化學工程師范文

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化學工程師

篇1

化學工程與工藝的新老師,上可以通過導師制培養方法,引導新教師多多參加豐富的行業教育交流研討會,為他們提供更多的實踐機會。通過培訓與監督,提高這些老師的理論教育教學水平和實踐教學水平,能夠獨自承擔起相應的課程教學任務。修整化學工程與工藝專業教師的培養方案:第一,可以鼓勵現任化學工程與工藝專業老師接受再教育,進行專業知識的換血,拓展知識儲備;第二,為專業老師提供進企業參加觀摩實訓的機會,積累工程實踐經驗,加深對教學工作的認識,獲得相關知識的補充和深入理解;第三,加強校企合作,聘請企業工程師到學校為化學工程與工藝專業的學生授課,也可以讓他們參與到專業課老師的聽課活動中,為老師提供意見。通過以上這些措施可以構建一支高素質的“雙師型”師資隊伍。浙江工業大學為加快青年教師培養,確保人才培養質量實行青年教師導師制度,有利于提高教師隊伍整體教學水平保證人才培養質量,有利于青年教師盡快適應高校教學崗位,實行青年教師導師制度。該制度規定,凡35周歲以下(含)新來學校在教師崗位上工作的畢業生或從事高校教師工作不滿一年的新調入的青年教師必須接受導師的指導。青年教師應在導師指導下完成隨班聽課、課后輔導、批改作業、試講、輔助實驗指導、參與科學研究等環節內容。青年教師經導師制考核合格后才能承擔學校普通本、專科生課程,未接受導師指導或考核不合格的青年教師不能申請高校教師資格,為具備一支合格的化學工程與工藝專業卓越工程師教學師資隊伍提供了制度保障。

(二)樹立正確的工程化教育理念

從工程項目的實際情況作為出發點,根據社會經濟發展的需求,利用一定的工程技術手段,培育學生形成良好的環境思維工程意識,提高學生的綜合素質,增強學生的實踐技術水平。在落實“卓越工程師教育培養計劃”的時候,將技術能力水平的提高作為主要內容,實現人才培養形式的全方面調整。在學生學習的過程中,首先應該將牢固地掌握基礎知識作為最基本的任務,然后逐步提高實踐動手能力,提高工程設計水平與工程創新能力。另外,還要著重調整課程結構,進行教學內容的優化,引導學生掌握基本的研究性學習策略。加強對學生的創新意識與能力的提高,提高學生的綜合素質。為學生安排進企業學習的機會,讓他們學會用正確的態度認識企業文化建設,掌握基本的企業生產技術。鼓勵學生多參加實踐生產活動,指導并監督學生做好畢業設計工作,激勵學生多參與企業的技術設計創新活動。

(三)改革實踐教學環節

采取有效的措施推定實踐課程教學設計的完善,將課程設計工作與生產實踐活動巧妙地結合在一起。加強校企合作,保證課程教學設計的內容與生產實踐活動相符合,幫助學生加強工藝設計的經濟意識。在實驗課程方面,首先應該對具體的實驗內容進行綜合分析,采取有效的實驗方案和實驗措施,將最新的科研成果和科研項目引入到學生的日常課程學習中。老師應該加強自身學習,時刻關注國內外前沿的新變化,新發現。辯證地將國外一些先進的、完善的、合理的實驗教學項目引入到自己的課程教學工作中,豐富課堂內容,提高實驗課程的趣味性,調動學生的學習積極性,推動學生科學思維意識和創新能力的形成。另外,在對學生的實驗學習成績進行考核的過程中,要從實驗預習、實驗過程、實驗報告幾個方面來打分。在實習教學的過程中,尤其需要注意的一點就是加強校企之間的合作,可以讓企業管理人員以及企業技術專家參與到課程方案設計活動中。根據學校的實際情況以及企業對人才的需求來建設實踐教學基地,為學生提供充足的進企實習機會,建設良好的實踐平臺。

