地方高校磷化工專業(yè)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

聶登攀 周蘭 戴毅 羅斌 吳怡逸

[摘 要] 貴州省磷資源豐富，磷化工產(chǎn)業(yè)集聚，對磷化工專業(yè)人才的需求度高，作為地方高校，開設(shè)磷化工專業(yè)課程為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)專業(yè)應(yīng)用型人才具有重要意義。基于貴州民族大學(xué)磷化工專業(yè)課程的開設(shè)經(jīng)驗(yàn)和成果，結(jié)合新工科建設(shè)要求，對地方高校磷化工專業(yè)課程的建設(shè)進(jìn)行了探討，重點(diǎn)對磷化工課程體系設(shè)置、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、教學(xué)方法改革等進(jìn)行了分析。

[關(guān)鍵詞] 新工科;磷化工課程;教學(xué)改革

[基金項目] 2021年度貴州省科技支撐計劃項目“磷石膏基ɑ型高強(qiáng)石膏防火門芯板制備關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及示范”（黔科合支撐﹝2021﹞一般484）;2020年度貴州省教育科學(xué)規(guī)劃課題“貴州磷化工生產(chǎn)需求導(dǎo)向下高校化工實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式及人才培養(yǎng)探索”（GZJG20200143）

[作者簡介] 聶登攀（1978—），男，貴州畢節(jié)人，博士，貴州民族大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院副教授，主要從事礦物資源綜合利用研究。

[中圖分類號] G642 ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）48-0093-04 ? [收稿日期] 2021-07-14

在我國深化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展新型戰(zhàn)略的背景下，如何融合高校與企業(yè)，通過產(chǎn)學(xué)研合作教育培養(yǎng)出行業(yè)、企業(yè)所需的應(yīng)用型人才已成為地方高校轉(zhuǎn)型道路、滿足地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求過程中需要著重思考的問題[1-3]。新工科建設(shè)的“復(fù)旦共識”指出地方高校要對區(qū)域經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型蛻變發(fā)揮支撐作用，洞察行業(yè)人才需求，推進(jìn)校企合作，深化產(chǎn)教融合、培養(yǎng)大批具有較強(qiáng)行業(yè)背景知識、工程實(shí)踐能力、勝任企業(yè)發(fā)展需要的技能型和應(yīng)用型人才[4-6]。2017年4月，教育部在天津大學(xué)舉行新工科建設(shè)研討會，強(qiáng)調(diào)問產(chǎn)業(yè)需求建專業(yè)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對工程人才的培養(yǎng)。2017年6月，新工科研究與實(shí)踐專家組在北京形成了《新工科研究與實(shí)踐項目指南》，指出要突破社會參與人才培養(yǎng)的體制機(jī)制障礙，深入推進(jìn)科教結(jié)合，產(chǎn)學(xué)融合，校企合作，建立多層次、多領(lǐng)域的校企聯(lián)盟。深入推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作辦學(xué)，合作育人、合作就業(yè)，實(shí)現(xiàn)合作共贏，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展不僅需要研究型人才，更需要大量技術(shù)技能型人才。作為一種重要的人才培養(yǎng)機(jī)制，產(chǎn)教融合為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供了良好的基礎(chǔ)和條件，成為地方高校工科教育的必然選擇。

貴州省磷資源豐富，磷化工產(chǎn)業(yè)集聚[7，8]。省內(nèi)有貴州磷化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（原開磷控股集團(tuán)和甕福集團(tuán)合并成立）、金正大諾泰爾化工有限公司、芭田生態(tài)復(fù)合肥有限公司、川恒化工股份有限公司等大型企業(yè)。截至2020年底，全省共有規(guī)模以上磷化工企業(yè)87家，已形成了較為完備的磷化工產(chǎn)業(yè)體系，是貴州省重點(diǎn)打造的千億級產(chǎn)業(yè)集群，對促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)有著舉足輕重的地位。

