基于創(chuàng)新性應(yīng)用型人才培養(yǎng)的化工原理教學(xué)研究

劉明麗，王麗梅，張秀玲

(德州學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，山東 德州 253023)

科技是國家的強盛之本，創(chuàng)新是民族進(jìn)步之魂[1]。早在2016年5月習(xí)書記就在中國科協(xié)第九次全國代表大會上指出，要建設(shè)世界科技強國，關(guān)鍵是要建設(shè)一支規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良的創(chuàng)新隊伍，激發(fā)各類人才的創(chuàng)新活力和潛力。在這個創(chuàng)新大潮澎湃的新時代，我國的高等教育學(xué)校擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的重要任務(wù)。創(chuàng)新教育已然成為各大高校教育改革的重點研究內(nèi)容。

作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，化工原理在化學(xué)工程與工藝及相關(guān)的專業(yè)中均有設(shè)置。化工原理是在學(xué)習(xí)了多門基礎(chǔ)課基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)的一門課程，是學(xué)生跨入工程領(lǐng)域的奠基石[2]。它具有實踐性強、應(yīng)用性強的特點。通過該課程的學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、解決實際工程問題的能力，操作能力等。本文就在創(chuàng)新教育背景下，結(jié)合學(xué)院“培養(yǎng)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才”的人才培養(yǎng)定位，分析當(dāng)前化工原理課程教學(xué)中的特點，就化工原理教學(xué)中實施創(chuàng)新教育的必要性及如何進(jìn)行創(chuàng)新教育展開論述。

1 當(dāng)前化工原理課程教學(xué)的面臨的問題

1.1 “教”和“學(xué)”不相長

教師教學(xué)積極性并不是十分高漲。由此帶來教學(xué)效果不好等問題。一堂精彩的教學(xué)課程應(yīng)當(dāng)由充分的課前積極備課，抑揚頓挫的講課，充實而簡潔的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)效果的反饋等幾方面組成。而很多教師存在著教學(xué)態(tài)度懶散、教學(xué)過程松懈、教即“教”不關(guān)心“學(xué)”的問題。除了教師自身因素和高校的政策導(dǎo)向外，還有非常重要的一點就是不能充分認(rèn)識當(dāng)代大學(xué)生的特點。

長期以來，我國的教學(xué)體系以課程為導(dǎo)向，強調(diào)老師要怎樣講，注重教學(xué)的管理和實施。在此模式下，化工原理的教學(xué)強調(diào)原理講解和模型推導(dǎo)，枯燥的公式，呆板的教學(xué)方式，很難讓時刻追求“新鮮和刺激”的當(dāng)代大學(xué)生接受知識，更不用說創(chuàng)新原理和創(chuàng)新思維的傳授與啟發(fā)。當(dāng)代大學(xué)生處在知識爆炸，經(jīng)濟高速發(fā)展的時代，他們耳濡目染的都是高新科技帶給人們的方便和快捷，利益和刺激，享受的心理代替了探究原理和真理的好奇心。有多少學(xué)生還會被 “填鴨式”教學(xué)方法吸引，去聽完教師設(shè)計的教學(xué)流程呢？

1.2 系統(tǒng)的理論教學(xué)與實踐脫節(jié)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以實現(xiàn)理論聯(lián)系實際[3]。目前，一些高校對實踐教學(xué)方面的組織和實施存在不足，主要體現(xiàn)在兩個方面：教學(xué)理論的系統(tǒng)化與實驗安排集中化的矛盾和實習(xí)時間短，實習(xí)受限因素過多導(dǎo)致實踐效果不理想。

為了便于管理和操作，化工原理實驗通常被集中安排在某幾周進(jìn)行，而有的單元操作實驗又安排在理論課之前。這就造成了理論與實踐脫節(jié)，既影響學(xué)生對化工原理理論知識的理解和鞏固，又讓實驗課程失去了在學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)中的重要作用和意義。

當(dāng)前實習(xí)時間較短，一般只有2～4周的實習(xí)時間。實習(xí)教學(xué)資源短缺，化工現(xiàn)場實習(xí)過程中也有很多潛在的不安全因素問題，導(dǎo)致實習(xí)工作不能深入進(jìn)行，學(xué)生只能在相對安全的范圍內(nèi)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)。不能有效的深化理論知識和實驗課程的學(xué)習(xí)效果。

