应用型本科院校化工典型案例分析课程教学研究和探索*

周阿洋

(滁州学院材料与化学工程学院，安徽 滁州 239000)

培养服务本地的专业技术人才，推动地方经济发展日益受到很多地方应用型高校的重视[1-2]。滁州学院化工学院近年来也在积极的为培养滁州本地人才进行了一系列有益的探索。典型案例分析课程的设置就是针对上述情况开设的一门具有本地特色的一门专业课程。该课程主要内容涉及到典型的化工案例如合成氨工艺、氯碱工艺、石油炼制、催化裂化工艺原理、烃类热裂化及催化裂化等，其主要目的与任务是使学生进一步具备化学工程与工艺的坚实基础，对化学加工工业的原料选择、工艺路线的选择、典型单元操作及化工工艺的实现等有深刻的理解，具备对工艺过程进行分析、改进、开发新产品等能力，以掌握化工工艺的开发思想和思路为重点，增强其独立思考的能力、分析问题、解决问题的能力，为学生服务地方经济和进一步的发展奠定良好基础。本文主要针对化学工程与工艺专业开展典型案例分析时面临的实际问题，结合工程教育专业认证的要求，从培养化工专业学生工程实践能力以及立德树人的角度，对教学内容和教学方法进行了有益的探索。

1 化工典型案例分析课程教学现状

1.1 教学内容亟待调整

该课程内容丰富、各单元难度不同，课时为32学时，对于化工专业的学生在学习上存在系统性不强，抓不住学习重点的情况[3]。同时Aspen、Autocad等化工设计软件在工艺流程的设计中应用日益广泛，教学内容缺乏相关的介绍[4]。另外随着滁州市区周边化工企业产业升级，设备改造更新换代等情况的出现，目前的教学对这些内容并没有及时更新修正，需要进行教学内容的补充梳理。

1.2 教学方法有待提高

该课程知识点较为分散，同时很多单元操作的原理涉及到大量高等数学、化工原理、化学反应工程等方面的知识，对教学方法要求较高，但是目前的该课程教学主要以多媒体教学结合板书为主，教学方法需要进一步提高。

1.3 工程化理念不强

化工典型案例分析课程内容具有较强的针对性，但是教学方式大多以多媒体和板书结合，学生的工程实践能力不能得到很大提高[5]。教师基于以上问题，本着“产出导向”的OBE基本理念落实到人才培养体系中的目的，采取一系列举措对教学内容和教学方法进行了探索。

2 教学改革的内容和措施

2.1 丰富教学内容，强化学习效果

按照毕业要求指标点对课程内容进行了详细的规划，针对化工专业学生人才培养方案，将氨碱法、联碱法的生产原理、离子膜电解典型工艺流程为重点进行讲解，相应减少石油裂解、石油炼制原理的学时，做到重点突出。同时在丰富内容设置方面，增加一定的课时在蛇纹石综合利用、石灰石综合处理、有机、无机纳滤膜制备以及工业废水处理产品及其应用等与安徽地方企业结合紧密的课程。在课件的完善方面，一方面增加了纯碱工艺流程及后处理工艺设计、氨碱法(苏尔维法)制纯碱的主要生产过程、联合制碱法的主要生产流程。分子筛催化剂的结构、酸性和择形性；催化裂化反应及机理；催化氧化—环氧乙烷工艺流程、催化加氢—甲醇的合成，并将这些教学内容所对应课程的工艺流程图进行细致的讲解，另一方面积极寻找一些视频素材，如工业水处理中一些连续操作的内容，丰富了课件的内容，学生反馈良好。针对Aspen、Autocad等化工设计在课程中体现不足的问题，在教学内容的更新方面，安排一定的课时结合课程进行虚拟仿真教学，引导学生对蒸发、精馏、吸收、膜分离技术等重点内容进行虚拟仿真操作。引导学生使用ASpen软件进行物料性质分析，和精馏单元操作设计，使用Aspen Energy Analyzer V11对所教讲解的合成工艺进行全局换热网络优化设计，使用夹点技术分析设计换热网络的计算过程及比较方案分了夹点温度与节能综合经济效益。利用Smart Plant 3D对异丙醇合成精制工艺进行设备建模和简单的管道布置以及各个方向的视图及管道轴测图的绘制。将这些内容作为课下作业的重要补充，并作为期末考试分数的组成部分。同时，在上课教师安排方面，针对不同的案例内容安排邀请化工系不同研究方向的教师进行课程讲授，提高了课程的含金量，由于不同研究方向的教师带来不同的专业理解，也让学生能够对自己专业更加的了解和热爱。

2.2 丰富原创案例内容，激发学习兴趣

化工典型案例分析属于地方应用型特色课程，旨在为学生服务地方经济和进一步的发展奠定良好基础，为后续专业课程和将来从事化工生产，实施常规工艺、设备管理等工作打好基础。因此在课程引入过程中，教师会根据地方特点来进行课程的引入。例如在进行蛇纹石综合利用这一单元的讲解过程中，教师结合蛇纹石资源在安徽省的分布，首先介绍了蛇纹石的详细来源，鉴于该矿石主要分布在安徽省黄山市，在上课前邀请黄山籍的同学将本地特色建筑、物产等做成PPT形式作为课程的引入环节，激发了学生对课程的兴趣，同时教师在备课时从“从怎样培养人，为谁培养人，培养怎样的人”角度积极探索课程思政融入课程体系的路径和方法，以专业认证的角度布置课程思政过程。在教案中准备了一些黄山历史名人如中国铁路事业的创始人詹天佑、教育家陶行知等人的生平事迹，为学生讲授，激发学生爱国爱校的热情，实现课程思政巧妙地融合到教学过程当中，起到润物细无声的作用。同时在课堂上，教师选取一些简单的工艺流程图的绘制、工艺路线的设计作为课堂小测验，要求学生利用AutoCAD等软件进行绘制，提高了学生化工设计的能力。在讲述纳滤膜材料制备时，结合疫情防控，首先让学生自主设计具有超强过滤能力的口罩，学生们积极性非常高，在批改完学生作品后，教师再结合见习期间参观的甲醛车间过滤流程包括主要设备如板框压滤机、除尘袋等设备为学生进行总结归纳，对于设计优秀的作业，指导学生进行修改和完善，鼓励学生申报外观实用新型专利，这些举措大大增强了学生对该课程学习的兴趣，强化了学习效果。

