新工科背景下《煤化工技術》課程教學改革研究與實踐＊

（貴州民族大學化學工程學院，貴州 貴陽 550000）

教育部在2016年研討工程教育改革時首次提出“新工科”，新工科以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[1]。

新工科背景下的專業(yè)培養(yǎng)模式及課程改革層出不窮[2]，貴州民族大學化學工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行升級，融合新工科建設理念，以專業(yè)核心課程改革為基礎，逐步探索新工科背景下化工專業(yè)課程建設思路與方法，形成以《煤化工技術》課程為基本改革試點課程，其他課程陸續(xù)進行的改革模式，逐步進行新工科理念的滲透與建設。該課程的建設以面向全體學生，優(yōu)化人才培養(yǎng)全過程，關注人才培養(yǎng)成效和學習成果，強化學生工程倫理意識、職業(yè)道德和職業(yè)規(guī)范，持續(xù)提升工程人才培養(yǎng)水平為目標。通過對教學內容、實訓內容、實驗室開放、虛擬仿真與實體實驗相結合等幾個方面進行，《煤化工技術》課程改革思想及教學實踐總結為以下幾點。

一、調整教學內容，使與本地資源特色及人才需求相結合

以貴州省煤化工企業(yè)需求為導向，設定教學內容，優(yōu)化課程體系。傳統的《煤化工工藝學》課程內容廣泛，考慮到學院《煤化工技術》課程總學時32學時，實驗24學時，針對《煤化工技術》課程課時量有限，學習深度不夠，實習多以參觀工業(yè)生產為主等問題，通過對貴州省煤化工企業(yè)調研，結合國家環(huán)保方面的政策方針，確定教學內容以煤炭氣化技術、煤氣凈化技術、甲醇合成及精制、煤炭直接液化以及煤化工安全與環(huán)保等為主，重點講解各個工作過程的基本原理、典型設備結構及工藝操作、工藝設計特點等。通過課程內容的改革，學生能夠在有限的課時內重點深入學習現代煤化工生產的主要原理、工藝流程、主要設備操作及工藝參數等。

二、充分挖掘現有實訓條件，使課程與實驗、理論與實踐相結合

由于煤化工生產設備投資大，生產過程中涉及高溫高壓操作，相關實訓在實驗室中難以進行。針對所選定的課程內容，結合相應的虛擬仿真軟件完成典型工藝設備的實驗操作。通過軟件的3D界面可以了解煤化工企業(yè)整體布置及不同工段之間的關系，可以對常用的化工設備如：德士古氣化爐、換熱器、航天爐、離心泵、合成塔等進行拆裝。學生可以單獨操作，也可以組隊進行操作，通過角色扮演可以鍛煉學生的團隊協作能力，提高學生學習的興趣。在2D界面的DCS中可以進行工藝模擬及控制操作，整個過程完全依照工業(yè)生產中的步驟及控制要求進行，可以使實驗與生產過程對接。當學生能夠較好地掌握實驗室的相關實驗后，在生產實習時再對煤化工生產企業(yè)進行參觀學習，由企業(yè)技術人員進行更深入地講解及演練，可使理論與實踐更好的對接，進一步提高學生的綜合能力。

三、加強實驗室開放程度，通過典型設備及工藝的模型制作提高學習興趣

由于受課時限制，僅僅利用課堂上的時間是遠遠不夠的，針對這個問題進行了實驗室開放管理，虛擬仿真及相關實驗室工作日每天開放四小時，周末全天開放，由負責實驗的相關教師及實驗助理利用課外時間輔導學生進行實驗實訓，負責解答過程中的各種問題。此外，還通過高年級帶低年級，舉辦實驗技能大賽等方式提高學生的參與度及學習興趣。

對于煤化工生產中的典型設備（氣化爐噴嘴、換熱器等），鼓勵學生利用各種廢棄材料如泡沫塑料、紙箱、飲料瓶、吸管等分組制作模型，老師對學生給予一定的指導，對學生做的模型進行點評及反復修改，盡量使結構、比例及外形接近生產實際設備，在該過程中同學們不但可以了解環(huán)境保護的相關知識，還能變廢為寶，加深對主要設備結構的認識，鍛煉動手能力的同時，提高想象力和創(chuàng)造力。

四、虛實結合的實驗過程

僅僅利用虛擬仿真軟件進行實驗教學，學生在設備的操作及控制上達不到預期的效果。因此，利用虛擬仿真軟件進行煤制甲醇全流程工藝模擬的同時，針對過程中涉及的換熱、精餾、洗滌、萃取等工藝結合化工單元操作實體實驗操作進行講解，并注重將單元操作融入煤制甲醇工藝全流程操作過程中。將煤化工技術實驗與化工單元操作，化工原理實驗相結合，利用虛擬仿真軟件學習工藝流程及控制的同時，利用化工單元操作等實驗設備針對性地進行真實實驗操作，深入學習基本原理及方法。例如，在學習工藝流程中的熱傳遞及回收時，對換熱器的結構利用軟件進行拆裝及工作原理的學習的同時，利用傳熱單元操作進行設備的實際操作，對比不同換熱器的換熱效率，再用結果來驗證煤化工工藝設計的合理性。如此既對已學過的知識進行了鞏固，又將碎片化的單元操作與完整的工藝流程相結合。利用虛擬仿真與實體實驗相結合進行實驗教學，取得了良好的效果。

結語

本文立足于新工科建設理念與實踐的前期探索，全面踐行“學生中心、產出導向、持續(xù)改進”的質量理念，從貴州民族大學化學工程與工藝專業(yè)《煤化工技術》課程教學及實驗內容、方法等方面進行改革，將虛擬仿真與實體實驗結合，通過模型制作及競賽等進一步提高學生的動手能力及創(chuàng)新能力，通過以上改革，在促進學生學習興趣，提高理論及實踐水平方面取得了一定的成效。