面向工程應用的課程重構策略和實踐

摘要：新工科強調課程建設面向工程應用，以培養學生工程應用能力為目標進行重構型課程建設，是課程高質量發展的重要途徑.文章在分析課程教學現狀的基礎上，基于課程重構的要求，提出了工程應用導向的課程重構策略，設計了對標工程教育認證的課程目標；基于工程應用主線重組了課程內容體系，構建了以學生為中心、以能力為導向、以項目為引領的教學模式，并有效實施了“精細化學品化學”課程的重構及實踐.

關鍵詞：工程應用；精細化學品化學；課程重構

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A

Reconstruction Strategies and Practicesfor Engineering Application-Oriented Courses： A Case Study of “Fine Chemicals Chemistry” Course

JIANG Li-ping， WEI Hui-rong， NIU Teng， LI Zhen， CHEN Pei-lan

（School of Chemical Engineering， Lanzhou University of Arts and Science， Lanzhou 730000， China）

Abstract：The new engineering discipline emphasizes course development aimed at engineering applications， with the goal of reconstructing courses to cultivate students’ engineering application abilities， which is a key approach for high-quality course development. Based on an analysis of the existing issues in course teaching， this paper proposes engineering application-oriented course reconstruction strategies according to the requirements of course restructuring. It designs course objectives aligned with engineering education accreditation， reorganizes the course content system based on an engineering application mainline， and builds a student-centered， competency-oriented， and project-led teaching model. Additionally， it effectively implements the course reconstruction practice for the “Fine Chemicals Chemistry” course.

Key words：engineering application; fine chemical chemistry; course reconstruction

0 引言

隨著精細化工行業涵蓋面越來越廣，“精細化學品化學”課程的教學內容不斷增多加深，包括結構分析、單元合成設計及實施、產品合成設計及實施、中控分析、性能檢測等，涉及化學和化工行業的方方面面.“十四五”規劃綱要中指出：建設高質量本科教育，推進部分普通本科高校向應用型轉變；建立學科專業動態調整機制和特色發展引導機制，增強高校學科設置針對性，推進基礎學科高層次人才培養模式改革，加快培養理工農醫類專業緊缺人才.與此同時，教育部要求新工科建設要貫徹“探索理科在技術前沿的應用，推動應用理科向工科延伸”的課程發展要求^［1］，明確了課程建設強調工程應用是必然趨向.在這樣的背景下，如何培養出創新精神與實踐能力兼備的復合型人才，成為應用型高校課程教學改革中亟需探究的重要問題.本文以“精細化學品化學”課程為例，探索面向工程應用的課程重構和實踐.

1 課程教學現狀分析

1.1 授課教師方面

精細化工行業的工程應用能力包括行業或市場或項目的調研能力、工程項目的啟動能力、工程項目的設計能力、工程項目的實施能力、工程項目的維護能力、工程項目的推廣應用能力等諸多方面.我?；W院早期的師資主要來源于師范院校，為了優化師資結構，近些年從國內不同研究型高校或科研院所引進了多名博士及博士后.這些教師科班出身，理論功底扎實，具有較強的科研能力，但基本沒有工程應用經歷.因此在“精細化學品化學”課程的教學過程中，由于教師本身缺乏精細化工行業工程應用方面的經驗，因此教師難以引導學生全面深入地了解精細化工行業工程應用的各個環節，且不能模仿工程應用環境從多個角度入手培養學生的工程應用能力，使得工程應用能力培養的課程目標很難落實.

1.2 教學內容方面

近年來，精細化工行業發展態勢迅猛.一方面，行業涵蓋面越來越廣，學生的知識需求和能力需求越來越多樣化，從而要求教學內容持續不斷地增多加深；另一方面，隨著新技術、新設備、新工藝、新標準的不斷出現^［2-4］，又需要教學內容不斷地隨之更新才能跟得上行業發展.但是教材的出版發行是需要一定周期的，這就導致緊貼教材的現有教學內容往往是落后于行業發展現狀的.現有的教材內容已無法滿足學生發展的需求，作為一門綜合型的專業核心課程，教學內容的優化與更新變得至關重要.

1.3 教學模式方面

“精細化學品化學”課程包括理論課和實踐課兩部分.傳統的教學模式和教學方法主要存在5點弊?。旱谝唬碚撜n和實踐課脫節，兩張皮現象尤為突出；第二，“精細化學品化學”課程的教材一般都涵蓋精細化學品11大類，內容雖寬泛但深度不夠.傳統教學中，理論課上教師照本宣科，重點不突出，導致學生樣樣都了解，樣樣不精通；第三，實踐課教學延續基礎實驗課的教學方法，教師仍然依葫蘆畫瓢講授實驗方法，學生照貓畫虎做實驗，導致學生只會生搬硬套，課程結束后仍然不具備任何工程應用實踐能力；第四，重內容、輕方法，學生知其然，而不知其所以然，只會機械地重復，不會延伸，更不能創新；第五，并未依據精細化工行業工程應用環境分析學生學習該課程后應該獲得什么能力，進而針對學生應該具備的各項工程應用能力逐一進行課程教學的設計和實施.