(四)人才培養的目標

將卓越工程師作為學校化學工程與工藝專業人才培養工作的終極目標。為了實現這一目標,在學生大學階段的教育工作中,首先應該做的就是讓化學工程與工藝專業的學生掌握相關的理論知識,在此基礎上加強一線工程師能力的培養與訓練。參照化工本科專業工程教育認證標準來制定相應的方案,選擇合理的措施。在新的人才需求之下、調整人才培養模式。對教學內容進行不斷完善,改革課程教育結構,調整教學手段、確立新的行之有效的教育教學制度、提高師資隊伍的綜合素質。遵循科學發展觀念,結合企業的實際發展狀況為學生構建最切實際的訓練平臺,加強校企之間的合作協商力度,為社會經濟的發展培養出具備環境友好意識,具備熟練技能的高級化學工程師。浙江工業大學化學工程與工藝專業卓越化學工程師以培養服務工程師和生產工程師為主。因此人才培養目標以知識、能力和素質三方面的協調發展為基礎。強調畢業生能與浙江省經濟發展相適應,能夠從事化工及相關領域的生產管理、設計咨詢和職業教育等工作,能夠結合相應的工程技術與相關學科知識,解決化工生產過程中的實際問題。畢業生具有自主學習的能力,短期內能獲得注冊化學工程師資格,成長為能夠面向和引領未來的創新型工程師,也具備發展成為優秀企業家和知名學者的潛力。

(五)調整人才培養的模式

根據社會經濟的發展,以及企業的發展狀況及時地調整人才的培養模式。學校應該參考工業界的標準要求來制定具體的培養目標和培養標準,以便培養出的化學化工專業工程人才能夠滿足社會經濟發展的需求。同時,在對“卓越工程師教育培養計劃”的落實情況進行評定的時候,也應該參考國際通用準則與標準。根據實際需求調整課程結構,改變教學手段與方式,將卓越計劃培養標準作為參照條件,嚴格按照工程標準要求,不斷提高學生的實踐能力,設計能力以及創新能力,促進課程教學內容的不斷優化。提高工程人才的綜合素質,在學生們中間提倡基于問題、基于項目、基于案例的學習方法,提高學生們的自主學習的能力,引導學生認真做好畢業設計工作。

(六)結語

篇2

關鍵詞:創新;培養;化學工程與工藝

我校化學工程與工藝專業有較強的動手操作要求,培養的學生在操作方面都比較有優勢,同時,本專業注重品德培養,培養的學生在醫藥、機械、能源、自動化和化學等發面從事工作均有良好效果。為了讓本專業學生更加具有競爭力,除了在傳統領域保持領先外,我校還十分注重學生的創新意識的培養,通過設計化學工程預工藝專業實踐創新活動的設計,提高學生的創新意識。

1在實踐中提高創新能力

“實踐是檢驗真理的唯一標準”,學到的知識遲早要運用的實際生產過程中,因此在實踐階段調整好創新思路具有很明顯的應用價值。調整純書本式的教學方式,積極引導學生動手操作習慣,在課堂理論學習的基礎上增設實踐環節,培養學生動手操作習慣,讓學生多了解社會、適應社會。同時,在實地應用的過程中理解化學工程與工藝專業和實際的聯系,提倡學生多到企業中進行學習鍛煉,不僅可以將學到的知識應用起來,而且還可以對就業有更多的了解,知道企業需要哪種形式的創新,鍛煉學生獨立思考的能力,將所學所知應用的實際中,邊學便用,達到融會貫通的效果。

2扎實基礎知識,貫徹理論創新

增設化學工程與工藝專業興趣小組,學生對化學工程與工藝專業某些領域有濃厚興趣時可以積極引導,提供必要的書籍材料等,同時要充分利用學校的圖書館等資源,書本的知識還是不可或缺。對于優秀的學生還可以提供專項經費,用于購買書籍等,積極引導學生努力鉆研,形成扎實的知識基礎,這樣才能厚積薄發,在理論部分形成自己的見解,隨后形成理論創新。學校還可以邀請學生感興趣領域的專家學者等來學校開講座,和學生面對面充分交流;開設各種科技活動,鼓勵學生積極參加;還可以讓學生以助手身份參加教師的科研活動,培養濃厚的學術興趣。以通過基礎知識的升華形成創新的理論。

