赵天翔,邹启庄
(贵州省绿色化工与清洁能源技术重点实验室,贵州大学化学与化工学院,贵州 贵阳 550025)
化工技术经济贯穿整个化学工业过程,是化工生产追求经济收益最大化的强有力工具。为了培养兼具工程和经济思维的新型化工人才,将《化工技术经济》课程学以致用具有重要的意义。然而,目前对该课程的学习,学生普遍不够重视,甚至不感兴趣,学习积极性较低。在教师方面,往往实践经验匮乏,授课方式墨守成规,多以理论知识为本位的授课形式,忽略了“工学结合,工学一体化”的教学理念。为了解决上述问题,本文在“双一流”学科建设背景下,就化工类专业的《化工技术经济》课程教学改进进行探讨。
化工技术经济学起源于化学工业生产实践,是一门包含化工技术与经济学的实用型学科,具有实践性和综合性的特点。尽管《化工技术经济》课程作为化工类专业选修课,但学习化工技术经济学仍有重要的意义。该课程的教学目标可以培养学生的经济视野和思维,着重于如何运用经济视野和思维来解决化工生产中各种实际问题,提高化工过程以及设备、能源、资源的利用率以及整体的经济效益[1]。
化工技术经济课程教学目前存在诸多问题,主要体现在课堂教学还是以传统的单一教学模式为主,即以教师讲授为主,学生被动听讲,缺乏实践应用,学生难以深刻体会学习该课程的应用价值,学生的学习兴趣不高,学生课堂参与度低,学习自主性差,很难建立自己的知识体系,从而导致所学知识分散[2]。与此同时,由于该课程的教学主要以教材的内容为主,理论性较强,并且教材中对解决实际工程问题的案例较少,缺乏实践应用,理论与实践联系不够紧密,导致学生无法完全掌握课程内容,缺乏独立思考能力,无法将所学知识用于实践应用。事实上,工程学科的目的是为了实践应用,而化工技术经济课程的教学目的是使学生能够应用工程、经济及管理知识,解决实际工程问题,从而适应经济社会的发展[3]。
《化工技术经济》课程教学可采用“工学结合,工学一体化”的教学模式。课程涉及知识面广,故要求授课教师熟悉化工生产工艺、化工生产管理、工程经济管理、企业经济管理以及税法、财会等相关学科知识。因此,加强师资队伍建设,可邀请既懂技术,又懂经济的专家培训专任教师,通过实际的项目培训与参与,提高授课教师的工程实践能力。
高质量的教材是培养高素质人才的重要基础之一。教材的选择或编写要以教学改革的精神为指导,以教学大纲、课程的性质和培养目标为准则,紧密结合当前化工行业的特点,系统介绍化工技术经济分析的基本理论和解决化工生产中实际问题的方法。特别地,教学内容上引入化工领域的前沿科技,扩大学生的知识面,激发学生的学习兴趣。对此,我们选用了宋航等编写的第三版《化工技术经济》为教材,并在本科生的第四个学期开设该课程。
教学实施方法是教师将专业知识传授学生过程中最关键的环节。因此,要求教师备课时要明确课程教学顺序、教学内容、教学方法、教学目的和学生学习知识的情况。教师通过课前的精心备课,课上得当的教学方法,才能高效地引导学生学习,激发学生的兴趣和提高学生学习的积极性。在课程教学顺序上,首先用绪论引入学习化工技术经济学的目的和意义;然后精讲课程的基本概念、原理和方法;最后将理论知识与案例结合,着重于可行性研究、技术创新与改造、以及生产管理分析等内容的学习[4-5]。
首先,绪论讲解可以激发学生的学习兴趣和积极性,而明确课程的必要性是提高教学质量的前提。学生是学习的主体,激发他们的学习兴趣和积极性,让学习取得事半功倍的效果。在绪论教学上,教学素材源于教材,但又要超出教材,加入最新的前沿科技或案例。尤其地,客观性的素材,可以让学生认识到课程的重要性,由此提高学生的学习兴趣和积极性,使学生自觉的由“要我学”转变成“我要学”。
其次,在学习化工技术经济学的基本概念、原理和方法时,利用角色转换体会教学方法,即由传统的老师向学生单向传授知识的教学模式,转变成以学生为中心的“半自助”教学模式[6]。比如学生间的分组协作,选择某一个知识点以PPT形式讲解,增强师生间、学生与学生间的学习互动,活跃课堂气氛,这样既可以提高学生的综合素质和课堂教学的参与度,又可以提高学生学习的兴趣和积极性。在教学过程中,遇到计算量大且难懂的知识点时,老师除了引用教材中的例子,也可以引入买房,买车等贴近日常生活的例子,这样更有助于学生了解和掌握现金流量、成本、费用等基本经济学原理和经济评价方法。