2 面向工程應用的課程重構策略

新工科背景下，面向工程應用的課程重構是指教師基于學科專業教育體系，根據工程應用對學生能力構建的現實需求，發揮主體性改進和創新課程實施的內容和過程^［5］.它體現了對課程的認知、知識結構以及職業發展能力等一系列特征.基于此，課程組對“精細化學品化學”課程教學進行了重構.

2.1 組建工程應用型教師隊伍

引進在精細化工領域實踐經驗豐富、工程應用能力強的企業高級工程技術人員，參與課程建設和實施，解決本課程理論教學與實踐教學中存在的問題.校企產教深度融合，通過政策引導和相應的經費支持，促使沒有相關企業從業經歷的教師到企業實踐，參與企業生產、經營等活動，不但可以幫助企業解決一些技術問題，而且還能提升教師自身的工程應用能力.

營造教師學習專業知識的氛圍，提高教師自身的專業素養，掌握精細化工領域的新技術、新設備、新工藝、新標準，持續積累相關知識和技能、擴寬相關知識面，從而使教師適應精細化工行業快速發展而導致的教學內容的不斷更新.

2.2 夯實目標對教學的引領作用

建構工程應用專業出口能力，是工科課程對標專業畢業要求所形成的目標.要實現這一目標，需要重構后的課程體系結構能夠對其提供支持^［6］.細化教學目標，可以指導重新架構課程體系，是課程教學模塊重組的著力點和突破口.

精細化工行業工程應用能力貫穿工程項目的全過程，涵蓋很多方面，其中，“精細化學品化學”課程對應的工程應用過程包括精細化學品的設計和精細化學品的生產（見圖1）.

學生學習“精細化學品化學”課程的總體目標就是要具備適應這類職業的各項能力和素養.基于此，有必要分解精細化工行業工程應用過程中每一個環節所需要的能力，并在遵循“知識目標、能力目標、素質目標”這3個層次的課程規范學習目標的基礎上，細化教學目標，使工程過程中需要的各方面能力能夠與教學過程中的教學目標細目一一對應（見圖2）.

基于課程對應的工程應用過程，將課程教學目標細化，與工程應用過程各個環節的能力需求統一.接下來的教學設計、教學實施、考核評價等都基于細化后的教學目標展開，這樣做有利于更具體、更貼近實際應用地進行課程設計，能夠有的放矢地實施每一個教學環節，能夠更精準地考核學生的學習效果，培養出具有綜合應用能力、具有可持續發展能力的學生.

2.3 關注教學內容的持續更新

教材的編撰、出版、發行是需要一定周期的，無法跟上精細化工行業的發展速度.因此教材不能作為唯一的教學依據，教學內容也不能僅僅來源于教材.教師要利用多元化教學手段，在各種中英文專業平臺獲取精細化工行業各領域的國內外發展現狀，了解各領域的新技術、新設備、新工藝、新標準，再講授給學生.而對于地方應用型本科高校的學生，要求所有學生能夠理解最新的英文文獻是不切實際的，因此在進行每一類別精細化學品課程教學之前，教師應指導學生在相關的中文專業平臺上獲取最新的行業進展，例如，通過中國知網補充學習專業知識，通過中國化工信息網和中國化工在線網獲取綜合信息，通過中國精細化工網了解精細化工企業狀況等.

以教材內容為主、利用多元化教學手段補充和更新教學內容，可以使學生掌握更全面的專業知識和專業技能，也可以培養學生的調研能力，提高學生的自主學習能力.

3 面向工程應用的課程重構實踐

3.1 基于學科專業的工程應用主題，重組課程內容體系結構

工科課程重構的目的，是為了滿足學生職業崗位的工程應用需要.因此，課程重構應以職業崗位的內容為主題，以工作流程為主線.精細化工產品具有小批量、多品種、技術密集度高、技術更新快等特點，1986年原化學工業部將精細化學品分為農藥、染料、涂料、顏料、試劑和高純物、信息用化學品、食品和飼料添加劑、黏合劑、催化劑和各種助劑、原料藥和日用化學品、功能高分子材料11大類，每一個大類又分為多個小類，每一小類又包含數十甚至數百品種，按不同化學結構估計，總數達3萬多種（不包括化學試劑）.近年來，精細化工行業發展更加迅速，技術、設備、工藝等的更新加快了精細化工產品新品種的開發，精細化工產品功能性和專用性越來越強，導致產品越分越細、越分越多.

精細化工產品的上述特點，使得“精細化學品化學”課程的教學不可能全面覆蓋所有精細化學品，所以在教學中，不能苛求面面俱到，但必須要以點達面.首先通過深入挖掘一個項目的理論教學和實踐教學，使學生學懂學透，掌握方法，獲取能力；然后引導學生學會舉一反三，能夠自主學習并掌握新的工程應用項目所需的知識和技能，從而提高可持續發展職業能力.

