(北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

21世紀(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，知識(shí)成為最重要的生產(chǎn)力和生產(chǎn)要素，而創(chuàng)新知識(shí)是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的主要推動(dòng)力。因此，科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)已演變?yōu)榻逃母?jìng)爭(zhēng)。各個(gè)國(guó)家都把教育，尤其是高等教育置于優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略地位上[1]。在高等工科教育中，完善的知識(shí)體系框架包括基礎(chǔ)科學(xué)、工程科學(xué)、工程技術(shù)與設(shè)備認(rèn)知。而從自然科學(xué)到工程技術(shù)之間，必須有一個(gè)中間知識(shí)層次，這一中間知識(shí)層次的教育是通過(guò)技術(shù)基礎(chǔ)課程來(lái)承擔(dān)的[2]。而“化工原理”作為專業(yè)基礎(chǔ)課程在化工類專業(yè)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)中起著承前啟后、由理及工的“橋梁”作用。該課程的內(nèi)容所涉及的知識(shí)面廣、習(xí)題量多、計(jì)算量大，具有很強(qiáng)的工程性、實(shí)踐性和應(yīng)用性特點(diǎn)，其課程內(nèi)容涉及化工分離的各個(gè)單元操作，需要學(xué)生掌握在自然科學(xué)原理分析基礎(chǔ)上理解和解決實(shí)際工程問(wèn)題的方法，是培養(yǎng)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的重要載體。

近年來(lái)，逐漸興起的大學(xué)生課程競(jìng)賽正是以解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題為目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生利用基礎(chǔ)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。它對(duì)學(xué)生樹立創(chuàng)新觀念、提高專業(yè)技能運(yùn)用能力具有重要意義[3]。

一、北京地區(qū)高校“化工原理”課程競(jìng)賽的程序內(nèi)容

北京地區(qū)普通高等學(xué)?！盎ぴ怼闭n程競(jìng)賽是2010年由北京化工大學(xué)發(fā)起、中國(guó)化工學(xué)會(huì)化學(xué)工程專業(yè)委員會(huì)主辦、北京地區(qū)設(shè)有“化工原理”課程的普通高校參加的2年1次的區(qū)域性競(jìng)賽。前3屆競(jìng)賽由巴斯夫(中國(guó))有限公司冠名贊助，本屆(第4屆)競(jìng)賽由北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司冠名贊助，共有清華大學(xué)、北京化工大學(xué)、中國(guó)石油大學(xué)(北京)在內(nèi)的11所高校參加。

基于理論與實(shí)踐技能相結(jié)合的原則，本次“化工原理”課程競(jìng)賽分初賽和決賽2部分進(jìn)行。初賽筆試試卷由北京石油化工學(xué)院“化工原理”教學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)出題，考察范圍包括流體的流動(dòng)和輸送機(jī)械、傳熱、吸收、精餾(包括塔設(shè)備)4部分內(nèi)容，題型分為簡(jiǎn)答和計(jì)算2類。其中，計(jì)算題著重考察學(xué)生對(duì)“化工原理”課程基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況以及計(jì)算能力；簡(jiǎn)答題側(cè)重測(cè)驗(yàn)學(xué)生是否具備利用相關(guān)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力(例如，青藏鐵路建設(shè)過(guò)程中凍土問(wèn)題解決方案的理論依據(jù)、高速運(yùn)行的交通器周圍的氣體流動(dòng)狀況及所形成的安全隱患、夏/冬季節(jié)人體降低/保持溫度的傳熱理論依據(jù)等)。決賽是在北京石油化工學(xué)院清源校區(qū)舉辦，要求學(xué)生以小組(2人)為單位，在一天的規(guī)定時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并提交完整的設(shè)計(jì)報(bào)告和PPT答辯材料。決賽主要考查學(xué)生對(duì)于精餾操作的掌握情況、應(yīng)用理論知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力以及團(tuán)隊(duì)精神和創(chuàng)新能力。最終的決賽成績(jī)由答辯成績(jī)(40%)和設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)(60%)共同組成。

二、“化工原理”課程競(jìng)賽的參賽體會(huì)

