基于实践能力培养的“化学反应工程”课程教学改革探索

王方阔，武 琦，李潇潇，董华泽，董雄辎

(合肥师范学院 化学与化学工程学院，安徽 合肥 230601)

“化学反应工程”属于化学工程与工艺专业本科生必修的专业核心课程，旨在培养学生能够从基础理论、工程设计和经济社会效益等多角度出发，综合考虑处理化学反应工程问题；同时可以进行反应器设计选型以及具备独立解决实际生产操作问题的能力。该课程以工业反应过程为研究对象，以掌握反应动力学基础知识、学会反应过程的优化和反应器的设计为主要教学目标。通常采用“课堂讲授+课后作业”的传统模式进行教学，学生能够较好地掌握基本理论并能够较好地运用所学知识去解题。然而，近年来随着新工科建设的逐步推进，全力探索形成工程教育的中国模式，助力实现高等教育强国这一战略目标。国内众多普通高校开始不断地探索专业建设新思路，而化工专业建设及其专业课程教学改革也受到相关专家学者的高度重视，其中“化学反应工程”课程教学团队注重探索教学内容改革[1-3]、教学模式改革[4-5]及考核模式改革[6]等，同时也在不断加强实践教学[7-8]、注重工程案例教学[9-10]。然而，在双能型课程教学团队、线上线下混合式教学新模式及工程实训实践等方面需要深入研究。为此，从教学现状实际出发，积极探索综合实践性课程教学体系建设，以不断提高学生的创新能力。

1 教学现状与存在问题分析

“化学反应工程”课程是在高等数学、物理化学、化工原理等先修课程的基础上开设，但是因为其讲授的反应动力学理论性较强，反应器设计分析及物料在反应器内流动情况较为抽象复杂，学生理解起来比较耗费时间和精力，学习过程中尤其对数学基础要求较高，再加之存在现有教学方式的固化，课前专业实践较少，授课教师往往缺乏工程经验、经历等众多影响因素。[6,9]该课程的教学考核结果及学生反馈情况往往不容乐观，较多学生对该课程的学习兴趣度不高、听课效率普遍偏低。调查研究发现其主要原因如下：

1.1 课程内容专业性强，难度大

该课程教学内容主要包括两个方面：化学反应动力学、反应器设计与分析。化学反应动力学主要是从微观角度研究化学反应的机理及动力学规律，内容抽象性较强；反应器的设计与分析更是要求学生从工程的角度出发，在将实验室中的微量和半微量反应搬到工厂车间中进行规模化批量生产时，要充分考虑其对反应器的类型、尺寸等方面的科学分析与合理设计，以达到工业生产的要求。同时，其教学内容与高等数学、线性代数及概率论、物理化学、物理学等学科密切联系，对学生的前期基础知识储备和专业知识积累都有较高要求，尤其是很多的公式推导和数学计算，对学生的数学基础要求较高。因此，该课程内容专业性强和难度大，给学生的学习带来很多困难。

1.2 学习专业基础薄弱，自主学习能力较差

一般来说，省属普通高校招收的化工专业学生，服从专业调剂比例较高，大多数学生认为所学专业并非自己的理想专业，相应专业基础知识较为薄弱，学习兴趣也会大大降低；还有部分同学并没有养成良好的自主学习习惯，学习主动性较差，很少有同学能够做到课前认真预习、带着问题听课、课后及时复习。课堂上经常见到很多同学带着干干净净的课本进教室，没有什么预习痕迹，这样一来，学生被动接受知识的“灌输”，对教学内容的消化理解就会备感吃力，显然，这样的教学效果与预期不符；也有部分同学在学期开始时学习态度较为端正，能够认真听课，但随着课程内容难度不断加大，注意力开始分散，逐渐发展为听课不够认真，希望能到期末“临时抱拂脚”，然而到临近期末时，才发现该课程内容确实有难度，短时间内很难突击复习。

1.3 传统教学方式难以满足学生的要求

对于该课程教学，教师考虑到内容难易程度及学生情况，在讲授内容上尽可能系统，在语言上尽可能通俗易懂，将一些专业术语和工程概念通过示例进行讲解，并结合实际生产案例，利用图片、视频等多媒体手段来吸引学生注意力，“试图”让自己的课堂更受到学生们的欢迎，但由于课程特点及教学实际，教学效果不太理想。

1.4 其他因素影响

当前普通高校化工专业大都存在缺乏高水平化工专业出身教师的情况，教师学历学术水平虽较高，但大多是从学校到学校，从实验室直接走上讲台，往往缺乏化工企业工作或研修经历；同时，学生培养方案中安排的化工见习时间段比较集中，企业见习效果一般，对企业生产过程临近不够深入，部分专业实习实训课程是设置在理论课程之后；此外，对于日常课程教学管理及教学改革研讨，往往只局限在担任该课程的少数教师之间进行，缺乏各门专业课程教师之间的互通互动。