再者,在介绍化工技术经济学的具体应用时,纯粹的理论讲解枯燥乏味,教学效果较差。进行案例教学将会更加具体生动,尤其是引入工程实践中具体的实际案例,这就要求专任教师拥有丰富的工程实践经验。同样按照“半自助”教学模式,老师利用案例教学法,课前给学生指定案例,案例的选择上须具有目的性、真实性、典型性、实用性和参与性[7]。通过小组协作收集整合相关案例资料,及时引导学生撰写案例分析报告,讨论报告的优点与不足。此外,及时总结案例教学的方法,不断探索和推广适用于化工技术经济课程的成功案例,推进案例教学法的应用和发展。总之,利用案例教学法,可以极大的激发学生的学习兴趣和积极性,更有利于学生团队精神和创新竞争意识的形成,同时培养学生的逻辑思维能力。
最后,还应该重视计算机Excel软件的应用。在教学过程中发现,学生对运用计算机解决化工技术经济计算问题还不熟悉,尤其不会使用Excel相关的函数和公式。Excel是Microsoft办公软件的重要组成部分,能进行各种数据处理、分析和辅助决策等,并能根据需要输出各种数据图形。利用Excel强大的数据表格处理功能和函数功能,可以实现对化工技术经济计算问题中的观测数据的快速处理,既准确又方便。现在越来越多的单位要求毕业生精通Excel。因此,教师讲课时应抛砖引玉,做好示例,在讲授固定资产折旧、单因素与多因素分析、资金等效值计算、量本利分析、移动平均法、指数平滑法、回归分析,净现值,内部收益率等,可以采用Excel进行求解,加强学生计算机处理能力,学会运用计算机解决化工技术经济计算问题。例如,计算资金等效值时,运用Excel财务函数中PMT、PV、FV三个函数就可计算有关资金等效值[8]。因此,教师在讲授时必须详细地介绍PMT、PV、FV三个函数的定义、使用条件和意义,让学生们深刻学习这些知识。
竞赛是检验教学效果的重要手段之一,同时也是衡量高校教学质量的重要标准。“以练促学,以学促赛,以赛促教”,可有效提高学生学习积极性和创新精神,促进学生理论联系实践的能力[9]。学生在参与化工设计竞赛的过程中,有利于培养学生创新、实践、分析问题和解决问题等多方面的能力,以及团队协作精神[10]。化学设计竞赛不仅要求参赛学生完成设计作品的书面文件,还要求学生现场进行PPT答辩。因此,学生需要具备制作PPT的能力和灵活的口头表达能力。通过课堂来训练学生制作PPT能力和口头表达能力,为参加竞赛奠定基础,同时也为课程改革带来了源动力。此外,化工设计竞赛可以成为企业与高校连接的桥梁,企业通过化工设计竞赛对高校的支持,高校通过化工设计竞赛对企业的回报,师生们有更多的机会走出校园,企业也将获得更丰富的高校资源[11]。
我国针对大学生的化工设计竞赛种类较多,其中全国大学生化工设计大赛是国内化工类大赛中级别最高、参赛人数最多、影响最大的赛事之一[10]。通常学生自行组建参赛团队,由教师带队参加比赛,拟定竞赛题目并指导学生编写可行性研究报告。如拟定竞赛题目为“为某大型化工企业现有的环状碳酸酯生产分厂设计技术改造方案”,教师引导学生设计基础条件,如原料、产品、生产规模、安全要求、环境要求以及公用工程等;指导学生明确工作内容及要求,如项目可行性论证、工艺流程设计、设备选型及典型设备设计、车间设备布置设计、装置总体布置设计以及经济分析与评价基础数据等。在备赛期间,立足于课本的基本理论知识,同时辅以相关文献资料,并向有经验的工程人员咨询求证[3]。例如关于环状碳酸酯合成方案的设计,通过查阅大量文献可知,CO2与环氧化物的环加成是一种经典的化工工艺,但环氧化物毒性、复杂生成和不稳定性阻碍了其应用于该过程中,考虑到环氧化合物是由烯烃合成的,烯烃和CO2一锅法合成环状碳酸酯更值得我们去深究。总体而言,通过参与化工设计竞赛,将理论联系实践,有助于调动学生的学习积极性和培养学生的综合素养。
《化工技术经济》作为应用性极强的课程,需要采取灵活多样的方式来检验教学效果。课程的考核应由以往的单一考试模式,逐步转变为多元化的考核方式,重视对学生综合能力的评估和培养。例如采取课堂作业、课堂讨论、撰写小论文、分组前沿汇报等多样化的考核方式,做到考核公正和全面。通过多元化的考核方式,教师能够及时了解学生的学习效果,以此设计并运用更适合学生的教学模式。
在“双一流”学科建设背景下,《化工技术经济》课程教学从师资队伍建设、合理选用教材、改进教学实施方法和完善考查考核方式四个方面进行改进,旨在于提高课堂的教学效果,加强学生综合应用能力培养,为培养兼具工程和经济思维的新型化工人才奠定基础。在今后的教学工作中,我们仍将不断地发现新问题,借鉴和学习国内外先进的教学经验,进一步加强整个教学模式的革新,坚持以学生为主体,教师为主导的教学理念。