新工科背景下化工類跨專業課程教學模式探析

渠吉發

(南京工程學院，江蘇 南京 211167)

化學工業發展是國民經濟發展的一個重要標志，傳統發達國家都有極強的化工基礎，我國化學工業已經進入了全面快速發展時期，但是隨著數量和規模的增長，化工領域安全與環保的問題愈發突出。另外，化工生產的工藝流程越來越復雜，自動化程度也越來越高，化工行業對人員數量的要求逐漸降低，而對人的能力要求越來越高[1]。這就要求生產相關人員不僅有扎實的專業基礎，也要對涉及到的安全與環保問題有較深的認識。

隨著新技術、新產品、新業態和新模式不斷涌現，我國高等教育需要培養掌握多門學科、多門技術的新型工程科技人才[2]，“新工科”概念應運而生。在此背景下，2018年教育部高教司出臺的《普通高等學校本科專業教學質量國家標準》中要求化工類人才掌握化工安全與環境保護的共性知識和技術，化學工業中安全生產規律，化工生產事故的預測、預防和緊急處理預案等內容。因此，高校應遵循教育科學規律，建立跨學科多專業融合的新型化工相關專業，并設置培養學生解決復雜工程問題能力的基礎課程。

能源化學工程專業是新興的復合專業，屬于能源、化工、環境和材料的交叉學科，是為加速我國能源發展、解決能源問題和滿足國家重大能源戰略需求而設立的本科專業。本專業重點培養能夠從事能源化工及相關領域的產品開發、工藝設計、過程控制、生產運行和節能減排等工作的高等技術人才，以及工程項目管理人才和高素質科研工作者。如何在有限的課時內，帶領學生掌握更多的安全與環保知識，為將來的安全生產、職業健康和環境保護打下一定的基礎，是能源化學工程專業教學的重點。本文以培養能源化學工程專業復合型人才為立足點，探討如何推進本專業化工安全與環保的教學。

1 課程特點及學生基礎

化工安全與環保是綜合性很強的一門課程，從宏觀來講，本課程重點要求學生理解工程倫理的核心理念，了解化學工程師的職業性質和責任，在工程實踐中能自覺遵守職業道德和安全技術規范，并具有化工安全與環保的法律意識[3,4]。課程設置在第七學期，但是由于只有32學時，很難把所有內容都進行詳細的介紹，例如涉及的密封技術、腐蝕控制技術和通風置換技術等都可以作為獨立的一門課程，因此本課程更注重知識面的廣度而非深度。課程另一個特點，也是教學難點，文字性知識很多，比如種類繁多的法律、法規、標準等，均需學生有一定的了解，課堂教學容易變得枯燥無味。

本課程面對的是能源化學工程專業的學生，學生已經學習了化工原理、化工工藝學、反應工程等課程，具有扎實的化工基礎，但對于安全生產、職業健康和環境保護等方面的知識缺少系統的認識。本課程更注重安全與環保的整體框架，有足夠寬的知識面和扎實的專業基礎，教會學生具備全局概念，培養學生的跨學科思維和跨界整合能力，對部分知識如預防焊接缺陷等知識點不作過多要求。

基于本課程的特點和能源化學工程專業學生的基礎，探討如何通過教學觀念的轉變、教學方式的創新、考核評價的多樣化，提升化工安全與環保課程的教學質量，激發學生的學習興趣，促進學生的可持續發展，是培養契合新工科要求的化工類復合型人才亟需解決的關鍵問題。

2 教學模式變革

2.1 教學觀念的轉變

要提高課程教學效果，教師應轉變教學觀念，樹立“以學生為中心”的新理念。課程教學應從“教師傳授學生知識”轉變為“學生自己發現和創造知識”；從強調教師“教什么”、“怎么教”轉向注重學生“學什么”、“怎么學”；以“能力為本”，尊重學生的主體地位，提高學生的學習成效，促進學生的全面發展。

2.2 教學方式的創新

教師應充分利用學生的主觀能動性，設定知識框架和范圍，引導學生學習，比如進行課堂翻轉，學生課前自學，課堂進行交流，教師對遺漏或錯誤的知識點進行點評、補充和更正。只有學生學會獨立思考，在面對日新月異的新技術、新工藝、新產品時才能解決實際問題，滿足自我發展需求。

現在高校已實現多媒體教室的全覆蓋，PPT已經成為教學必不可少的輔助措施，板書與多媒體的高效結合是許多課程成功的原因之一。對于化工安全與環保來說更需二者的有機結合，比如可以通過案例視頻提高學生對安全和環保的認識，并加強對知識點的掌握。也可以篩選一些事故剖析動畫，更加直觀地分析事故原因，增強代入感，給學生更強的震撼，產生更好的教學效果。

本課程面向大四的學生，學生已具備較充實的專業基礎知識，對未來的發展方向也有基本判斷，對知識的獲取有自己的選擇，所以在教學中需要根據專業要求及學生的興趣點進行選擇性教學，把課堂時間變成知識的互動與分享。教室不只是單純的學習場所，也可以進行學術交流，給學生安排一些有一定自由度的課題，讓學生作為課堂主角，不僅可獲得更好的學習效果，也可快速適應未來日新月異的社會需求。

僅停留在理論層面沒有進行實踐的學習是不牢靠的，教學過程中可以安排學生課余時間到化工實驗室或化工廠進行實地參觀、學習，使學生對化工設施、生產工藝、防護措施等有直觀認識。例如講解通風置換技術時，可以帶學生參觀實驗室的換氣扇、通風櫥等設施；講解雷電防護技術時可要求學生親自觀察避雷針、導線及地線；講機械密封時可以借機械專業的泵模型，介紹動密封原理。學生在實踐中思考，理論與實踐相結合，才能適應變換萬千的未知領域。

2.3 考核方式的多樣化

本課程不僅考察學生對課堂知識的掌握程度，由于一些技術、標準、法律、法規的快速更替，也需要學生具有較好的信息檢索和綜合能力，因此需要構建學生為本的多元多維學習成效評價體系。教師提前制定有一定自由度的題目，盡可能涵蓋所有章節的重點內容，如“電廠相關的金屬腐蝕和防護措施概述”，“選一個化工廠，分析其在廠址選擇和全廠布局等方面為安全生產的考量”，“化工廠、電廠等企業常見火災隱患點，預防措施及火災處理措施概述”等。然后將翻轉課堂過程學生對題目的把握程度、查找資料的全面性、分析過程的創新性等引入評價體系，作為課程成績的重要組成部分。

期末考試中，除重要的機理和概念，添加一些涉及安全生產、職業健康和環境保護的典型案例，考察學生根據提供的信息對存在的安全隱患、事故原因等進行分析的能力，并要求給出合理、系統的改進措施，全方位考察學生對本課程知識的綜合掌握程度。

3 結語

本文根據實踐教學經驗，客觀分析了跨專業課程化工安全與環保作為能源化學工程專業課程的特點及要求，并從教學觀念、教學方式和考核方式等方面提出了建議，以期提高教學效果，更好地滿足新工科人才培養的要求。