“化工原理”課程是北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院為林產(chǎn)化學(xué)加工工程學(xué)科大二和大三學(xué)生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)生由基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)課程學(xué)習(xí)所接觸的第一門工程性質(zhì)的核心課程，在學(xué)生的工程、實(shí)踐及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)體系中占據(jù)十分重要的地位[4]。為了拓寬教學(xué)視野，加強(qiáng)與兄弟院校的交流，激發(fā)學(xué)生對(duì)該課程實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)的重視，“化工原理”課程教研組組織全院相關(guān)專業(yè)學(xué)生第一次參加了北京地區(qū)普通高?！盎ぴ怼闭n程競(jìng)賽。由于是第一次參加，在整個(gè)參與過(guò)程中，院、系領(lǐng)導(dǎo)十分關(guān)心競(jìng)賽進(jìn)程，相關(guān)教師也積極配合競(jìng)賽組織單位完成學(xué)生培訓(xùn)、校內(nèi)初賽、決賽學(xué)生選拔等工作。同時(shí)，2013—2014屆林產(chǎn)化學(xué)加工工程專業(yè)學(xué)生也積極參與，最終取得了集體二等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績(jī)，達(dá)到了預(yù)期效果。

北京林業(yè)大學(xué)“化工原理”課程教材分為上、下2冊(cè)，分別在第四、第五學(xué)期開設(shè)。此次競(jìng)賽處于大二學(xué)生僅完成“化工原理”課程上冊(cè)內(nèi)容的學(xué)習(xí)階段。大三學(xué)生完成全部課程學(xué)習(xí)及課程設(shè)計(jì)半年多的時(shí)間點(diǎn)。在初賽之前，該課程教研組的相關(guān)教師組織報(bào)名的大二學(xué)生自學(xué)了“化工原理”課程下冊(cè)中吸收和精餾章節(jié)的內(nèi)容，并根據(jù)上屆競(jìng)賽的初賽試題進(jìn)行了輔導(dǎo)。但是，從初賽成績(jī)來(lái)看，大三學(xué)生對(duì)競(jìng)賽涵蓋的4章節(jié)知識(shí)內(nèi)容掌握得更加牢固且有條理性。參加初賽筆試的30位學(xué)生中，僅有一位大二的學(xué)生進(jìn)入前10名，最終根據(jù)競(jìng)賽規(guī)則，北京林業(yè)大學(xué)選拔了4名學(xué)生參加決賽。

在初賽筆試過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)于設(shè)計(jì)型問(wèn)題的掌握要好于操作型問(wèn)題，運(yùn)用數(shù)學(xué)微積分工具進(jìn)行計(jì)算的能力急待提高，利用化工原理基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力欠缺。決賽題目涉及實(shí)際的化工分離問(wèn)題，它給學(xué)生留有足夠的創(chuàng)新思維空間和發(fā)揮才能的余地。在評(píng)審過(guò)程中，評(píng)委并不要求學(xué)生對(duì)題目做標(biāo)準(zhǔn)解答，而是更注重學(xué)生提交的設(shè)計(jì)方案的合理性、可行性、創(chuàng)新性以及討論的深度，同時(shí)考察學(xué)生之間的相互合作、對(duì)相關(guān)資料檢索以及流程方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和文字表達(dá)的能力。另外，連續(xù)2天的競(jìng)賽對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)意志和心理素質(zhì)也是一種鍛煉，不僅鍛煉了學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，而且還考察了學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題的創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)于發(fā)展學(xué)生思維能力、表達(dá)能力、實(shí)驗(yàn)操作技能和創(chuàng)造能力有很重要的作用。

三、以“化工原理”課程競(jìng)賽促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)啟示

(一)“化工原理”課程競(jìng)賽反映創(chuàng)新能力的基本要求

新型創(chuàng)新人才培養(yǎng)是新時(shí)期提高高等教育質(zhì)量的迫切要求，除了要達(dá)到教學(xué)基本要求外，對(duì)大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)非常重要，是當(dāng)前高校人才培養(yǎng)模式改革的重心所在。

1.科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)素養(yǎng)是人在處理與自然、社會(huì)的關(guān)系中應(yīng)該具備的知識(shí)、精神要素和實(shí)踐能力[5]。學(xué)生要學(xué)會(huì)科學(xué)地分析生產(chǎn)實(shí)際中的工程技術(shù)問(wèn)題，能運(yùn)用多維、發(fā)散式的思維方法分析問(wèn)題和客觀地表達(dá)自己的觀點(diǎn)，主動(dòng)地提出自己的目標(biāo)，并采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。同時(shí)，學(xué)生還需具有創(chuàng)新精神和質(zhì)疑的態(tài)度，具備協(xié)作、勤奮、求實(shí)的工作作風(fēng)。