首先選擇需要深入挖掘的要點，本課程組從以下幾個方面考慮：①具有典型代表性，可以涵蓋一般精細化學品設計和合成的基本工程應用過程，學生學習后可以拓展到其他精細化學品；②貼近生活，學生有一些感性認識，能引發學生的學習興趣；③難度適中，可以開展有效教學；④涉及的基本工程應用過程可以在教室及實驗室完成；⑤學校實驗室可以提供相應的硬件保障；⑥教師能夠解決工程應用現場出現的隨機問題.綜合以上幾點，最終確定以“涂料”為核心點，深入系統地學習之后，學生就掌握了精細化工產品工程應用基本過程.基于此，本課程重新調整了理論教學和實踐教學的整體教學框架.“精細化學品化學”課程改革前后的理論教學框架對比如表1所列.

由表1可以看出，課程改革之前，理論教學的實施順序是依據教材內容的順序依次展開的；每一章占用的課時僅和教材內容的多少相關，課時分配較均勻.課程改革之后，教學實施順序有所改變，在第1章（緒論）和第2章（精細化工工藝學基礎及技術開發）結束后，緊接著開始核心點第7章（涂料）的教學；同時課時分配差別較大，除了前兩章保持不變，第7章（涂料）的教學課時從8課時增加到26課時，而其他章節都壓縮到4課時，第11章（精細化工發展新動向）中新技術、新設備、新工藝、新標準、新應用等根據精細化學品不同分類分散在各個章節中進行學習，因此該章課時壓縮到2課時.

“精細化學品化學”課程改革前后的實踐教學框架對比如表2所列.

課程改革之前，實踐教學還是按照傳統的方式進行，每次開展一個不同產品的實驗，課時均勻，都為6課時，在這樣的教學框架下，只有教師講授給學生配方、工藝、注意事項等，學生照搬照做，才能一一完成.學生在這個過程中缺少思考，工程應用中產品設計、性能指標分析、產品優化、性能評價、產品施工應用、產品推介等一系列環節完全沒有經歷，這樣的教學即便完成，學生也無從獲取各項工程應用能力，達不到教學目標.課程改革之后，實踐教學緊緊圍繞核心點“涂料”展開，課程覆蓋所有對應的工程應用過程：苯丙乳液的合成和優化（化學合成）、苯丙涂料的復配和優化（復配增效和劑型加工）、苯丙涂料的涂裝及性能檢測（現場施工和性能評價）、產品推介（商品化），同時市場調研和專業調研、可行性分析、方案設計、方案的實施和優化、方案的穩定化等工程應用過程在各個環節中都有滲透.通過“涂料”這一核心教學點的展開，學生在教師的指導下，經歷了工程應用的全過程，獲取了各項工程應用能力，使得職業發展可持續.

3.2 能力導向、項目引領，構建以學生為中心的教學模式

課程教學內容的重構與教學模式的設計必須相互匹配.通過能力為導向、項目為引領的教學模式改革，把理論教學內容分成11個模塊，把實踐教學內容分為4個模塊，每一個模塊確定一個主軸項目.提出“以選定精細化學品的應用為項目啟動的切入口、項目的展開進行為教學線、項目每個環節的能力培養為核心點、項目完成時的能力獲得為評價依據”的多循環教學方法.每一個模塊、每一主軸項目涉及不同的教學內容，因此15個模塊、15個主軸項目的教學中，內容涵蓋是非常廣泛的，學生分別學習了精細化學品化學基礎知識、化學計量、配方研究和設計的原則、單因素實驗設計和多因素實驗設計方法、正交優化實驗方法；精細化工過程開發的一般步驟，11大類精細化學品各自的現狀、分類、典型產品、設計、開發、應用、未來發展等.但是，從能力培養目標的角度來講，每一個模塊、每一主軸項目都是順著工程應用過程進行的，相當于進行了15次循環的工程應用能力的培養和提升訓練.每個模塊完成后，都會拓寬學生在精細化工領域的知識面，同時提升學生在市場調研和專業調研、精細化工專業基礎、實用產品的設計與研發、性能評價、產品施工、市場評估、產推介、企業運營與管理等方面的能力，增強學生從業和創業的意識和信心.

4 結語

精細化工行業發展迅速，涉及面廣，更新快，為了適應行業的發展特點和發展需求，本著關注學生持續發展和培養職業核心能力的原則，本文提出了面向工程應用的課程重構.在課程重構策略的指導下，細化了課程目標，使工程過程中需要的各方面能力能夠與教學過程中的教學目標細目一一對應，教學過程有了具體衡量標準.在課程重構實施后，學生參與各類化學化工大型賽事和大學生創新創業項目，都取得了優異的成績.同時也幫助學生提高了學習能力、工程應用能力以及職業核心能力和團隊協作能力，提高了學生從業和創業的信心，有利于今后學生職業的可持續發展.

參考文獻：

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［責任編輯：紀彩虹］