馬新起，貴莉莉，湯雁婷，李　娟，郭泉輝*

(1.河南大學 化學化工學院 河南省廢棄物資源能源化工程技術研究中心，河南 開封　475004；2.新鄉(xiāng)職業(yè)技術學院，河南 新鄉(xiāng)　453000)

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·化工教育?

能源化工課程教學改革與實踐

馬新起1，貴莉莉2，湯雁婷1，李娟1，郭泉輝1*

(1.河南大學 化學化工學院 河南省廢棄物資源能源化工程技術研究中心，河南 開封475004；2.新鄉(xiāng)職業(yè)技術學院，河南 新鄉(xiāng)453000)

新常態(tài)下高等工程教育如何進行深化教學改革，全面提高工科大學生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力？本文從科學組織教學內容、精心編制教學大綱出發(fā)，實施啟發(fā)式教學模式，激發(fā)學生的學習潛能。結合國內外最新進展，采用案例教學、提高課堂教學效果等手段，介紹了能源化工課程開設與教學改革實踐。

高等工程教育；能源化工；教學改革；工程素養(yǎng);創(chuàng)新能力

0　前言

能源是社會進步和經濟快速發(fā)展的重要物質基礎，是支撐國民經濟和現代社會持續(xù)發(fā)展的最基本保證，國內外經濟騰飛和工業(yè)的高速發(fā)展必須消耗大量的能源才能得以實現，因此，能源問題一直是社會各界共同關注的熱點[1-3]。近年來，國內能源消費總量直線上升，面臨能源的日益短缺，對能源的需求不斷增長的同時需要解決污染問題，原油和天然氣對外依存度越來越高。面對新常態(tài)下的能源現狀，如何改變我國的能源結構，合理利用各種能源，節(jié)約能源消耗，開發(fā)新能源，減少能源生產和使用過程中的污染？這些問題應該是當代工科大學生應該考慮并為之奮斗的目標。河南大學開設了能源化工課程，目的是讓學生認識國內外的能源及能源結構，熟悉能源的生產及加工過程，掌握能源生產過程的特點，為大學生其它專業(yè)課的學習及走向工作崗位奠定良好的專業(yè)知識基礎。本文以能源化工課程的教學改革為例，介紹工科專業(yè)課教學改革實踐活動中如何提高學生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，提高課堂教學效果的一些做法和體會。

1　科學組織教學內容，精心編制教學大綱

通過對國內外能源現狀和國內高等院校能源化工相關課程開設及在教學過程中存在問題的調研，確定了能源化工課程的教學內容，并根據學校教學計劃制定了教學大綱。能源化工課程主要介紹國內外能源及能源化工的發(fā)展動態(tài)、研究重點以及未來發(fā)展趨勢，主要能源的生產方法、基本原理、加工利用工藝、節(jié)能與環(huán)境保護[4]。教學基本要求：通過學習能源化工課程，學生應了解現代能源化工前沿和最新發(fā)展動態(tài)、能源的清潔高效利用技術對實現可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的意義；熟悉生物質能、風能、太陽能、核能等新能源的研究、生產、應用開發(fā)現狀；掌握石油、煤和天然氣等常規(guī)化石能源的主要生產方法、生產原理和生產工藝，培養(yǎng)學生分析和解決能源相關的實際問題的能力。

《能源化工》課程教學大綱中，教學內容主要包括能源化工概述、石油化工、天然氣化工、煤化工、生物質能源和其它新能源等六章內容。能源化工課程考核方式：總評成績?yōu)?00分?？己藘热萦蓛刹糠纸M成：平時成績(包括考勤、課堂表現、作業(yè)、課程專題調研報告)占20%～30%；期末考試成績占70%～80%(可采用閉卷或開卷考試)。

2　收集相關能源案例，提高課堂教學效果

能源化工課程所涉及的內容較多，實踐性很強，能源在生產或進一步加工過程的工藝流程比較復雜，如果教師一味地對著流程講課，課堂教學效果不太理想，如果從能源生產實際中找出典型的案例，利用案例教學就會起到事倍功半的作用[5-6]。

譬如，在講到天然氣化工的非常規(guī)天然氣中頁巖氣生產時，用相關的數據和圖片引入“位于河南省開封市祥符區(qū)西姜寨鄉(xiāng)的一處農田的河南首口頁巖氣井——牟頁1井”，學生立刻就來了興趣，原來頁巖氣離我們如此近啊，然后講解頁巖氣的概念、生產原理等，學生聽課的積極性非常高；在講到煤化工的新型煤氣化技術時，舉出“河南晉開化工投資控股集團有限責任公司采用國產粉煤氣化技術大型航天爐—— 4臺3.2 m氣化爐”，利用數據、表格、圖片、流程等對國產氣化爐與引進的殼牌、德士古等氣化爐進行比較，取得了較好的課堂效果。

3　激發(fā)學生的創(chuàng)新精神

國內外能源的生產與消費結構是動態(tài)的而不是一成不變的，教師在講授能源化工課程時，不能僅僅依靠教材上的數據(可能是5年前或10年前的)，應該想盡一切辦法找到最新的能源生產與消費結構數據、生產工藝及加工利用方法和途徑，同時對過去的若干年(譬如10年或20年)的數據進行詳細的分析比較，從中找到世界及我國能源生產與消費、各種能源生產及加工的特點和發(fā)展趨勢，培養(yǎng)學生對新能源的認識和為之奮斗的興趣或目標，激發(fā)學生的創(chuàng)新精神[7]。

