新工科背景下化产工艺学的教学与实践*

凌 强，雷 昭，柯清平，赵志刚，谢瑞伦，刘祥春，张 宁，崔 平

(安徽工业大学化学与化工学院，安徽 马鞍山 243002)

化产工艺学作为化工工程与工艺专业煤化工专业方向的专业必修课，该课程与煤加工工艺学、炼焦学组成煤化工领域的专业基础知识。课程主要讲授焦炉煤气的基本性质、组成、产率，煤气净化和化学产品回收工艺方法、原理、主要设备和流程以及煤气净化工艺系统及流程的组织方法。通过课程学习，学生可从中获得焦化产品回收、深度加工、煤气净化的基本生产理论，获得工艺计算的基本方法和从事课程设计和科研的基本技能，培养工艺思维意识，为以后从事本专业工作打下基础。

随着智能技术、互联网技术、新能源和新材料等技术的不断创新研发，智能化、信息化时代的到来，带动和促进了新型专业的产生，同时也促进了传统专业的改造和更新。2018年6月9日教育部在北京召开新工科研究与实践专家组成立暨第一次工作会议，全面启动、系统部署新工科建设，审议通过《新工科研究与实践项目指南》又称“北京指南”，提出新工科建设指导意见。新工科建设注重人才的全面发展和多学科的交叉融合，尤其是对信息技术与工业发展的结合更为注重，“交叉融合、智能化、科技化”的新工科发展理念和建设需求，将人们对传统工科的思维定势和局限性认识打破[1-2]。在这样的“新工科”背景下，新技术、新工艺的不断进步和发展，其与传统专业结合势必使得化学工程与工艺专业教学内容发生变化，从而使得学生教育和专业人才培养方式和方法发生持续改变。例如焦炉机车无人化智能化、上升管余热回收、无烟装煤、焦化烟气脱硫脱硝等新技术在煤化工领域的应用，使得煤气的组成和净化工艺、工艺单元流程、监测和控制等均发生一定的变化，原有的化产工艺学的教学内容相对存在不足。此外，网络教学、视屏教学、“MOOC慕课”等教学新方式的出现，也使得传统的教育教学方式发生转变[3]。因此，需要对化产工艺学的教学内容和方式重新进行设计和实践从而满足新时代下教学培养的基本要求，在传授专业基础知识的同时，引入专业领域的新知识和新问题，注重学科交叉性，改变课程内容知识落后、观念滞后的问题，结合信息化、智能化的多种教育方法使人才培养、知识更新具有超期性，从而拓展学生知识面，提高综合能力和素质。

1 协作教学模式的教学理念与价值

协作教学理念是构建在教师团队或搭档合作教学基础上，通过教学中相互协调、学习、沟通、完善，教学全过程不断完善、改进的理念。将个性化教学和教师团队的协作教学相结合，考虑学生个体的特点，从而实施多样化教学方式，完成教学计划，达到教学目标。并且，通过教师间协作教学、共同设计、资源共享和交流等提升教学协作精神和团队意识，进一步提高教师个体的教学技巧和能力。在协作教学模式中，通过从传授知识为主的教学理念向解决问题为主的教学理念的转变，抓住学生的心理，引导学生进入学习状态。相对于传统教学模式，协作教学模式下教学实施的关键在于如何调动学习积极性，使学生主动参与建构任务驱动教学模式。其主要特征在于教师与学生，学生与学生，教师与教师间的互动增加，教学形式多样性增强[4-5]。

在新工科背景下，协作教学模式的特性对学生工程专业知识的积累、思维的创新、理论与实践的结合、沟通能力改善和团队合作精神等方面具有积极作用。一方面，教师团队或搭档合作教学，多学科交叉互补使得课堂所传授的专业知识面更加广泛、更加丰富。通过设计教学环节利用板书、PPT课件、网络教学、视屏教学、“MOOC慕课”等多元化教学手段从视听感观、语言和肢体表达等方面加深学生对于所教授知识的印象，提升课堂教学效果。另一方面，教学过程中的互动将专业理论知识和实践联系紧密。让学生在实践中运用已有的知识、技能，获得新知识，锻炼并提高技能。让学生在掌握课程的基本理论知识的同时，可以根据自己的兴趣对某一部分内容深入体验，既满足学生个性化的发展需要，又能为创新人才成长提供必要空间，使学生进一步培养具备解决工程实际问题的创新能力和思维能力。

2 新工科背景下教学内容的整体优化

针对新工科背景下培养目标和培养标准的要求，对课程体系和教学内容进行优化，应该将校内课程和企业需求相互联系，专业基础知识和新时代下专业新技术、知识相结合，制定新课程体系与课时分配及教学大纲，将培养标准所列出对知识、素质、能力要求，落实到具体的教学环节。新工科背景下化学工程与工艺专业化产工艺学教学内容优化所面临的关键问题是在新知识、新技术的更新及其与专业基础知识间的平衡、课程教学中合作学习模式和自主学习模式结合学习的实施以及合理的专业课题选题。

