陳鑫，董亮亮，涂國(guó)云，張春芳，白云翔

江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院，江蘇 無錫 214122

高等教育發(fā)展水平是一個(gè)國(guó)家發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦?biāo)志。習(xí)近平總書記指出[1]，“我們對(duì)高等教育的需要比以往任何時(shí)候都更加迫切，對(duì)科學(xué)知識(shí)和卓越人才的渴求比以往任何時(shí)候都更加強(qiáng)烈。”人才的競(jìng)爭(zhēng)在當(dāng)前新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革中的重要性愈加凸顯，為此，教育部相繼印發(fā)了《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》等文件，決定實(shí)施“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0，即新工科建設(shè)，旨在培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、工程實(shí)踐能力和高素質(zhì)的交叉復(fù)合型科技人才[2,3]。

化工原理實(shí)驗(yàn)是化學(xué)化工類專業(yè)人才培養(yǎng)中一門重要的基礎(chǔ)核心課程，是化工原理從基本理論走向工程實(shí)踐的橋梁，不僅能夠加深學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解，還可以培養(yǎng)學(xué)生的工程概念和工程意識(shí)[4]。然而，隨著新工科建設(shè)的提出，現(xiàn)有的化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式和方法已難以滿足化工卓越人才培養(yǎng)的要求。因此，在化工卓越人才培養(yǎng)視域下，積極探索全新的化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式，是推動(dòng)化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)向縱深發(fā)展的必經(jīng)之路。

本文結(jié)合化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)，著眼于課程內(nèi)涵建設(shè)，以成果導(dǎo)向教育理念(outcomes-based education，OBE)為指導(dǎo)，提出“四強(qiáng)”化工卓越人才培養(yǎng)理念，以科研創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力、社會(huì)責(zé)任感和國(guó)際化視野4個(gè)方面能力的培養(yǎng)為核心，從課程教材、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、虛擬仿真、實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽、課程思政等多個(gè)維度進(jìn)行化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革，形成系統(tǒng)性的化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)新體系。

1 化工原理實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)狀

化工原理實(shí)驗(yàn)是一門以化工單元操作和設(shè)備為主的實(shí)踐性課程，旨在通過實(shí)驗(yàn)加深和鞏固學(xué)生對(duì)化工單元操作基本原理、計(jì)算方法等的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生的溝通、協(xié)作及動(dòng)手能力。隨著化工卓越人才培養(yǎng)計(jì)劃的深入實(shí)施，現(xiàn)有的化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)日益凸顯出其不足之處，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1) 教學(xué)體系有待進(jìn)一步優(yōu)化。

目前的化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)仍普遍存在“滿堂灌”“填鴨式”的教學(xué)模式，導(dǎo)致師生之間缺乏互動(dòng)，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，從而制約了教學(xué)質(zhì)量的提高[5]。現(xiàn)行的高校評(píng)價(jià)體系也使得大多數(shù)工科教師普遍存在“重科研輕教學(xué)”的現(xiàn)象，教學(xué)過程中往往“照本宣科”，課程內(nèi)容陳舊，不注重對(duì)最新科技進(jìn)展和成果的講解，缺乏對(duì)教學(xué)方法和內(nèi)容創(chuàng)新的動(dòng)力。同時(shí)，我?；ぴ韺?shí)驗(yàn)雖然在常規(guī)實(shí)驗(yàn)方面已給予了學(xué)生動(dòng)手及合作能力的培養(yǎng)，但在化工基礎(chǔ)安全及大型實(shí)訓(xùn)方面仍存在缺失，難以有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、工程應(yīng)用能力和獨(dú)立思考能力，教學(xué)體系有待優(yōu)化。

(2) 課程思政元素有待深掘。

目前，在校大學(xué)生基本都是00后，自理能力較差，缺乏團(tuán)隊(duì)意識(shí)。絕大部分學(xué)生只注重專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能的學(xué)習(xí)，對(duì)思想政治教育的重要性認(rèn)識(shí)不足；特別是近年來全球化國(guó)際化進(jìn)程不斷加速，西方國(guó)家的一些生活方式和價(jià)值觀已經(jīng)滲透到了學(xué)校，導(dǎo)致部分學(xué)生的價(jià)值取向發(fā)生扭曲，理想信念有所缺失[6,7]?；ぴ韺?shí)驗(yàn)雖是一門實(shí)驗(yàn)課程，但其中也蘊(yùn)含了豐富的課程思政。我校教師在授課過程中很少能夠根據(jù)課程內(nèi)容與思政教育相關(guān)聯(lián)，實(shí)踐教學(xué)的育人功能未能得到充分發(fā)揮，難以與其他課程協(xié)同實(shí)現(xiàn)全方位育人。