2 课程教学改革探索

通过对教学实际及相关教研论文的研究分析,发现 “化学反应工程”课程教学质量受教师、学生及其他客观条件等多方面综合影响。为提高“化学反应工程”课程的教学效果，近年来，合肥师范学院从强化课程管理、教师如何教、学生怎样学及学习效果如何考核评定等方面开展教学改革探索，以强化该课程在专业知识体系形成和应用型专业人才综合能力培养中的重要地位和作用。

2.1 构建线上线下混合式教学模式

在“互联网+”、大数据等网络科技不断发展的背景下,大规模在线开放课程风靡全球，各高校都在积极推进在线课程建设，“慕课”资源库建设也为课程建设及课堂教学提供新思路，然而，单一的线上教学很难满足该课程的教学需求，需要构建线上线下混合式教学模式。在学校质量工程项目的支持下，该课程已在超星学习通平台建设线上资源库，首先按章节将教学内容梳理拆分成片段，录制成视频上传到网络平台，再收集一些相关的期刊杂志及企业生产图片、视频等资料上传到资料库， 然后将习题作业及答案上传到作业库， 在线考试题库也建设完成。已建成的线上课程资源库可供学生自主学习，并能够不受时间地点约束，与老师、同学在线上进行交流互动，针对学习中遇到的问题可以借助网络资源自行解决，很受学生欢迎。同时，根据学生线上学习的反馈及测试效果，不定期开展线下教学，就学生线上学习时存在的问题进行现场解答，深入讲解。通过近三年线上线下混合式教学探索，发现学生能够按要求完成学习任务，在线提问交流也不受“45分钟”限制，可以充分利用碎片时间，化零为整；线下教学中师生互动更多，学生带着问题进课堂，求解心切，往往能够非常认真地听课记笔记，班级考试平均成绩也比以往大大提高。

2.2 科学安排课程实践教学

该课程通常在大三下学期开设，在前期开设的化工实训课程“乙酸乙酯的工艺合成”中，学生可以在校内实践基地的中试生产线上分工段轮岗全流程进行生产操作；虚拟仿真课程可以通过计算机模拟操作“固定床反应器”和“管式反应器”生产过程操作；同时，把化工见习由原来的集中一周分散到多学期、多主题见习，如专门在“化学反应工程”开课学期安排一次到工厂参观釜式、列管式等反应器的结构型式、操作要求，可以让学生直观地见到实物，在理论学习时就能更加深入地理解消化学习内容。在专业素质拓展环节，每年春学期从大二、大三年级遴选专业基础较好的学生参加全国化工设计大赛，这些学生能够系统地学习化工过程设计分析，提前学习该课程的相关内容，在线上和线下互动交流时，他们能够起到很好的带头作用，也能激发其他学生的积极性。

2.3 优化“双能型”教学团队

俗话说“欲给学生一滴水，老师要求一桶水”，因此，授课教师的学识往往在很大程度上决定了其教学能力。但对于教好“化学反应工程”这门课，不仅要有知识的理论水平，还要有丰富的工程经验。为了充实教师的工程知识背景，授课教师可以利用寒暑假到相关企业开展专业实践研修，研修期间，授课教师与企业工程师一起参与技术设备改造、产品开发，通过阶段性研修学习，使教师系统了解化工生产过程，掌握各种反应器的操作方式及升级改造方案，教师再将这些知识技能带回课堂，可以让课程教学更加接近生产实际，教学内容更加生动有趣。

2.4 注重过程性考核评定

目前为止，各高校普遍采用的考核方式为考试结合平时成绩的综合评定，即总成绩=平时成绩(30%)+期末考试成绩(70%)。但只以一份试卷来评定学生的成绩，最终成绩或许只能够反映学生的理论知识学习水平，不能真实地反映学生实际理解能力、创新能力、解决问题能力和教学效果等。自开展混合式教学以来，加大了平时成绩的考核力度，将上课签到、课堂测验、发布问题及参与讨论，完成作业等环节按照10：30：30：30的百分比比例计入平时成绩，平时成绩与期末考试成绩按50：50百分比评定课程总成绩，同时，在制定方案采取实践型的考核模式，如采用反应工程分析、论文撰写等形式，可以充分培养学生的问题思考、交流讨论、语言表达等综合能力，强化过程性考核，更能够有效地提高该课程的“教”“学”效果。

2.5 加强课程建设与管理

课程建设与管理通常由授课教师完成，由于本专业班级较少，担任该课程教师人数较少，为便于加强课程管理，有效开展教研活动。成立了由专业负责人牵头的专业核心课程组，该课程纳入到课程组进行统一管理，主要以课程建设为平台，培养了两名青年教学骨干，系统制定五年课程建设规划，定期开展教研活动，集中组织考核试卷出题及阅卷工作，实现教考分离，正在编写适用于混合式教学的课程教材及习题集。

3 结语

新工课背景下的“化学反应工程”课程教学改革正在持续推进，近年来,虽然在教学方法、教学团队、专业综合实践及管理考核等环节开展了一些工作，课程资源库基本完善，混合式教学方法运行稳定，通过考核结果和学生反馈均反映该课程的教学改革成果明显。但仍然需要不断地探索和总结，需要管理者和授课教师进一步拓宽思维，使该课程的教学改革在创新中不断完善，能够真正培养出综合实践能力较强的应用型化工专业人才。