新工科背景下化工分离工程的教学改革探索_夏新年.pdf
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1、 年月 第 卷 第期 作者简介夏新年(),女,教授,博士。通信作者夏新年,:。基金项目:国家卓越工程师培养计划湖南大学化学工程与工艺专业项目()。新工科背景下化工分离工程的教学改革探索夏新年,梁志武,王少飞,彭桑珊(湖南大学 化学化工学院,湖南 长沙 )摘要 化工分离工程是化工专业的核心课程,具有综合性和实践性强的特点。针对课程教学新知识拓展不充分、基于工程问题的教学内容渗入不够及学生实践创新能力培养不足等问题,该课程教学团队开展了以学生为中心的讨论式教学、案例式教学、实践教学及课程思政教学改革,为新工科背景下其他高校工科课程教学改革提供参考。关键词 化工分离工程;课程改革;讨论式;工程案例
2、,(,):,:;根据工程教育专业认证的要求,化工专业的毕业生应具备集成单元操作过程进行工艺流程设计,对流程设计方案进行优选,以及应用工程基础和专业知识并使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具解决复杂工程问题的能力,同时应具有创新意识。新工科建设行动路线着眼于国家“两个一百年”奋斗目标的实现,提出了“三个阶段、三个任务、三个突破”的行动方案,指出现阶段的关键任务是重构人才知识体系。高校应基于时代要求和未来卓越工程人才应具备的核心素养和能力,加快课程改革,注重前沿知识和学科交叉知识体系的建设。化工分离工程课程是一门多学科交叉、综合性强又密切联系生产实际的课程,也是化工类相关专业的核心课程
3、。受新冠肺炎疫情等不可抗力因素的影响,当前工科专业学生现场实习的机会大幅减少,导致他们无法对工程问题和工艺流程形成清晰的认知。因此,在化工分离工程课程教学中,如何将专业基础知识与化工生产及设计中的复杂问题结合起来,培养学生应用所学专业知识解决复杂工程问题的能力和集成单元操作过程进行工艺流程分析与方案设计的能力,是值得我们探索的问题。一、化工分离工程课程教学中存在的问题(一)新旧知识的融合程度不够当今社会,新知识呈指数级增长,边缘科学、交叉学科不断涌现,但当前工科专业课程教学内容陈旧、与实践和社会需求脱节,教学方式以单向度输入性教学为主,这就导致课程教学不能达到卓越工程人才培养要求。在新工科背景
4、下,课程教学应积极应对变化、引领创新,将教材中经典的基础知识与前沿知识有机融合,构建新的知识体系,探索工程教育的新模式。(二)工程问题与专业知识的衔接不够当前工科学生的实习实践机会大幅减少,融合专业知识与工程问题的教学缺乏,这不利于学生解决复杂工程问题能力的培养。因此,对于工程性强的化工专业课程,高校应加强教学方式和内容的设计,尽可能为学生提供接触工程问题的机会,培养学生集成单元操作过程进行工艺流程分析和方案设计的能力以及解决复杂工程问题的能力。(三)人才培养要求与教学方式不协调新工科建设要求高校开展以学生为中心、以学习成果为目标的课程教学,强化学生的实践创新能力,延展实践育人平台,加强实验教
5、学,开展专业课程教学改革。而传统的教学以“灌输式”教学为主,仅注重理论基础知识的传授,不注重学生的参与。因此,高校应改革传统的教学模式,发挥网络教学的优势,探索具有良好引导功能和启发功能的教学方法,突出学生在学习中的主体地位,让学生从被动学习转变为主动学习。在新工科背景下,人才培养重在逐步形成全程育人和全方位育人的课程教学理念,在“双碳”战 略 背 景 下 培 养 学 生 的 绿 色 可 持 续 发 展思维。二、化工分离工程课程教学改革探索与实践(一)讨论式教学扩展知识的外延要实现基础知识与前沿知识的拓展融合,关键在于知识体系的构建。本课程以主题讨论的教学方式,引导并启发学生自主学习与思考,以
6、实现知识的扩展和延伸。如在“化工分离过程的分类和重要性”章节的教学中,我们提前一周布置了有关青蒿素分离技术研究进展的课外讨论题,引导学生了解我国诺贝尔奖得主屠呦呦所在课题组的研究经历和青蒿素提取工艺流程,加深学生对萃取原理及其应用的理解;要求学生查阅中医药分离新技术的研究进展,引入超临界流体萃取、双水相萃取等新型分离技术;鼓励学生对新型分离技术的特点、适用领域等进行比较分析,增强其对绿色分离技术的理解。我们通过开展以学生为中心的讨论式教学,帮助学生完成了旧知识的巩固和新知识的拓展。我们还以润物无声的方式开展课程思政教学,通过介绍老一辈科学家埋头苦干、不惧困难、无私奉献的精神,增强学生对我国科研
7、贡献的自豪感,引导学生建立民族自信、文化自信,认同并发扬中华优秀传统文化。(二)案例式教学培养学生分析和解决工程问题的能力与化工原理课程不同,化工分离工程课程主要解决化工生产中非理想物系的混合物分离与提夏新年,等 新工科背景下化工分离工程的教学改革探索纯问题,但由于相关原理较为抽象,传统的讲授式教学效果不佳,学生的学习积极性也不高。因此,我们引入化工生产中的实际工程案例,让学生成为课堂的主体进行案例分析,从而增强学生的参与感和成就感,有效激发学生的学习动力,帮助学生树立科学发展观和生态环保意识,同时增强学生的法制观念。如在讲解特殊精馏的内容时,我们引入无水乙醇的工业生产案例,并布置了课外作业,
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