(3) 國(guó)際化視野有待拓寬。

培養(yǎng)具有全球意識(shí)、跨文化交流、通曉國(guó)際規(guī)則、參與國(guó)際合作競(jìng)爭(zhēng)的卓越人才是中國(guó)經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中突出對(duì)單元操作基本知識(shí)的熟練掌握和靈活應(yīng)用，但在全球經(jīng)濟(jì)一體化趨勢(shì)下，對(duì)卓越人才培養(yǎng)應(yīng)具備的國(guó)際視野和跨文化交流能力的培養(yǎng)略顯不足，專任教師對(duì)國(guó)際化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念認(rèn)識(shí)不夠深入。

2 化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革實(shí)踐

針對(duì)上述問題，江南大學(xué)的化工類專業(yè)從實(shí)驗(yàn)教學(xué)、虛擬仿真、課程思政和國(guó)際化視野等方面開展化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革，突出“四強(qiáng)”化工卓越人才培養(yǎng)理念，積極探索全新的教學(xué)模式與體系，著力提升學(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力。具體改革舉措如圖1所示。

圖1 “四強(qiáng)”化工卓越人才培養(yǎng)理念

2.1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提高學(xué)生科研創(chuàng)新能力

OBE教育理念注重強(qiáng)調(diào)學(xué)生的“學(xué)”而非教師的“教”，教學(xué)過程中更加突出學(xué)生的主體地位，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性[8]。江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院在承擔(dān)了全校幾乎所有化工相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合OBE教育理念，根據(jù)不同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)開設(shè)了“個(gè)性化”實(shí)驗(yàn)。為適應(yīng)“現(xiàn)代分離技術(shù)”等創(chuàng)新性課程的需要，建立較為完整且具有專業(yè)針對(duì)性的膜分離實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，涵蓋本校各工科專業(yè)，開展發(fā)酵液、酶及蛋白等分離，物料、果汁、天然藥物及活性物提取、廢水資源化處理等與各專業(yè)密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容；為強(qiáng)化非均相物系分離教學(xué)效果與工程能力培養(yǎng)，在原有箱式干燥器的基礎(chǔ)上增設(shè)流化床干燥器，主要為我校生物工程和食品工程學(xué)科學(xué)生提供產(chǎn)品干燥過程的實(shí)驗(yàn)研究方法鍛煉的平臺(tái)；基于天然物質(zhì)萃取教學(xué)與研究的需要，增設(shè)連續(xù)萃取和轉(zhuǎn)盤萃取兩種實(shí)驗(yàn)裝置，用于制藥和食品專業(yè)中的天然藥物提取、食品添加劑分離等，使教學(xué)更貼近于本校專業(yè)特色。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案與設(shè)備的精心設(shè)計(jì)，能夠滿足課題試驗(yàn)方案、數(shù)據(jù)采集、結(jié)果分析等要求的關(guān)鍵元素，提高了學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)滿足本科教學(xué)的同時(shí)，也適應(yīng)研究生“現(xiàn)代分離技術(shù)”“化工專題”等課程學(xué)習(xí)與課題研究的需要，構(gòu)建本科教學(xué)與研究生培養(yǎng)直通式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。

目前我?；ぴ韺?shí)驗(yàn)裝置已向全校本科生課外研究及畢業(yè)論文研究開放，近幾年學(xué)生利用教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行開放性的科學(xué)研究，僅在膜分離方面就獲得國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃(大創(chuàng))項(xiàng)目2項(xiàng)，校級(jí)大創(chuàng)項(xiàng)目2項(xiàng)，以及1項(xiàng)已授權(quán)的發(fā)明專利。同時(shí)在大學(xué)生化工原理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽及大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽中屢屢獲獎(jiǎng)(圖2)。

圖2 發(fā)明專利及獲獎(jiǎng)證書

2.2 建立仿真實(shí)驗(yàn)體系，增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力

OBE教育理念注重學(xué)生的學(xué)習(xí)效果與體驗(yàn)。我?；ぴ韺?shí)驗(yàn)室目前開設(shè)了流體流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)、離心泵性能曲線測(cè)定、恒壓過濾常數(shù)測(cè)定、換熱器傳熱系數(shù)測(cè)定、蒸發(fā)傳熱系數(shù)測(cè)定、精餾塔全塔效率測(cè)定、吸收系數(shù)測(cè)定、萃取率測(cè)定、干燥速率曲線測(cè)定、膜分離通量曲線測(cè)定等實(shí)驗(yàn)，還有離心泵氣蝕及固體流態(tài)化等選做實(shí)驗(yàn)，同時(shí)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的臺(tái)套數(shù)基本都保證在8臺(tái)，學(xué)生在做這些實(shí)驗(yàn)時(shí)動(dòng)手能力以及協(xié)同合作能力可以得到很好的培養(yǎng)，但這對(duì)于化工類學(xué)生還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

