双一流背景下农林院校“化工原理”课程教学改革探索

刘鹏 李金丽

摘  要：为培养新时代农林类化工人才，开展“化工原理”课程教学改革非常重要。文章认为针对传统农林院校“化工原理”课程教学方式单一、教学内容不能与时俱进、考核方式单一等问题，应重点开展三项改革：优化教学模式、丰裕教学内容；改善教学方法、提高教学质量；完善考查方式，充分调动学生学习的积极性，提高学生理论与实际相结合的能力。

关键词：化工原理；农林院校；教学改革；教学质量

中图分类号：G420    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）20-0045-04

“双一流”建设是近年来我国高等教育领域继“211工程”“985工程”之后一项教育强国的重要举措，旨在提升我国高等教育的综合实力，为实现中华民族伟大复兴的中国梦提供有力且可靠的保障［1］。“化工原理”是农林院校应用化学、化工类、环境工程等相关专业的基础必修课，是一门综合理论课教学、实验课教学和课程设计的基础课程，主要研究化工生产中的生产原理，具有连接理论与工程的桥梁作用。课程旨在促进学生对化工专业知识的深刻理解和提高学生的实践操作能力［2］。

“双一流”建设对环境及相近学科专业人才具有更高的要求，农林院校“化工原理”课程课时普遍较少、相关专业建设时间较短，经验较少、底子薄弱、实践教学条件不足、师资配备不足［3-4］。因此，在“双一流”背景下，农林院校更为需要探索适合其特点的“化工原理”教学方式。本研究结合自身教学经验，立足课程教学中普遍存在的问题，探討“化工原理”课程的教学改革模式。

一、农林院校“化工原理”课程教学中存在的问题

（一）教学方法陈旧，教学内容不能与时俱进

在“化工原理”课程教学中，大多数农林院校采取的教学方式已经过时，不够新颖，多为老师讲，学生听的“填鸭式”教学，这种教学模式虽然在短期内有利于学生学习理论知识，但是容易养成过多地依赖老师的讲解而被动地接受知识的学习习惯，不利于培养学生学习能力，比如积极性、自主性、创新性等，长此以往，有可能使得学生丧失学习的动力，不利于学生系统地掌握课程内容［4］。更为突出的问题是教师在教学过程中往往忽略了该课程中的工程实践所起的重要作用。教师大多按照课本内容按部就班地讲授，教学内容大多也仅限于课本，教学方式方法长期不变，与实践结合不紧密，与工程实际相偏离，不能与时俱进。这使得学生对理论知识的学习停留于死记硬背，难以将理论与实践结合起来，不能够有效地培养学生独立思考以及动手的能力，也不利于提高学生的工程素养。

（二）学时有限，影响学生学习效果

“化工原理”课程内容较多且零散，包括流体流动、流体输送机械、沉降与过滤、传热、吸收、蒸馏和干燥等7个大类的内容（图1），加之农林类院校的“化工原理”理论课时数普遍较少（仅48学时）。教师想要在有限的学时内开展有效的教学活动，势必导致该课程内容难以全面展开，而且知识的深度也不够。对于这样的问题，授课教师只能让学生课后自学课程部分内容，很大程度上影响了学生学习课程知识的完整性与系统性，导致学生学习效果较差。比如蒸馏和干燥等内容由于课时有限并不展开讲解，学生只能在课后自主学习，这会影响学生系统地理解和把握该门课程。“化工原理”是一门将理论付诸实际行动，从实践中见真知的综合性课程，课程不仅要求学生理解和掌握课本理论知识，还要求学生学会怎样运用理论知识分析和解决化工生产中的各种物理过程（或单元操作）中的实际问题，并在实践中升华和应用所学知识。因此，课程学时不充足的问题也影响着学生的学习效果。

（三）未设置课程设计

“化工原理”课程设计是理论教学之后一项非常重要的实践活动，是综合运用化工原理理论知识，完成化工单元操作为主的设计实践，是一项从理论过渡至实践的教学环节。设置的目的是检查学生使用其所学的概念解决技术实际问题的能力。大多数农林院校未设置“化工原理”课程实践，自主设计环节，这使得“化工原理”课程仅仅停留在理论教学上，错失了将所学理论知识融会贯通后运用于实际化工生产的初次锻炼机会，不利于学生工程思维的培养。

（四）考核方式单一

当前，“化工原理”课程的考核方式一般采用平时成绩与期末考试成绩相结合的方式，一般期末考试成绩占比70%，平时成绩占比30%。这种考核方式中试卷比例被放大，出现学生应付考试、临时抱佛脚的现象，不利于培养学生知识实践和解决问题的能力，也不能彻底摸清楚学生学习的底子是否扎实。平时成绩的考察仅包括课堂考勤以及课后作业完成情况，内容比较单一，不能全面客观地反映学生实际学习态度以及解决实际工程问题的能力。