眾多磷化企業(yè)的整合與成立，加強(qiáng)了地方企業(yè)對化工高層次工程技術(shù)人才的需求，目前，貴州化工企業(yè)的發(fā)展對專業(yè)人才的需求缺口極大，尤其是磷化工生產(chǎn)方向。為此，在貴州地方高校開設(shè)磷化工課程，針對地方優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)專業(yè)性人才，具有必要性和重要實(shí)際意義。然而，據(jù)了解，目前，大部分高校對磷化工未有單獨(dú)課程設(shè)置，參考書籍也不多，僅在“化工工藝學(xué)”“精細(xì)化工”等課程中有所涉及，教學(xué)內(nèi)容不系統(tǒng)、不全面。為此，本文結(jié)合本校開設(shè)的磷化工課程情況，對地方高校磷化工專業(yè)課程教學(xué)改革進(jìn)行了初步探討。

一、課程體系設(shè)置

我國目前是世界上最大的磷礦石和磷酸鹽加工生產(chǎn)、使用和出口大國，磷礦石產(chǎn)量在1億噸以上，磷酸鹽產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一位。磷化工是指以磷礦石為原料，通過化學(xué)方法將礦石中的磷元素加工成為產(chǎn)品的化工行業(yè)，磷化工包括磷肥和磷酸鹽兩個子行業(yè)。磷化工產(chǎn)業(yè)鏈長，加工過程主要涉及礦物選別與加工、磷酸萃取凈化、磷復(fù)合肥、精細(xì)磷化工產(chǎn)品等，生產(chǎn)中加工工藝方法多。如何通過一門課程讓學(xué)生對整個產(chǎn)業(yè)有所了解，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)興趣，提高專業(yè)認(rèn)同和專業(yè)自信，這對課程設(shè)置提出較高要求。

磷化工生產(chǎn)方法主要包括熱法和濕法，主要產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈如圖1所示。磷及磷化工產(chǎn)品80%左右為濕法生產(chǎn)，濕法中又以硫酸法工藝占比最高，濕法磷酸80%以上用于磷肥生產(chǎn)，其余用于各種磷酸鹽產(chǎn)品生產(chǎn);熱法在磷化工產(chǎn)業(yè)中占比不足20%，但由于其生產(chǎn)工藝的特殊性獲得的磷產(chǎn)品純度高，在某些領(lǐng)域具有不可替代性，并且隨著近年生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步，資源綜合利用程度大幅提高，熱法黃磷在我國磷化工產(chǎn)業(yè)中仍占據(jù)重要地位。

根據(jù)以上對磷化工產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的分析，本課程設(shè)置以濕法硫酸法為重點(diǎn)，對該工藝體系磷酸萃取、磷石膏綜合利用、磷復(fù)合肥生產(chǎn)等進(jìn)行重點(diǎn)講授，并對熱法黃磷工藝及主要產(chǎn)品進(jìn)行簡要介紹。由于磷精細(xì)化產(chǎn)品種類繁多，在本課程中未有涉及，可考慮另行開設(shè)專門課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。本校磷化工主要課程體系設(shè)置如下。

1.磷化工概論。主要對磷化工發(fā)展歷程，磷化工產(chǎn)業(yè)路線圖，行業(yè)發(fā)展面臨的主要問題等進(jìn)行介紹和討論。

2.磷礦石。重點(diǎn)對磷礦石成因、礦物特征、成分特點(diǎn)、生產(chǎn)品級要求等進(jìn)行介紹，并對磷礦石主要加工工藝及設(shè)備等進(jìn)行分析。

3.磷礦萃取。系統(tǒng)地對磷礦硫酸法萃取工藝進(jìn)行講解，涉及反應(yīng)原理、主要工藝影響因素、硫酸鈣結(jié)晶以及主要設(shè)備等。

4.磷石膏。磷石膏是磷化工過程最重要的副產(chǎn)物，綜合處置壓力大，尤其隨著近年環(huán)保要求提高及貴州省“以渣定產(chǎn)”政策的實(shí)施，磷石膏綜合利用研究成果較多，本部分主要對磷石膏性質(zhì)和主要處置方法進(jìn)行介紹，并對近年最新研究進(jìn)展進(jìn)行探討。

