《化工工艺学》课程教学改革与实践

王晋黄，吴宇琼

（江汉大学 化学与环境工程学院，湖北 武汉 430056）

针对目前高等工程教育存在的诸多问题，如培养的学生主要是工学学士、硕士和博士，长期缺乏具有工程素质和创新能力的工程师的培养模式等，依据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》和《国家中长期人才发展纲要（2010-2020）》，教育部制定了“卓越工程师教育培养计划”，明确提出了我国高等工程教育的发展目标和途径，给高等工科学校的生存和发展带来了新的挑战和机遇。

江汉大学是一所综合性地方大学，主要为地方经济建设培养应用型人才。近年来，在湖北省、武汉市和江汉大学的大力扶持下，化学工程与工艺专业顺应时代的发展潮流，逐步建设成湖北省品牌专业，其教学团队为湖北省优秀教学团队，并与相关企业联合，成为首批实施战略性新兴（支柱）产业人才培养计划项目的专业之一。随着本专业教学改革的不断深入，教学条件和环境得到极大改善的同时，也为专业课程的教学改革创造了条件，激发了教师的工作热情，使教师纷纷投入到相关专业课程的教学改革中。

《化工工艺学》是化学工程与工艺专业重要的专业技术课程之一，具有综合性、复杂性、相关性、系统性和创新性等特点［1］，是一门工程性和实用性很强的理论与实践并举的课程。该课程是将学生所学的化学与化工基础知识运用到产品工业化的实践中，是当代化学工业发展的重要技术支撑。

在本课程的教学活动中，我们结合本院的教学资源，改变过去“以教师为中心，以教材为中心，以课堂为中心”的传统观念，真正树立“以学生为中心”的现代教育理念，确立学生全面发展的价值取向，对《化工工艺学》课程的教学内容、教学方法与手段、考核方式和教学组织形式进行一体化改革，使教学活动真正成为学生由知识变能力，最终具备工程素质和创新能力的一个重要途径，而不只是教学环节中的形式。

1 依据人才培养目标，精心筛选课程内容

根据江汉大学对人才培养目标的定位，本专业旨在培养具有较强的创新精神和实践能力的高素质应用型人才。而高校课程与大学生素质具有固有的、内在的和必然的对应关系，是高等教育改革与发展的生命线［2］。

长期以来，学生已经习惯于被动式接受教师的传授，很少去思考一些深层次的问题，如该课程的知识结构和特点、能解决什么问题以及如何解决问题等等，导致学生只偏重于知识的学习和积累，忽略了能力的培养和提高。因此，本课程的教学目标就是使学生在掌握化学工程与工艺的基本理论、基本知识，受到科学研究与工程设计方法的基本训练的基础上，逐步具备创新意识和独立获取新知识的能力。

学生在进入本课程的学习时，已经学完化工原理、化工热力学和反应工程原理等方面的知识，也在国内不同的化工企业完成了专业见习和生产实习，初步了解了主要生产装置的工作原理和化工生产全过程。虽然学生对典型的化工单元操作原理和实际应用有了一定的认识，但仍缺乏对具体生产工艺的全面理解和掌握，迫切需要进一步学习有关化工生产工艺方面的知识，才能更深刻地把握住生产工艺的核心知识和技术。

经过多年的教学实践，笔者采用普通高等教育“十五”国家级规划教材（面向21世纪课程教材）——由米镇涛主编，化学工业出版社出版的《化学工艺学》。该教材内容丰富，知识面广，注意点面结合，重点内容深入细致地阐述，注意理论与实际的结合，每章均有思考题和参考文献，启发思考，便于自学［3］。该教材非常适用于本科教学，受到学生们的普遍认同。

根据该课程教学大纲的要求，我们对教材中的章节内容进行了梳理，将知识和能力分为两个层面。第一层主要是最基础的知识和学习能力，要求学生在掌握第2章“化学工艺基础知识”的同时，通过剖析典型工艺如：第3章“烃类热裂解”，逐步养成科学的思维和方法；第二层是知识和能力的拓展，选择代表性的“工艺过程”知识作为教改的重心，如第5章“合成气的生产过程”、第6章“加氢与脱氢过程”和第7章“烃类选择性氧化”，充分利用各种教学资源，采取多种教学方法和手段，教会学生如何综合应用所学知识去解决实际生产中存在的问题，以强化学生的工程意识，进而转化为创新能力。