2.3 丰富考核方式，提高自学能力

为了使学生能够对每一个典型案例充分掌握，及时考核是必不可少的，既能够使教师了解学生的掌握情况，也能够促使学生消化吸收。在考核方式上，采用闯关教学法，即把每一个经典化工案例作为一关，每个案例讲解结束后，进行闭卷测试，考试内容包括AutoCAD流程图绘制或是Aspen模拟典型工艺等，学生在教师指导下闯关，闯关得分高的学生可优先加入参赛快车道，优先被推荐参加全国化工设计大赛、互联网+创新创业大赛、全国大学生金相大赛等各类学科竞赛。闯关失败的学生必须继续闯关直到完全掌握所考核内容才能进行下一关的测试。闯关式教学的运用，避免了学生考前突击的不良的学习方式，提高了学生自主自发学习的动力。

2.4 加强实践环节，培养工程实践能力

将课程与学生的见习、实习时间密切结合，在每个典型案例介绍完，组织学生前往所对应的案例的企业进行参观学习，如在讲解麦芽酚制备工艺后，带领学生前往滁州安徽金禾实业股份有限公司进行实地见习，了解麦芽酚从原料预处理到生产流程直至产品的后处理，教师以及企业工程师面对面为学生讲解，真正实现了双师同堂的效果以及对学生工程实践能力的培养的目的。另外，教师邀请多名相关领域专家、工程师以及职业规划师利用慕课、学习通等平台，开展一系列讲座，内容涵盖化工专业的研究现状、未来趋势、学生就业现状、岗位优势、应具备的素质等问题，使学生进一步了解专业现状、本专业的毕业要求等，通过这样的举措使同学们进一步明确了专业目标，强化了工程师的职业认同，坚定了成为化学工程师职业信念。

2.5 科研反哺教学，建立教学过程质量持续改进机制

化工专业教师将自己高水平科研成果、国内外研究动向以及科学方法融入课堂教学、教案编写中，寻求科研成果和课程的结合点。根据教师的科研成果(或课题)，在保持课程设置基本框架不变的基础上，拓展教学内容，提高学生分析问题、解决问题的能力。由专业任课教师结合承担的科研项目，拟定一批开放课题供学生选择。根据选题结果和教师科研方向将学生分为十几个小组(每组6～8名学生)，指导学生阅读相关文献资料，培养其对相关领域的基本认知，再进行与教师课题相关的实验操作，提高学生科研能力。利用专业实验室搭建创新创业训练和大学生科技竞赛平台，落实“开放式”办学定位，开放实验室，引导学生将案例分析课程中的经典实验进行动手操作，挖掘学生的内在潜力，调动学生课外主动学习的热情，培养学生求实创新和团队协作精神，任课教师三年来共指导200余人次在实验室进行与专业相关试验。借助信息化技术与课程深度融合，加大教学资源开发，依托不同的虚拟场景为学生提供有特色的教学资源。引入虚拟仿真实验，通过模拟现场实验装置，帮助学生熟悉实验装置操作，提高学生动手和创新能力，提高了教育教学质量。同时教师以优秀的科研成果为背景，根据学生的科研能力，遴选学生参加“挑战杯”、化工实验大赛、化工设计竞赛等省部级学科竞赛，全程进行指导，包括科技创新项目申报、答辩、实施、验收以及专利和论文的撰写等。通过科技创新项目的全程训练，提升学生科研能力和综合实践能力，三年来化工专业学生获得省部级以上学科竞赛奖项36项。获批大学生创新创业项目24项，国家级12项。学生第一作者发表学术论文16篇，申报国家发明专利6项。学生就业率均在95%以上，考研率在30%左右。教学质量监控中，采用学院领导听课、督导组听课、专业教师互相听课、学生教学信息员反馈、学生网上评教等多元化教学效果评价方法，制定教学大纲、教学过程、课程考核等管理办法，开展课程目标与毕业要求达成情况评价，根据评价结果对课程教学进行持续改进。这些举措和探索取得较为明显的效果，化工专业先后获批省级特色专业、省级综合改革试点专业、省级卓越工程师人才培养计划、省级一流本科专业建设点、省级一流本科人才示范引领基地等项目，专业影响力不断提升。

4 结 论

在化工典型案例分析教学过程中，教师始终坚持三全育人的原则，对教学方法，教学内容进行了一系列卓有成效的探索和改革。加入地方特色的案例丰富教学内容，强化学习效果激发学习兴趣，通过闯关式教学丰富考核方式，提高自学能力，通过见习实习，学科讲座等，加强实践环节，培养工程实践能力。科研反哺教学，建立教学过程质量持续改进机制。在今后的教学工作中，教师围绕滁州地方经济发展需求，强化教师工程能力，提高教师对学生学业、创新能力和职业规划的指导水平。加强师德师风建设，贯穿教师管理全过程。深度挖掘课程思元素，将知识传授与价值引领高度融合，全面形成“三全育人”格局。任课教师将继续探索、不断创新、理论联系实际，为建设一流本科教育、融入工程教育强国做出有益探索和努力。