2.知識(shí)結(jié)構(gòu)

在知識(shí)結(jié)構(gòu)方面，學(xué)生應(yīng)具有系統(tǒng)扎實(shí)的化工原理基礎(chǔ)知識(shí)，了解典型設(shè)備結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)，掌握設(shè)備選型等共性問(wèn)題的方法與技能。通過(guò)“化工原理”課程學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備從工程觀點(diǎn)出發(fā)多角度，尤其是經(jīng)濟(jì)角度，考慮、分析、解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力，并通過(guò)控制管理使具體的化工生產(chǎn)獲得最大限度的經(jīng)濟(jì)利益。

3.能力結(jié)構(gòu)

“化工原理”課程競(jìng)賽除了考察學(xué)生知識(shí)掌握的深度和廣度外，還重點(diǎn)考察了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這就需要學(xué)生在能力結(jié)構(gòu)方面不僅能夠分析現(xiàn)象，自主地查閱資料來(lái)補(bǔ)救所需的知識(shí)，具備較強(qiáng)的獲取、更新和拓展知識(shí)的能力，而且還能將化工設(shè)計(jì)基本理論與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，分析、解決與工程設(shè)計(jì)有關(guān)的問(wèn)題。另外，“化工原理”課程競(jìng)賽的評(píng)價(jià)一般采用答辯的形式，因此學(xué)生只有在語(yǔ)言表達(dá)、臨場(chǎng)應(yīng)變、心理素質(zhì)等方面做好充分的準(zhǔn)備，才能獲得評(píng)審教師的青睞和好評(píng)。

(二)“化工原理”課程競(jìng)賽促進(jìn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)

培養(yǎng)富有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才已經(jīng)成為當(dāng)前高校人才培養(yǎng)的普遍共識(shí)，這就需要以創(chuàng)新素質(zhì)和能力培養(yǎng)為目標(biāo)，創(chuàng)造有利于教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合及個(gè)性化學(xué)習(xí)的育人環(huán)境，其核心就是要廣泛深入地開展基于研究與創(chuàng)新的教學(xué)活動(dòng)。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神不是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的否定，更不是不要基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)，創(chuàng)新不是異想天開，新知識(shí)的發(fā)現(xiàn)是建立在扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)之上，運(yùn)用創(chuàng)造思維能力，通過(guò)艱苦的探索和努力才能獲得[6]。而“化工原理”課程競(jìng)賽恰恰就是學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)知識(shí)進(jìn)行重組，提出新思想的過(guò)程。因此，筆者認(rèn)為“化工原理”競(jìng)賽不僅提高了參賽學(xué)生分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提升了學(xué)生在知識(shí)、身體、心理和協(xié)作精神等方面的綜合素質(zhì)，而且還強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。與平時(shí)“化工原理”課程實(shí)驗(yàn)不同，“化工原理”課程競(jìng)賽要求學(xué)生能夠主動(dòng)查閱文獻(xiàn)資料、主動(dòng)分析問(wèn)題，并尋求解決問(wèn)題的辦法，這給學(xué)生帶來(lái)了榮譽(yù)感和挑戰(zhàn)性，是一種完全不同的收獲，促進(jìn)了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

(三)“化工原理”課程競(jìng)賽推動(dòng)教學(xué)的創(chuàng)新改革

“化工原理”課程競(jìng)賽的內(nèi)容涵蓋面廣、實(shí)用性強(qiáng)，體現(xiàn)了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求。它不僅對(duì)課程的理論教學(xué)提出了新的要求，而且也強(qiáng)調(diào)了實(shí)踐環(huán)節(jié)的作用，對(duì)“化工原理”課程教學(xué)的啟示是多方面的、有指導(dǎo)性的?！盎ぴ怼闭n程作為理論課與實(shí)踐環(huán)節(jié)的橋梁，內(nèi)容多與工程實(shí)際相關(guān)并包含操作設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)。但是，學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中并未接觸過(guò)生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其操作狀態(tài)缺乏直觀的認(rèn)識(shí)，對(duì)設(shè)備內(nèi)部復(fù)雜的熱量、質(zhì)量和動(dòng)量傳遞不理解，而“黑板加粉筆”的教學(xué)方法和手段很難解決這一理論與實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題，更難以滿足對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求。如果在“化工原理”課程教學(xué)中引入項(xiàng)目化教學(xué)方法，通過(guò)實(shí)際案例吸引學(xué)生的關(guān)注，并以課程競(jìng)賽的形式進(jìn)行考核，正好與提升學(xué)生創(chuàng)新能力的4個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)相符合，即完整的體系、合適的方法、主動(dòng)性實(shí)踐和超前性學(xué)習(xí)[7]。