2 合理利用资源，统筹设计教学方法和手段

鉴于本课程的知识结构特点，适宜采用“渗透型”课程结构，即在理论课程教学中渗透进实践内容，将实践环节融入到理论课程中去。

我们结合教材内容，采用讲授、自学、小组讨论、参观、设计型作业和仿真操作等方式，运用“启发式、讨论式、研究式、案例式”等多种教学方法，充分调动学生学习的积极性，使学生在获取基础知识的同时逐步具备工程实践能力、工程综合能力及创新能力。

在课堂教学中，主要采用“案例式和启发式”教学方法，引导学生学会阅读教材，从用词（字）、段落大意、知识要点和各科的知识结构及内容到章节的组织等，都进行了一定的讲解，启发学生从中发现问题并寻求解决问题的答案，传授具体的学习方法，帮助学生形成自己的学习方式。同时，根据教学内容补充与之相关的最新的知识，如在讲解第3章“烃类热裂解”的过程中，谈到裂解气中含水量不达标时，会给后续的生产过程带来危害，即在高压低温的条件下，水与烃类化合物形成水烃合物结晶，堵塞设备及管道。为了阐明事物有正反两方面，且结合目前新兴能源的最新动态，补充了可燃冰的有关知识，以扩展学生的知识面，使他们能及时地了解本学科的新动态。

对教材中难度适中且属知识性的内容，如6.1“概述”与6.2“加氢、脱氢反应的一般规律”，安排2学时，适宜安排学生自学、小组讨论。教师先提出部分思考题供学生参考，学生根据教材内容，自拟问题，并通过小组讨论自行解决问题，通过发言，交流学习内容，学生归纳发言内容，教师点评，帮助学生正确理解。大部分学生认为这种学习方式让自己的学习变得更加主动和会思考了。

研究性教学以提高学习者的学习主动性为核心，以教师指引学生探究知识为过程，让学生能以自己的方式建构对知识的理解，从而达到培养学生的研究意识、研究能力和创新能力的教学目标［4］。故在分组参观合成氨模型和乙苯脱氢制苯乙烯实验装置前，教师采用“研究式”方式实施教学，根据所学知识，提出了一些问题和解决问题的途径，启发并引导学生从工程和产品开发的角度去思考，以此减轻学生学习的难度。学生通过课堂讲授和查阅文献，对合成氨工艺和实验装置进行设计，然后与实际模型和实验室实验装置进行比较，找出异同，写出小结。从学生完成的设计性作业中，可以看出部分学生能充分利用所学的化学、物理的理论基础以及工程知识，借鉴已有的生产实践和经验，运用推论分析法、功能分析法和形态分析法来进行流程的设计，比较好地掌握了化工生产工艺流程的设计方法，完成了由知识积累向能力转化的学习过程。学生都认为在有限的时间内，通过自己的充分准备和小组成员的努力，借助教师的启发和解答，使自己对合成氨工艺有了比较深刻的认识，也为以后进行化工产品的设计打下了基础。

学生自学能力的高低是判断该生能否主动地、创造性地进行学习的重要标志。在教学中，教师有意识地在课堂控制中运用各种策略，培养学生学会发现、学会探究、学会创新。如在化工仿真室进行轻柴油裂解工艺的仿真操作时，因流程比较复杂，教师让学生结合课堂知识进行分析，或与同学讨论，并观察采取不同的操作步骤时，会产生怎样的结果，从而得出较佳的操作方案，以此培养学生的实际动手能力，激发了学生的学习热情。学生们反复摸索操作，相互之间展开讨论，兴趣盎然，纷纷要求延时下课。在不影响正常教学秩序的情况下满足了学生的要求，达到了教学目的。