二、农林院校“化工原理”教学改革探索

（一）优化教学模式，丰富课程内容

在充分分析农林院校“化工原理”课程存在的不足上，应立足新时期“化工原理”在农林院校环境类专业学生培养中的重要地位，结合当前我国经济和社会发展的新需求，在明确内容和宗旨符合教学的前提条件下，优化教学模式，丰富课程内容，将与课程相关的化工生产中的新技术、新方法等知识补充到教学中，满足行业发展的需求。

结合现代多媒体技术和传统的教学方法，充分链接教学资源。在PPT课件讲授中，插入教学视频、彩图、动画等，增加教学的具象性和直观性，丰富课程教学内容，激发学生对学习的兴趣［5］。课堂授课方式推陈出新，即学生成为课堂的中心，教师成为“引路人”的授课模式，根据课程的需要和学生的需求，设置“问题辩论课堂”“分组合作课堂”“自主学习课堂”等多种课堂模式，时刻关注学生学习情况，切实做到师生交流协作，学生自主学习，实现精细化、人性化的课堂教学。可在课堂上设置问题抢答，以此提高课堂活跃度，充分调动学生积极性。

任课教师革故鼎新，指导解决学生就业问题，主动走进工厂学习，与资深工程师进行交流，了解工程需要，把握专业知识重、难点，学习最前沿案例及最新技术。将所学融入“化工原理”课程教学中，激发学生的学习热情及学习欲望；邀请化工企业高级工程师参与教学，给学生介绍与课程相关的工程案例及当前行业进展，让学生开阔眼界，增强学习兴趣。

（二）改进教学方法，提升教学质量

1. 充分利用互联网技术，开展混合式教学

在以传统课堂教学为中心的基础上，通过将难点及重点内容制作成教学视频短片，如伯努利方程、实际流体机械能衡算式、管内流体流动的摩擦阻力损失计算、两流体间传热过程和传质速率方程等内容。在QQ学习群发布教学视频及课前小问题，发布学习任务和要求，让学生自主学习，并不时推送近期行业最新相关案例。如此一来，学生将会带着问题进行高效预习、资料查阅和问题思考。开展课前线上提问、课上集中讨论、课后交流互动的教学活动，使讨论深度和交流范围不断扩展，不仅有利于提高学生学习效率，加深学生对课程学习内容的理解，也解决了课时受限的问题。

2. 增加课程设计，提升实践能力

增加“化工原理”课程实践环节，培养学生使用其所学的知识概念解决实际问题的能力。课程设计应做到“一生一题”，保证每一位学生都能体验一次全面的工程设计初步训练。学生可根据自己的设计题目进行自由组队（3—4人/队），当出现问题时，学生之间可以互相讨论，以锻炼学生团队协作、运用所学知识去分析和解决实际问题的能力。工程实习后，学生以设计成果呈现的效果与现实实际投产的设备进行对比，能发现自己在设计中的不足之处并针对实际考察，进而提高对化工原理知识的把握能力。

3. 理论联系实际，培养学生工程创新能力

根据以往“化工原理”教学经验，许多学生即使在考核中得到了优异成绩，也不知道学习“化工原理”的实用性，其主要的原因是缺少理论与实践的结合。教师在教学过程中应该注重学生工程实践的能力和意识的培养。首先在“化工原理实验”中，教师应该让学生积极参加，使学生在实验中得到锻炼，增加实践经验，通过室内实验，培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力，加深对流体流动、物料衡算、能量衡算、物系平衡关系、传递速率等方面内容的理解，实现理论与实践的有效结合。其次，教师应利用本地化工企业，为学生寻求更多可行的学习实践平台。例如可与当地化工企业建立协作关系，构建实践训练平台，学生入厂实习，邀请企业高级工程师对学生进行培训。在实习过程中，学生能够近距离地观察生产流水线、工艺操作，进一步消化课本知识；深刻了解生产实践，加深认知。学生通过企业的实践训练窗口可以进行实地演练，从设计、施工和管理方面全方位地参与到工程项目中，经过教师和技术人员的指导可提升学生解决实际工程问题的能力。

（三）优化考核方式

传统的考核方式已不能够全面反映学生的实际学习水平。基于传统的考核方式，应优化评分标准，侧重对学生学习过程的反馈，在指导解决问题过程中，考核学生的自主学习能力和创新能力。增加平时成绩的权重，由原有的30%增加至40%，在原有的2项考核项目上增加小组PPT制作及展示、课堂问题抢答、个人成果答辩等考核项。