在講到我國一次能源消費結構時，利用2005-2014年10年的數據對比表(或柱形圖)，通過分析我國10年間原油、天然氣、煤、核能、水電、可再生能源的消費情況(百萬噸油當量)或消費占比，得出我國原油的消費總量逐年上升，消費比例逐年下降，而我國的可再生能源近幾年發(fā)展迅速。為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，要求學生根據對國內外能源的現狀及發(fā)展趨勢，查閱有關文獻，自定題目完成一篇課程小論文或專題調研報告。

4　提高課堂教學質量

能源化工課程包含的內容比較豐富，我們開發(fā)了一套能源化工多媒體教學課件，課堂授課采用多媒體加黑板板書的方法。多媒體不僅可以展現重點、難點內容及學習時應該注意事項等，還可以借助圖表表達各種數據或數據對比，可以借助圖片、照片形式表達現場狀況、工藝流程圖及設備圖等，部分工藝流程圖以二維動畫表達；為了更好地展現某種能源生產或加工利用的實際效果，我們借助參觀實習或考察的機會制作或通過網絡查找一些視頻，通過觀看視頻提高學生對能源化工的感性認識，并激發(fā)學生的學習興趣；課堂上在采用多媒體教學的同時，加上適當的板書，以提高課堂教學效果[8-9]。

例如，在講到頁巖氣及其開采過程時，利用圖片表達頁巖氣在地層所處中的位置及存在狀態(tài)、頁巖氣開采的過程和場面(如牟頁1井)等。在講到固體煤氣化的固定床間歇式氣化爐(UGI氣化爐)時，利用二維動畫流程圖形象地表達出利用UGI氣化爐制半水煤氣時五個階段的流程走向。在講到原油常減壓蒸餾工藝時，借助實習時拍攝的視頻播放，從“原油儲罐→換熱網絡→脫鹽脫水→初餾塔→常壓加熱爐→常壓蒸餾塔→減壓加熱爐→減壓蒸餾塔”生產出汽油、煤油、柴油、減壓餾分油等整個現場實際生產過程。通過觀看視頻，加深了學生對能源生產過程的認識，培養(yǎng)了學生理論聯系實際的能力，提高了學生的學習熱情和課堂教學效果。

5　實施啟發(fā)式教學模式，激發(fā)學習潛能

啟發(fā)式教學是指在課堂教學過程中從學生的實際出發(fā)，教師根據教學的基本特點和學生學習的客觀規(guī)律，采用各種方式設置恰如其分的問題情境，以此來調動學生學習的主動性、積極性，并啟發(fā)其思維能力，克服學生被動學習的一種先進的教學指導思想[10-11]。在能源化工的教學實踐中，為了克服學生被動學習的弊端，激發(fā)學生的學習潛能，提高學生的學習興趣和工程意識，實施了啟發(fā)式教學模式。

實施啟發(fā)式教學模式的具體做法是：教師在備課過程中根據不同章節(jié)、不同內容課程的特點，把每一節(jié)課都設置若干個(通常是2～5個)問題情境，在講課過程中呈現給學生，學生通過思考、推理或課下查閱相關資料，然后在課堂上采用討論、提問、搶答、小組發(fā)言等形式最終找到正確答案。例如講到石油化工中的催化裂化一節(jié)時，設定的問題情境有“根據你掌握的知識內容，催化裂化的催化劑可能有哪些？”、“催化裂化工藝流程中涉及了哪些化工單元操作過程？”、“催化裂化裝置生產的汽油，能否直接作為國Ⅳ標準的商品汽油使用？如果不能，你認為采取哪些方案可以使該汽油達到國Ⅳ汽油的要求？”。

6　結束語

能源化工教學大綱和多媒體教學課件已在2012和2013級化學工程與工藝及應用化學專業(yè)的教學實踐中試用，結果表明：能源化工教學課件的課堂教學信息量較為豐富，學生對本課程的學習興趣較濃厚，課堂教學氣氛良好，學生對典型能源的生產及加工原理、工藝流程及特點、關鍵設備的結構及特點等理解和掌握得較為牢固。

能源化工課程包含常規(guī)能源和新能源，在新常態(tài)、短學時教學的特定環(huán)境下，下一步的教學目標是進一步完善多媒體教學課件，采用新型的慕課(MOOC)和翻轉課堂等先進教學模式提高教學質量。只要專業(yè)課教師不斷地提高自身的知識素養(yǎng)，大膽進行教學創(chuàng)新，積極開展教書育人，工科專業(yè)課的教學質量將會持續(xù)提高，培養(yǎng)出的大學生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力將會越來越高。

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2016-07-28

河南大學第十五批校級教學改革研究資助項目(20150067)；河南大學研究生教育綜合改革項目(Y1411001)。

馬新起(1963-)，男，教授，從事化工方面教學與科研工作，E-mail：mxq3188@163.com；聯系人：郭泉輝(1972-)，男，副教授，電話：0371-23881589。

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1003-3467(2016)10-0057-03