5.磷復(fù)合肥。對經(jīng)典的磷酸銨、氮磷復(fù)合肥等生產(chǎn)工藝進(jìn)行介紹。

6.熱法磷酸。對電爐法黃磷工藝流程進(jìn)行介紹，主要涉及反應(yīng)原理、工藝流程、主副產(chǎn)品、主要設(shè)備及研究動態(tài)等。

二、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)改革

工程技術(shù)人才的培養(yǎng)與教育緊密關(guān)聯(lián)、互為支撐，化工實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)作為化工專業(yè)本科生培養(yǎng)的核心基礎(chǔ)課程，也是重要的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)，在化工與制藥類專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)過程中，其重要性不容忽視[9，10 ]。為強(qiáng)化化工專業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐和分析解決工程問題的能力，中國化工教育協(xié)會、教育部高等學(xué)校化工教育指導(dǎo)委員會主辦每年一度的化工實(shí)驗(yàn)大賽，全國各省高等學(xué)校、化學(xué)化工教育學(xué)會也在積極舉辦地方化工實(shí)驗(yàn)大賽。但是目前，由于各種客觀條件的限制，本科生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)多停留在經(jīng)典的化工過程實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作上。普遍存在著專業(yè)教育理論與實(shí)踐脫節(jié)、化工單元操作與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)工藝脫節(jié)的現(xiàn)象，部分學(xué)生的知識體系泛而不精，缺乏學(xué)以致用和獨(dú)立分析、解決實(shí)際工程問題能力，化工專業(yè)的人才培養(yǎng)缺乏地方特色[ 11-13 ]。

為強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐和分析解決工程問題的能力，本課程根據(jù)磷化工工藝主要流程，配套建立了磷礦浮選實(shí)驗(yàn)裝置，礦漿真空轉(zhuǎn)板過濾裝置，磷礦酸解實(shí)驗(yàn)裝置，磷酸萃取實(shí)驗(yàn)裝置，開設(shè)了磷礦成分測定、磷礦浮選、礦漿分離、磷礦酸解、磷酸萃取等專業(yè)實(shí)驗(yàn)，滿足生產(chǎn)實(shí)際及技能性人才培養(yǎng)要求。在2019年度的貴州省化工實(shí)驗(yàn)大賽中，我校化工專業(yè)學(xué)生表現(xiàn)優(yōu)異，榮獲兩個一等獎、兩個單項獎和一個三等獎，在全省高校中脫穎而出，并在全國化工實(shí)驗(yàn)大賽西南賽區(qū)決賽中榮獲二等獎。

加強(qiáng)校企合作，結(jié)合工程實(shí)際制訂培養(yǎng)方案。學(xué)院與貴州磷化集團(tuán)、金正大等磷化工企業(yè)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議共建產(chǎn)學(xué)研實(shí)習(xí)基地，組織相關(guān)老師對企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)、管理調(diào)研，帶領(lǐng)學(xué)生到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行了認(rèn)知、生產(chǎn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)。根據(jù)企業(yè)反饋與教學(xué)有效結(jié)合，修訂化工專業(yè)人才培養(yǎng)方案，深入剖析企業(yè)生產(chǎn)過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，把握理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間的聯(lián)系，形成本科生研究課題，進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)和探索，以便更好地支撐貴州化工企業(yè)的需求、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

完善本科生導(dǎo)師制，積極開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)，讓部分學(xué)生參與教師承擔(dān)的磷化工研究開發(fā)課題。如我校2021屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）中選題有磷礦浮選工藝設(shè)計，磷礦酸解工藝設(shè)計，高強(qiáng)石膏制備，磷石膏改性等。通過讓學(xué)生參與一些課題研究，可成分調(diào)動學(xué)生積極性，鍛煉學(xué)生文獻(xiàn)調(diào)研和分析解決問題能力提高，培養(yǎng)學(xué)生科研興趣。

通過以上實(shí)踐實(shí)訓(xùn)開展，能夠很好地把握理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生對磷化工相關(guān)專業(yè)知識的興趣，增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)自信、提高專業(yè)認(rèn)同感，使化工專業(yè)的人才培養(yǎng)更貼合企業(yè)需求，更好地服務(wù)于地方化工企業(yè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

