,China)

Chemical engineering principle is a major engineering professional foundation course for chemical engineering, and it is a beginning to guide the students from the pure theory towards practice and engineering. The course design of chemical engineering principle is an important link between theory and practice, and plays the role from theory to practice as a bridge. Based on the requirement of chemical professional engineering education professional certification, in order to improve teaching quality and teaching level, and based on some problems existing in the traditional teaching process of the course design of chemical engineering principle, the teaching innovation for the course design of chemical engineering principle is preliminarily explored from such aspects as the course design teaching content, course design teaching ways， examination and score-evaluating system in order to accelerate the teaching reform and promote the curriculum development.

chemical engineering principles; course design; engineering education professional certification; teaching reform

10.3969/j.issn.1671-8798.2016.04.010

2016-03-01

浙江科技學(xué)院教學(xué)研究項目(2015-z8)

王士財(1966—)，男，浙江省杭州人，教授，碩士，主要從事化學(xué)化工及高分子材料的教學(xué)與研究。

G642.3;TQ062

A

1671-8798(2016)04-0305-04