3樹立市場意識,以創新為核心提高競爭力

學生在實踐和理論創新的基礎上還要樹立牢固的市場意識,畢竟市場是一塊巨大的試金石,空有滿腹經綸卻不知道如何使用是莫大的悲哀,同樣,手腳很靈便但是頭腦里沒理論知識也是不行,要有深厚的知識基礎,形成理論的獨創性,同時結合良好的動手操作功底,在理論和實踐結合的過程中融入自己的想法,并且要表達出來,這樣在化學工程與工藝市場中就可以把握市場需求,同時提前對市場的了解可以提前轉變理論學習方式,朝著更加有效的方向學習,少走彎路,以市場為導向,以知識為基礎,增加自己的競爭力。

4做好職業規劃

現在大學生一般都是“先就業,然后擇業,最后創業”的模式,首先由于大學生剛畢業經驗尚淺,對于社會中的人情世故還是略顯嬌嫩,這樣很容易在社會上吃虧,小則招致排擠流言,嚴重的可能會造成巨大經濟損失,因此剛畢業的大學生要先就業,跟著成熟的公司一起運作,這樣可以提高自己的容錯率,同時也是磨平棱角的時間,這段時間不能荒廢,要將基礎知識時刻鞏固復習,趁這段時間充分發揮理論創新;就業一定時間之后,大學生對于自己的理論知識有了更深的認識,同時對于自己的興趣愛好也有了明確的方向,這個時候可以形成職業規劃,如果實在適應不了的方向可以考慮換一下,不必一直被禁錮在一個不喜歡的專業上,或許換一下會好許多;前兩個階段之后一般對自己會有深入的了解,同時也積累下足夠的社會經驗和啟動資金,此時便可以開始創業。因此學校的理論知識的學習和動手能力的培養還是非常重要的,這樣才能為以后的執業規劃做好充足的準備。學校要繼續增加化學工程與工藝專業大學生和社會接觸的機會,積極提倡大學生實習,這樣才能理解基礎知識的重要性,因此學校要多提供實踐活動的機會,最直接的方式是提倡大學生到企業中實習,直接參與社會生產活動,讓學生身臨其境了解工作的內容和方式;除此之外,學校還可以和企業合作組織一些實踐活動,將企業的面臨的問題或是需求通過活動的形式展現到學生面前,以一種比較緩和的方式讓學生接觸了解,避免學生產生抵觸情緒;同時,學校還可以主導舉辦一些知識技能比賽等項目,這樣更加偏近理論知識方面,雖然距離實踐應用有點距離,但是這樣更能督促學生的基礎知識的夯實。綜上所述,學校必須創新為核心設計化學工程與工藝專業學生實踐創新活動,這樣才能從理論到實踐培養學生的核心競爭力,為學生的就業擇業提供科學的支持,為學生以后的發展奠定良好的基礎。

參考文獻:

[1]唐濤.化學工程與工藝專業學生實踐創新活動設計[J].化工管理.2015(36).

[2]孟獻梁,褚睿智,苗真勇,萬永周,朱佳媚.以現代煤化工為學科內涵,制定“化學工程”卓越工程師人才培養體系的企業培養方案[J].化工時刊.2015(11).

[3]羅澤鵬,劉森,都穎,劉思樂.淺談化學工程中的化工生產工藝[J].黑龍江科技信息.2016(02).

[4]張楊.淺談化學工程技術在化學生產中的應用[J].科技創新與應用.2014(08).