三、課程教學(xué)改革舉措和方法

一是圍繞立德樹人根本任務(wù)樹立課程育人理念，結(jié)合我國磷化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，挖掘課程思政元素和資源，做好教學(xué)改革與創(chuàng)新，以社會主義核心價值觀引領(lǐng)學(xué)生身心發(fā)展，加強(qiáng)學(xué)生理想信念、道德情操、工程倫理等培育，實(shí)現(xiàn)教書育人相統(tǒng)一。如從我國磷化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大、走向世界的歷程，可激發(fā)學(xué)生民族自豪感，增強(qiáng)專業(yè)自信。

二是堅持理論結(jié)合實(shí)際，根據(jù)磷化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展前沿動態(tài)，加強(qiáng)理論教學(xué)內(nèi)容與工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的同步銜接，提高本專業(yè)畢業(yè)生支撐產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實(shí)需求、服務(wù)磷化工新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的能力。如當(dāng)下磷化工企業(yè)的相關(guān)崗位對于人才的核心技術(shù)能力十分看重，其一線崗位多為產(chǎn)品分析測試員、工藝操作技術(shù)員等，而這種崗位特點(diǎn)也決定著學(xué)生操作技能培養(yǎng)的重要性，因而在開展專業(yè)教學(xué)實(shí)施時，應(yīng)當(dāng)增加實(shí)踐操作課程的比重，重視理論課和實(shí)踐課之間的有效結(jié)合，進(jìn)而培養(yǎng)出素質(zhì)較高的技能型人才。

三是積極嘗試新的教學(xué)方式。搭建網(wǎng)絡(luò)平臺，將智能化學(xué)習(xí)與化工類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)相融合，加強(qiáng)虛擬技術(shù)、3D技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等在化工實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用;通過仿真實(shí)驗(yàn)軟件來模擬實(shí)驗(yàn)操作，熟悉實(shí)驗(yàn)裝置中各部件操作及作用，同時了解實(shí)驗(yàn)操作步驟和注意事項;通過半實(shí)物仿真模擬有效加強(qiáng)單元操作與生產(chǎn)工藝之間的聯(lián)系。利用虛擬技術(shù)，模擬生產(chǎn)場景，學(xué)習(xí)化工單元操作在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，將單元操作練習(xí)貫通于整個的生產(chǎn)工藝中，掌握生產(chǎn)工藝和連續(xù)操作的要點(diǎn)。對課程中涉及的工藝流程、單元操作、能量和物料衡算等知識點(diǎn)的講解，可利用現(xiàn)場視頻、動畫演示、學(xué)習(xí)平臺軟件等結(jié)合，提供高質(zhì)量的課程資源，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果。

此外，積極進(jìn)行考核模式改革，注重能力培養(yǎng)和過程評價。為保證學(xué)生操作、生產(chǎn)技能的培養(yǎng)，在學(xué)生學(xué)業(yè)評價構(gòu)成中加入技能考核環(huán)節(jié)，優(yōu)化成績構(gòu)成，強(qiáng)化成績合理性，改革教育教學(xué)評價體系。以學(xué)生綜合能力培養(yǎng)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)培養(yǎng)解決實(shí)際工程問題的能力。通過平時小組討論，翻轉(zhuǎn)課堂，實(shí)驗(yàn)考核，課程論文等方式，提高學(xué)生參與度，讓學(xué)習(xí)更加靈活、主動，建立正向激勵機(jī)制，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

四、結(jié)語

貴州磷資源豐富，磷化工產(chǎn)業(yè)集聚，地方高校開設(shè)磷化工課程具有重要意義。在當(dāng)前新工科背景下，磷化工相關(guān)領(lǐng)域?qū)θ瞬诺募寄芎椭R水平要求變得更高，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主要目標(biāo)的地方院校應(yīng)主動適應(yīng)新工科發(fā)展的需要，結(jié)合磷化工企業(yè)實(shí)際和發(fā)展前沿，科學(xué)合理地制訂課程體系，加強(qiáng)校企合作，建立專業(yè)實(shí)驗(yàn)室及聯(lián)合實(shí)訓(xùn)基地，不斷對磷化工專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行優(yōu)化，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和工程創(chuàng)新能力，為地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供優(yōu)秀的復(fù)合型人才。

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