3 改革评价方式，构建综合性全程考试的模式

以往在评价学生的课程成绩时，主要以评价学生掌握课程的知识为主，平时考勤和作业占30%，试卷考试占70%，使期末一次终结性考试成为教学全过程的形成性考核。这种考核机制虽然能在一定程度上反映出教和学的情况，但不足以全面评价学生的能力和素质，容易使教师重知识的传授而忽略能力和素质的培养，使学生陷于平时闲散，考前突击学习，靠死记硬背通过考试的不良环境中，导致学生以为考试就是抄书，考后就忘记大部分知识，误解了考核的目的。这种现象的长期存在，与现行的考核机制的不完善有着紧密的联系，只有改革考核机制，变知识考核为知识-能力-素质的综合性考核机制，才能从根本上改变当前教与学的状况。

因此，在本课程教学结束时，我们改变过去单一的学业成绩评价方式，采用对创新人才综合素质的评价，包括对个体的发展、创新精神、创新思维以及解决实际问题能力的总体评价［5］，即课程考核比例采取试卷（开卷）占50%，知识性作业占10%。学生自学小结、讨论提纲与发言和记录共占25%，2次设计性作业占10%，化工仿真训练占5%。根据学校成绩构成的设置情况，将上述各方面的成绩进行了整合，把知识性作业与学生自学小结、讨论提纲与发言和记录的成绩归为平时成绩占35%；把2次设计性作业和化工仿真训练归为技术成绩占15%；试卷（开卷）成绩占50%。

为了更好地开展教学改革，让更多的学生都能愉快、自主地学习，从中获得知识的积累和能力的提高，同时，也为更好地推动教改工作提供第一手资料和帮助。在教学的中期，教师给学生发放不记名问卷调查表，到期末时收回调查表。本班共有33名学生，回收调查表30份，回收率为91%。从调查中可以看出，学生认为大学的课堂教学改革是需要且对本课程所选部分内容进行的课改是可以接受的有22份，占73%；学习方式采用教师部分讲授，学生通过自学或小组合作方式完成部分自学内容的有24份，占80%；对本课程考核方式表示可以接受的有28份，占93%。

以上数据表明，学生对本课程的教改普遍持赞同意见，较多的学生适应了自学和小组合作的学习方式，表示自己能根据教材的内容提出一些问题，并尝试进行分析和解决，同时，认为锻炼了自己的表达能力，增强了团队意识。

4 结语

在《化工工艺学》课程的教学过程中，采用知识传输式与探究式相结合的教学模式，实现了教育理念的转变，并对教学组织形式实施了变革，得到了绝大多数学生的认可。将知识、能力和素质作为一体，较客观地评价学生，建立起该课程综合性全程考试的模式，被调查的学生中，有93%的学生表示接受此种考核方式。另一方面，从学生的各种反馈信息中，我们也发现了目前高校教学工作中普遍存在的一些问题，如学生从小学到大学，长期处于灌输式的被动学习，其思维简单且教条；教师容易满足于知识的传授，忽略了对学生能力的培养；在学生自学和讨论时，个别学生偷懒；等等，这些不利因素和现象的存在，都会影响到课程教学活动的开展和效果，是我们在今后的教改工作中，特别需要加以关注和改进的地方。

化工类学生工程素质和创新意识的培养是一个长期的工作，是一个潜移默化的过程，应贯穿于整个化工专业课的教学过程中［6］。因此，专业课任课教师应多与学生交流，了解学生的思想和思维方式，鼓励他们参加教改活动，并适度减轻学生的学习负担，只有让所有的教育者和被教育者都积极行动起来，才能改变现在的状况，培养出大批的创新人才，以适应社会的需求。

［1］续京，李宏燕.《化工工艺学》课程教学改革的探讨［J］.石油化工应用，2008（1）：101-102.

［2］张泰城，付八军.高校课程改革与大学生素质的提高［J］.国家教育行政学院学报，2009（4）：10-13.

［3］米镇涛.化学工艺学［M］.2版.北京：化学工业出版社，2006：10.

［4］孔黎明.浅谈化工工艺学的研究性教学［J］.高教论坛，2011（1）：87-90.

［5］王玺.如何培养具有时代特色的优秀工程师［J］.上海工程技术大学教育研究，2008（4）：7-10，20.

［6］邱玉娥，张秀玲.化工工艺学应注重工程素质和创新意识的培养［J］.化学工程与装备，2010（5）：167，214-215.