學(xué)院圍繞化工卓越人才培養(yǎng)的需要，建立了新型的仿真實(shí)驗(yàn)體系(圖3)。通過實(shí)驗(yàn)設(shè)備構(gòu)造拆解展示、實(shí)驗(yàn)過程演示、在線操作模擬、工廠實(shí)習(xí)模擬、突發(fā)問題分析與排除等環(huán)節(jié)，展現(xiàn)逼真的實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及工廠實(shí)際場(chǎng)景，通過人機(jī)交互活動(dòng)達(dá)到輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，形成了“預(yù)習(xí)–仿真–操作–報(bào)告”四位一體、“課內(nèi)–課外”相互補(bǔ)充的化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，培養(yǎng)了學(xué)生處理突發(fā)問題的能力，增強(qiáng)了學(xué)生的安全意識(shí)和自救能力。

圖3 化工原理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)

2.3 將課程思政引入教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感

新形勢(shì)下，對(duì)大學(xué)生進(jìn)行思想政治教育必須貫穿于每一門課程之中，構(gòu)建全學(xué)科、全方位、全時(shí)段的思想政治教育新模式。我院目前不僅開設(shè)專門的思政課程，也要求每門課程融入思政教育。對(duì)于化工原理實(shí)驗(yàn)課程(表1)，我們一方面在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用辯證唯物主義觀點(diǎn)和科學(xué)方法考查、分析和處理工程實(shí)際問題；另一方面，采用隱性滲透式、課堂討論式、啟發(fā)式等教學(xué)模式，將家國(guó)情懷、愛國(guó)主義、理想塑造、科學(xué)精神、工程倫理等育人德育元素融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，寓德于教，培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的社會(huì)主義核心價(jià)值觀。

表1 化工原理實(shí)驗(yàn)課程中的思政元素

2.4 打造雙語課程教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的國(guó)際化視野

“一帶一路”國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的提出對(duì)人才培養(yǎng)提出了新的要求，尤其是對(duì)具有國(guó)際視野的外向型各類工程人才的需求變得日益迫切。同時(shí)，教育部的“新工科”建設(shè)也把培養(yǎng)具有國(guó)際視野的卓越工程技術(shù)人才作為工程教育改革的一項(xiàng)重要措施。為此，我校增加了化工原理的英語教學(xué)，讓學(xué)生掌握化工原理方面的專業(yè)英語詞匯；90%以上的化工原理實(shí)驗(yàn)課程教師具有海外訪學(xué)經(jīng)歷，實(shí)現(xiàn)師資國(guó)際化；實(shí)驗(yàn)課程的任課教師邀請(qǐng)海外知名專家到學(xué)校進(jìn)行工程方向的學(xué)術(shù)交流，讓學(xué)生了解到國(guó)際前沿的化工技術(shù)；修訂實(shí)驗(yàn)的教學(xué)大綱及課程評(píng)價(jià)方法，滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證的國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)；借鑒國(guó)外的先進(jìn)教育方式和成熟教學(xué)案例，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容；將國(guó)外教材作為補(bǔ)充教材，開拓學(xué)生的國(guó)際化視野。

3 結(jié)語

“新工科”建設(shè)是深化我國(guó)高等工程教育改革的一次戰(zhàn)略機(jī)遇，也為化工卓越人才培養(yǎng)指明了新方向。我?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)于2017年通過中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證，這既是對(duì)我校工程教育質(zhì)量的肯定，同時(shí)也對(duì)我校工程人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。因此，我校在化工卓越人才培養(yǎng)視域下重新審視化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，通過教學(xué)體系優(yōu)化、課程思政導(dǎo)入、雙語課程教學(xué)等措施，對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行多維度改革。通過上述改革與探索，構(gòu)建以“四強(qiáng)”化工卓越人才培養(yǎng)為核心的化工原理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)新體系，有效地提升實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力、社會(huì)責(zé)任感和國(guó)際化視野的全面提升，進(jìn)而支撐卓越工程人才的培養(yǎng)。