2 創(chuàng)新教育在化工原理課程中的實施

高爾基曾說過“如果學(xué)習(xí)只在模仿，那么我們就不會有科學(xué)，也不會有技術(shù)。” 實施創(chuàng)新教育就是要從培養(yǎng)創(chuàng)新精神入手,以提高創(chuàng)新能力為核心,帶動學(xué)生整體素質(zhì)的自主構(gòu)建和協(xié)調(diào)發(fā)展。創(chuàng)新教育在化工原理中可從以下幾個方面實施。

2.1 教學(xué)內(nèi)容上的創(chuàng)新

理論課上課前安排設(shè)備的認(rèn)識實習(xí)。

化工原理中每一個單元操作都是由操作原理和設(shè)備介紹兩大部分構(gòu)成。在單元操作講解前先組織一次操作設(shè)備的觀摩學(xué)習(xí)，可以通過了解實物引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，既直觀，效果又好。因此，教研組在教學(xué)方案中增加了開課前的觀摩學(xué)習(xí)。首先教師簡略講解設(shè)備的功能和構(gòu)型，會激發(fā)學(xué)生探求設(shè)備工作原理的興趣；其次，結(jié)合實物圖講授原理并深入分析結(jié)構(gòu)，可以有效的啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2.2 教學(xué)手段上的創(chuàng)新

增加仿真動畫教學(xué)。我院在教學(xué)中增加了多組仿真動畫的演示步驟。介紹課程中難于理解的教學(xué)內(nèi)容和工程設(shè)備運行(設(shè)備內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和物料的流動)，通過多媒體教學(xué)手段生動地呈現(xiàn)授課內(nèi)容，使抽象的概念和理論更加直觀和具體。幾年來的教學(xué)印證了這一教學(xué)環(huán)節(jié)的實施充分提高學(xué)生的興趣和注意力，進(jìn)一步提高教學(xué)效果，同時增強了學(xué)生的工程觀念。通過引入生活實例再延伸到生產(chǎn)實例，由淺入深，循序漸進(jìn)的進(jìn)行教學(xué)。大學(xué)教學(xué)中,學(xué)生對知識有“實用性”的要求尤為迫切。但是，太復(fù)雜的案例又讓學(xué)生感覺遙不可及。因此，先引入生活實例再引入工程實例，一方面使教學(xué)內(nèi)容實際化、具體化，加深學(xué)生印象，讓學(xué)生感覺理論知識不再是虛無縹緲的，而是來源于生活、生產(chǎn)又用于指導(dǎo)和改進(jìn)生產(chǎn)和提高生活。同時也給學(xué)生一種成就感，認(rèn)為自己是有能力解決類似工程實際問題的工程師，從而調(diào)動其主觀能動性。比如為了說明三種傳熱方式往往不是獨立存在的，可以拿“室內(nèi)的暖氣片使室內(nèi)溫度升高”就近舉例，應(yīng)用于生產(chǎn)中就是兩流體的間接傳熱問題。然后可將問題深化，如何提高傳熱速率和傳熱效率？可以以“暖氣輸送管道外包材料”舉例，還可以聯(lián)系流體流動中的連續(xù)性方程舉例。啟發(fā)學(xué)生在縱向和橫向兩個方面聯(lián)系所學(xué)知識，解決相關(guān)問題。通過生活實例引導(dǎo)-工程實例深化-工程問題解決，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、分析、解決問題的能力。

2.3 實踐教學(xué)中培養(yǎng)創(chuàng)新能力

2.3.1 實驗教學(xué)引導(dǎo)創(chuàng)新思維

實驗是創(chuàng)新思維形成的本源[4]，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中占有舉足輕重的地位。我院堅持“HEART”教學(xué)理念[5]，堅持以學(xué)生為本，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識，促進(jìn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

為了發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，我校自2013年就在校內(nèi)實現(xiàn)了開放式實驗教學(xué)。面向修讀化工原理實驗的學(xué)生開放。通過提供開放式實驗室，學(xué)生可以靈活的安排實驗時間，也可以針對感興趣的實驗進(jìn)行多種實驗嘗試，同時也為學(xué)生參加實驗技能大賽提供鍛煉的機會。這種開放式教學(xué)和開放實驗室的設(shè)立符合當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)特點。