(1)新知识、新技术的更新及其与专业基础知识间的平衡

以满足工程教育专业认证的教学培养的基本要求为基础平衡点，在传授化工专业基础知识的同时，引入专业领域的新知识和新问题，改变课程内容知识落后、观念滞后的问题，使人才培养、知识更新具有超期性，从而拓展学生知识面，提高综合能力和素质，培养出具备解决工程综合问题能力和实践创新能力的工程技术人才。

(2)合作学习模式和自主学习模式结合学习的实施

以学生为中心，建立学生自主学习模式——由“被动听”变成“主动学”。加大学生自主学习的力度——由“要我做什么”变成“我要做什么”。推行学生合作学习的制度——由“个人行为”变成“合作行为”。

(3)合理的专业课题选题

结合化学工程与工艺专业基础知识和当前国内外煤化工的新技术、新理论和发现，制定符合新工科背景下的化产工艺学专业课，确保课程总学时数和课程内容在符合工程教育专业认证要求的基础上，增加对于新技术知识的选题，促进学生创新思维的形成和观念的提升。

因此，在教学内容整体优化过程中需要充分考虑上述问题制定教学方案，增加介绍对口企业引进国外智能化新技术、新设备及其新问题、新趋势的教学内容，如焦炉机车无人化技术、无烟装煤技术、烟气低温脱硫脱硝技术等开阔学生视野。增加课程中专业基础知识和前言热点技术和问题的引入。采取“互联网+教育”的教学新方式结合传统教育教学方法，通过视频教学、网上辅导答疑、“MOOC慕课”等多种教学方式进行课程教学。从而为后续协作教学模式的实施，以及学生工程综合问题能力和实践创新能力的培养提供基础。

3 协作教学模式的实施方案构建与评价

协作教学的关键在于构建积极有效的教师教学和学生学习小组，并在互动合作中引人动态的评价系统，提高学生对于教学过程的参与程度。协作教学模式实施方案构建是合作学习模式和自主学习模式结合，以小组为学习单位，在化产工艺学基础知识的教学过程中，以煤化工专业所应用的邻域某一特定新技术为课题，引导学生针对性的对该课题所涉及的工艺、设备及其国内外文献知识进行总结、整理并作出简短报告，锻炼学生专业基础知识、国际文献查阅、分工合作、沟通的能力。在课程中改变考核和评价方式，将合作学习模式和自主学习模式下的课题文献整理、汇报作为部分成绩纳入课程考核，通过学生网上教学评价打分的方式，对“互联网+教育”的教学新模式教学形成教学评价和意见，在后续的教学过程中对化产工艺学的课程体系和教学内容进一步的优化。

具体从教学目标、教学资源、学生间协作学习、学生教师间、教师间协作活动几个方面开展。例如，在“煤气干法脱硫”这一章节中，由主教教师和助教教师在介绍氧化铁法、氧化锌法、活性炭法等传统干法脱硫的基础上，依据我校化工专业的特点，从脱硫工艺和催化剂设计两个不同方向，提出分子筛法、生物法等脱硫新技术工艺模拟与设计、有机硫催化分解及新型脱硫催化剂、纳米高效催化剂、石墨烯、单原子催化设计等前沿热点领域新的知识和问题。然后，将一个班级40人，通过自由组合6～8人分为一组，以提出的上述知识和问题为课题，每组选择一个课题，每位老师指导2～3组，进行小组为单位协作学习合作分工，学生在教师指导下围绕选择课题，浏览教材，查阅国内外文献，寻找问题答案。小组成员和教师间以多种方式如QQ、微信、定期会议等进行沟通协作，学习小组根据布置的主题问题，以会议讨论、头脑风暴、PPT讲述等的形式，交流、汇报对所选择课题的理解和认识。教师在指导过程中，一方面组织学生对所用到知识、规律、思想方法进行归纳、整理，并进行必要的补充和完善。另一方面，教师间通过课程教学和指导过程的沟通和交流，对协作教学过程中的出现的问题进行及时调整和解决。最后，由主教教师和助教教师参考学生网上教学评价结果和学生考试成绩变化，共同针对整个协作教学过程进行评价完善、持续改进教学质量和水平。

4 结 语

将协作教学模式引入化产工艺学的教学过程中可以极大限度提高教学的效率，促进新工科背景下学生专业基础知识的学习，为培养出具备解决工程综合问题能力和实践创新能力的工程技术人才打下基础。