首先，教師針對(duì)實(shí)際案例，采取專題討論、小組合作的方式啟發(fā)學(xué)生自學(xué)、互學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新能力與探索精神，使學(xué)生對(duì)完整的工藝流程有充分的了解，真正成為教學(xué)的主體。

其次，充分利用多媒體、網(wǎng)絡(luò)、化工仿真等現(xiàn)代化教學(xué)手段使抽象、枯燥的內(nèi)容形象化，把復(fù)雜的設(shè)備結(jié)構(gòu)、物質(zhì)狀態(tài)和傳遞現(xiàn)象直觀生動(dòng)地展現(xiàn)在學(xué)生面前，以合適的方法豐富教學(xué)內(nèi)容。

再次，將某些競(jìng)賽問(wèn)題與“化工原理”課程知識(shí)結(jié)合起來(lái)，重點(diǎn)采用案例教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生鉆研問(wèn)題和探究創(chuàng)新的興趣，幫助學(xué)生深入理解課程中的重點(diǎn)知識(shí)內(nèi)容，促使學(xué)生主動(dòng)性實(shí)踐。例如，在精餾單元操作過(guò)程中，塔板數(shù)、回流比、進(jìn)料位置、進(jìn)料熱狀況等參數(shù)的變化以及影響精餾分離效果的原因是一個(gè)較難理解的問(wèn)題，如果在理論解釋的基礎(chǔ)上借助“化工原理”課程競(jìng)賽所經(jīng)常使用的Aspen Plus軟件模擬精餾操作過(guò)程，讓學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)到這些參數(shù)究竟是怎樣對(duì)分離效果產(chǎn)生影響的，會(huì)使學(xué)生在深刻掌握基本知識(shí)的同時(shí)了解其在實(shí)際應(yīng)用中的情況。

最后，采用模擬競(jìng)賽的方式對(duì)學(xué)生的綜合能力進(jìn)行考核，并以“化工原理”課程答辯的形式考察學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的靈活掌握情況。另外，在綜合能力考核時(shí)，還可以引用一些實(shí)際工程問(wèn)題，目的是鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)、超前的學(xué)習(xí)。

總之，“化工原理”課程競(jìng)賽為各參賽院校提供了一個(gè)交流的平臺(tái)，增進(jìn)了彼此間的聯(lián)系，對(duì)各高校人才培養(yǎng)、課程教學(xué)改革起到了一定的導(dǎo)向作用。我校作為首次參加的高校，通過(guò)完整地參與初賽組織、參賽學(xué)生培訓(xùn)、決賽階段評(píng)審等環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)到了各高校在課程設(shè)置、教學(xué)改革思想、課程實(shí)踐建設(shè)等方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，找到了自身發(fā)展的短板和不足，明確了今后教學(xué)改革的方向。雖然我校獲得團(tuán)體二等獎(jiǎng)的成績(jī)，但是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、工程應(yīng)用等教學(xué)內(nèi)容上仍存在諸多薄弱環(huán)節(jié)，尤其是實(shí)踐課程的相關(guān)教學(xué)設(shè)備需要及時(shí)更新，同時(shí)要積極引導(dǎo)學(xué)生參與到研究型教學(xué)中，以滿足對(duì)其創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求。

通過(guò)此次參加北京地區(qū)普通高校“化工原理”課程競(jìng)賽，筆者充分認(rèn)識(shí)到了課程競(jìng)賽在培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神、創(chuàng)新能力方面的促進(jìn)作用。因此，筆者將依此推進(jìn)我校材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院“化工原理”課程教學(xué)體系的改革，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才，使我校林產(chǎn)化工專業(yè)發(fā)展成為全國(guó)具有一定影響力的特色專業(yè)。

資助項(xiàng)目：北京林業(yè)大學(xué)2016年度校級(jí)教學(xué)改革研究項(xiàng)目——基于項(xiàng)目化教學(xué)的“化工原理”課程體系的優(yōu)化與改革研究，項(xiàng)目編號(hào)BJFU2016JG025。

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