2.3.2 仿真實踐

沒有實踐一切的理論知識就沒有生命力。目前的生產(chǎn)實踐是有諸多的受限因素，這些困難，仿佛是生產(chǎn)實踐無法逾越的鴻溝。仿真技術(shù)的應(yīng)用讓生產(chǎn)實踐的進(jìn)行柳暗花明。仿真數(shù)據(jù)庫及仿真模擬為化工實踐帶來了極大的便利。首先是解決了實踐時間較長，采集數(shù)據(jù)困難[6]，且分析數(shù)據(jù)誤差較大的問題，二是解決了實驗中能耗較高，耗材成本較高的問題， 三是克服了實踐中易燃易爆及操作不當(dāng)引起的設(shè)備損毀和安全事故等；同時，學(xué)生可根據(jù)自身對理論知識的掌握情況，在仿真實驗中通過驗證試驗對理論知識加深理解，通過創(chuàng)新實驗引導(dǎo)自己的創(chuàng)新思路及實現(xiàn)某些創(chuàng)新過程。

仿真實驗是一個動態(tài)的過程，它具有自主性和交互性的特點。首先，大場地現(xiàn)場實習(xí)地點縮小到小小的電腦中，學(xué)生可隨時通過電腦進(jìn)行任意實驗項目，從單元操作到生產(chǎn)過程；幾萬甚至上百萬設(shè)備儀表等可以在不同的單元操作及工業(yè)生產(chǎn)中共用，節(jié)省了重復(fù)購買帶來的成本浪費。單元操作不是孤立的存在，它始終建立在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。通過仿真實驗，可以讓學(xué)生在全方位角度上理解單元操作，從整體上把握工程觀點。

2.4 創(chuàng)新大賽中施展創(chuàng)新能力

在學(xué)生和教師的雙向需求下，學(xué)生可以以科研助手的形式參與到教師的科研工作中來。這既讓學(xué)生有創(chuàng)新和自我探索的空間和機會，認(rèn)識到該學(xué)科在科學(xué)研究中的重要地位，實時把握科研前沿及動向，又讓教師繁重的科研實驗勞動得到一定程度的減輕。

在國家“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”戰(zhàn)略的鼓勵下，高校也參與到了各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中。像全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，大學(xué)生科技創(chuàng)新活動等，為大學(xué)生創(chuàng)新思維的實施，創(chuàng)新能力的提升開辟了有利空間。在創(chuàng)新過程中學(xué)生可以充分了解創(chuàng)業(yè)之繁，創(chuàng)業(yè)之難，也能意識到技術(shù)創(chuàng)新、思維創(chuàng)新在工業(yè)生命中起到的關(guān)鍵作用。

2.5 適應(yīng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的師資隊伍建設(shè)

我院為適應(yīng)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，在師資隊伍建設(shè)方面采取了多種措施，通過高校訪學(xué)，海外訪學(xué)，加深對科研前沿的了解。加大雙師型隊伍建設(shè)力度，鼓勵教師依托各類協(xié)同創(chuàng)新中心、產(chǎn)學(xué)研合作基地、校企合作基地、實習(xí)實訓(xùn)基地等平臺，采取考察觀摩、技能培訓(xùn)、跟崗實習(xí)、參與產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)等形式，開展掛職鍛煉。大大提高了教師對行業(yè)最新發(fā)展的了解程度，保證課堂教學(xué)能反映當(dāng)前的先進(jìn)水平。

3 結(jié)語

創(chuàng)新性應(yīng)用型人才的培養(yǎng)是順應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟高速發(fā)展、科技水平日新月異的形式，提出的人才培養(yǎng)目標(biāo)。在化工原理教學(xué)中要實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要根據(jù)當(dāng)代大學(xué)生的特點，改變因循守舊的傳統(tǒng)教學(xué)方法，通過多種教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高主動學(xué)習(xí)的意識。發(fā)揮學(xué)生教學(xué)主體作用，真正做到“君子之教，喻也，道而弗抑，開而弗達(dá)”，做好學(xué)生創(chuàng)新道路上的啟發(fā)者。通過開放實驗室、科研助手、創(chuàng)新大賽等形式為學(xué)生提供創(chuàng)新空間和機會。同時，教師不斷提高自己的知識素養(yǎng)和教學(xué)水平，時刻保持超前的科研意識，才能為社會培養(yǎng)出優(yōu)秀的創(chuàng)新性應(yīng)用型人才。