小组PPT制作及展示即学生自行组成3—5人的小组，教师可以拟定讨论方向，让各小组选择一个与课程内容相关的典型工程问题进行讨论解决，并制作PPT，最后由一人上台展示，如此可以有效地反映每个学生在整个课程设计的各个环节是否进行了独立思考。这种模式在一定程度上可以有效避免学生的抄袭行为，也能考察学生是否积极思考、主动寻求解决方法。课堂问答抢答即教师在课堂教学过程中，提出与教学内容相关的问题，学生举手进行抢答，这种模式可以使课堂氛围更活跃，也能考察学生对理论知识的具体掌握情况。个人成果答辩即教师根据教学内容，提供多种设计主题，学生根据自身学习现状从中选择一个主题后进行课程设计，并制作PPT进行课堂汇报，有效考察学生对所选课题的理解能力、自行解决问题及整体运用理论知识的能力。

三、“化工原理”课程教学改革效果

（一）提高课程理论知识教学的有效性

通过对“化工原理”课程教学模式的优化改进、对理论知识的更新和充实，课程体系变得更加完善，也更贴近学生的实际需求。一方面，在“化工原理”课程教学内容中增加当前工业生产实践的最新科研成果，使教学内容更生动有趣，激发学生主动学习的兴趣，引导学生开展自主学习以及知识拓展。另一方面，在课堂上为学生提供更多表达观点的机会，实现了从教师作为课堂中心到学生作为课堂中心的转变，师生课上互动频次较以往更多，培养了学生独立思考的能力，活跃了课堂氛围。通过运用现代多媒体技术和互联网技术，在课堂上实例展示和演示教学，增强了该课程课堂教学的趣味性，提高了教学有效性。

（二）提高学生解决实际生产问题的能力

在进行“化工原理”课程设计的过程中，通过反复进行理论知识的学习、小组间的沟通交流，学生不仅提高了独立分析能力、知识内化能力、学以致用融会贯通能力，而且还在一定程度上提高了团队合作与表达沟通的能力。学生通过在当地工业企业单位实训，在任课教师及工厂技术人员指导下参与实际工程项目的设计、施工、管理，提高了学生解决生产中的实际问题的能力［6］。学生更深刻地理解了“化工原理”课程的目的和意义，能更好地完成教学大纲中规定的学习任务；通过直接与用人单位的对接，学生以亲身经历的方式了解了化工行业需求和生产实践的前沿动态，不仅促进了学生对课堂知识的深入运用，还培养了学生的创新能力和工程意识，了解了自身的弱势及未来学习的方向，增强了学生的就业竞争力。通过“化工原理”的工厂实习，学生对化工生产行业有了更为全面的认识，增强了专业自信，提高了课程获得感和满意度。

参考文献：

［1］ 教育部. 教育部 财政部 国家发展改革委印发《关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见》的通知［EB/OL］. （2018-08-08）.

http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A22/moe_843/201808/t20180823_345987.html.

［2］ 王志魁，向阳，王宇. 化工原理：第五版［M］. 北京：化学工业出版社，2018.

［3］ 龚磊，戴润英，刘倩，等. 农林院校《化工原理》课程教学改革与实践［J］. 广州化工，2018，46（03）：162-163.

［4］ 梁克中，牟维君，黄美英，等. 化工原理课程设计教学模式改革的探索［J］. 黑龙江教育（高教研究与评估），2006（Z1）：123-124.

［5］ 蒋建新，赵永虎，朱莉伟，等. 林业工程类专业“化工原理”教学改革与实践［J］. 中国林业教育，2008（05）：48-51.

［6］ 胡慧，罗毅平，唐勇奇，等. 工程应用型人才培养体系的构建与实践［J］. 中國高等教育，2021（11）：61-62．

（责任编辑：罗欣）

基金项目：西北农林科技大学2023年研究生教育改革项目“基于生态文明理念的《废水处理与利用》课程思政建设”（项目编号：JXGG23018）；资源环境学院2021年院级教育教学改革项目“双一流背景下学习产出（OBE）教育理念在《化工原理》中应用的探索与实践”（项目编号：ZHJG2109）。

作者简介：刘鹏（1987—），男，博士，西北农林科技大学资源环境学院副教授，研究方向为思政教育与专业课教学；李金丽（1990—），女，硕士，西北农林科技大学实验室安全与条件保障处实验师，研究方向为实验室管理。