工程认证背景下工业催化课程体系的构建与探索*

吴 红, 王 平

(六盘水师范学院化学与材料工程学院,贵州 六盘水 553004)

1 工业催化课程体系的建设背景

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础[1]。它的内涵是以学生为中心，以成果为导向，持续改进。侧重学生工程实践能力的培养，强调教育过程的持续改进[2]。工业催化是化学工程与工艺专业的一门重要基础课程，也是我校能源化工方向的特色课程之一。但是这门课程在原有的课程体系教学过程中主要存在以下两方面问题，一是讲授内容主要为催化的基本基础和原理，内容涉及的宽度和深度不够，学科前沿问题较少，与工程联系不紧密。二是教学方式单一，主要是教师讲授为主，未与学科竞赛建立有效联系。导致课程偏重课本、考试，无法评价出学生对知识系统的融会贯通，灵活掌握程度。针对以上不足，我们基于工程认证的理念，强调学生对知识的主动探索、发现与建构[3-4]，从教学方式多样化，教学效果体现出“解决复杂工程问题的能力培养”的角度对我校化学工程与工艺专业的主干课程工业催化的课程体系进行了构建与探索，以期拓宽学生的视野，提高解决复杂工程问题的能力。

2 工业催化课程体系的构建

2.1 课程目标的确定

工业催化原有的课程目标表述比较笼统宏观，譬如学生应该掌握催化作用的基本规律，了解催化工程的化学本质和熟悉工业催化技术的基本要求和特性。课程目标与学生的毕业要求的对应关系欠缺[5]。为此，依据工程认证的要求，与工程认证的12个毕业要求，30个分解指标点一一对应，细化了课程目标与毕业要求的关系，如表1所示。

表1 课程目标与毕业要求的关系

2.2 教学环节的设计

工业催化原有的教学手段主要是PPT多媒体文档的讲授模式，内容主要为催化剂的定义、分类、制备方法以及催化剂的设计与表征，设置为24学时，1.5学分。由于受传统教学理念和学时学分限制，内容涉及的宽度和深度不够，学科前沿问题较少，教学方式单一，主要是教师讲授为主[6-7]。鉴于此，依据工程认证的三大理念，从教学方式多样化，教学效果体现出“解决复杂工程问题的能力培养”角度上，我们在教学内容上增加了催化剂的新应用领域(环境保护、开发新能源、传感器、碳一化学品)，催化剂新材料(超微粒子、非晶态合金、固体超强酸、分子筛)。教学形式上增加了课程项目设计，翻转课堂，课内实验，学时学分调整至32学时，2学分。整个知识框架分为四部分：(1)催化作用基础(2)工业催化原理(3)工业催化剂(4)催化剂的制备、应用、测试与表征，如表2所示。

表2 教学内容与教学方式

其中课程项目设计的题目为“乙醇制烯烃的催化剂设计”，旨在提高学生综合运用知识分析问题，解决问题的能力。与此同时，考虑到环境和可持续发展因素，内容需涉及提高原料利用率，避免环境污染，节能降耗等相关知识点。完成项目设计，提交设计报告，分组进行答辩，有效地提高学生撰写报告与口头表达能力。

翻转课堂的内容为“催化剂的新应用领域”，主要涉及环境保护、开发新能源、传感器、碳一化学品等热点问题。将学生分组，每组就某一主题进行讲授、讨论，教师最后加以总结，补充与拓展。整个过程中，贯穿可持续绿色发展的理念，提高责任意识。学生可从自己的家乡、身边的企业以及周围熟悉的环境着手，设计思考工艺过程、节能环保与产品性能。

工业催化剂的制备为课内实验，注重将教师的研究热点和最新研究内容转化到本科教学中。譬如，我们的课内实验“ZSM-5分子筛的结构构筑”和“ZSM-5分子筛用于MTH反应性能评价”，都是利用教师的科研装置和仪器进行。学生掌握实验原理，按照实验步骤操作，记录数据，分析数据，撰写实验报告，提升学生的科研素养，实现理论知识和实验技术的应用与创新，提高学生的实践动手能力。

2.3 以“创新创业”为手段促进课程体系的构建

将教师的研究热点和最新研究内容再辅以往年本专业各类竞赛题目相结合设计为工业催化课程的项目设计和课内实验的项目库，做一些具有挑战性、综合性、创新性的拓展，选拔优秀学生[8-9]。一方面加强教师对典型催化案例的归纳应用，促进教师对知识的更新和灵活运用，另一方面加强学生对日常生活的观察和知识的有机融合，见表3所示。此外，我们也积极鼓励优秀学生参加创新创业项目，指派相关方向的教师专任指导，学校也设有双创中心平台给予适宜的帮助。

表3 项目设计和课内实验的选题举例

通过这种“课-践-创”的教学模式，以学生为中心，培养学生主动学习与探究，较好的激发学生的内驱力，拓宽知识面，引导学生综合运用知识与技能，切实提高了解决复杂工程问题的能力。

3 工业催化课程实施效果

在2019年我校化学工程与工艺专业培养方案的修订过程中，对标工程教育认证的要求，我们对工业催化的课程体系进行重新构建，并与工程认证的12个毕业要求，30个分解指标点一一对应。新版教学大纲实施2年来，发现学生的工程知识和问题分析能力较好，但较为突出的是学生的设计与开发解决方案能力有明显的提升。主要表现在本班学生参加西南赛区化工实验大赛获得二等奖2项，参加贵州省化工实验大赛获得三等奖2项，科创立项6项，论文发表8篇。与此同时，我们也发现学生的撰写报告和沟通交流有待进一步加强。

4 结 语

基于工程认证背景下，对化学工程与工艺专业的基础课程工业催化从课程目标、教学环节、“创新创业”三个方面重新构建课程体系。以学生为中心，从教学方式多样化，教学效果体现出“解决复杂工程问题的能力培养”的角度激发学生的内驱力。在传统理论课的基础上，增加了课程项目设计、翻转课堂、课内实验以及“创新创业”等实践环节。通过这种“课-践-创”的教学模式，提高了课程的培养效果，提高了学生解决复杂工程问题的能力。对于存在的问题，通过“持续改进”不断提高教学质量，从而达到工程教育的目的。