篇3

關鍵詞:卓越工程師;化工原理;教學

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)25-0098-02

化工原理是一門關于化工加工過程的基礎課,它為化工等工業部門提供科學基礎,對化工及相近學科的發展起支撐作用。化工原理是桂林理工大學化學工程與工藝等教育部卓越工程師培養計劃專業學生必修的一門重要的專業基礎課。化工原理課程以單元操作為內容,以傳遞過程原理和研究方法為主線,研究各個物理加工過程的基本規律、典型設備的設計方法、過程的操作和調節原理。化工原理課程教學包括理論課教學、實驗課教學和課程設計三個環節。本課程在整個教學體系建設中起著從基礎課到專業課的過渡橋梁作用。為實現《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》而組織實施的卓越工程師教育培養計劃,是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。目的是通過校、企密切合作,以實際工程為背景,以工程技術為主線,提高學生工程實踐能力,造就一大批創新能力強、適應社會發展需要的優秀工程技術人員。[1-3]“卓越計劃”的啟動為應用型人才培養提供了良好的機遇,這為加速培養高質量化工類工程技術人才奠定了基礎。使這些學生要能夠滿足祖國未來發展的需要,適應和引領未來工程技術發展的方向,也能夠在多語言環境下工作,具有國際競爭能力。[4]桂林理工大學化學工程與工藝專業是第二批獲得教育部“卓越工程師計劃”的試點專業。為推進“卓越工程師培養計劃”的順利實施,加強高素質創新人才的培養,我校化工原理課程教學從多面入手,努力提高課程教學的效率。

一、加強認識實習

針對學生學習化工原理課程反映的情況,學生認為動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞太過于抽象,學習很困難,我們調整了教學計劃,將化工原理課程由原來的第三學期開課調整到第四學期,而認識實習則由原來的第五學期調整到第四學期初。這樣學生在學習化工原理課程之前完成了認識實習,使學生對化工生產中的“三傳”有了初步的認識。同時對認識實習指導教師提出更高的要求,規定認識實習的老師必須是“雙師型”教師,這樣學生到企業實習時,可以有針對性地將化工原理課程中“三傳”問題和企業的生產工藝聯系起來,使學生對“三傳”問題有了感性認識。同時我們加強了與企業的合作,桂林理工大學化學與生物工程學院已和桂林立白日化有限公司、桂林萊茵生物科技股份有限公司等10余家企業簽訂合作協議,共建“工程實踐教育中心”,為企業積極介入到校企聯合培養人才奠定了基礎。同時我們還聘請了大量的企業高級工程技術人員為我校的兼職教師,這樣學生在認識實習時,有關單位的工程技術人員作為兼職教師參與學生的認知實習,大大提高了認知實習時的師資力量,特別是師資力量的工程實踐經驗,這對認識實習的效果起到很大的促進作用,使學生在認知實習時對“三傳”有了很深刻的認識。

二、強化“以學為主”的課堂教學

大學教育與基礎教育的區別在于從以教為主轉變為以學為主。改變“填鴨式”的教學方法,激發學生的主動求知欲是提高教學質量的關鍵。在化工原理課程的教學中,教師們也在逐漸轉變觀念,采用多種多樣的課堂教學方法,提高學生學習的主動性,進而提高教學效果。

1.感知性教學。教師在教學過程中,利用各種方式讓學生直接感知化工生產的“三傳”。由于化工生產的“三傳”十分抽象,僅給學生講授理論知識是不夠的,直接感知對化工原理課程教學具有非常重要的作用。前面的認識實習就是很重要的感知性教學。為了增加學生的感知認識,學校加大投入力度,大量增加化工原理的實驗設備配備,如目前我校化工原理實驗已具備以下實驗裝置:離心泵特性曲線的測定;流體流動阻力的測定等15套實驗裝置。我們的老師在講授每種傳遞過程都會先和學生到實驗室觀看對應的實驗裝置,并演示給學生看,使學生從感官上認識“三傳”。上課時,將實現“三傳”的各種設備再以各種生動、直觀的動態圖片展示給學生,讓學生將抽象的理論與實物聯系起來,明顯提高了教學的實效。此外,我們對卓越班的學生實行導師制,學生在一年級就進入教師的研究室參與科學研究,使學生對這些設備的感性認識進一步加強。

2.訓練式教學。在教學過程中注重學生對所學知識的反復實踐訓練。“卓越工程師培養計劃”中,很注重對學生工程設計能力的培養,在我校有關專業的后續課程中均有專門培養工程能力的設計課程,我們的化工原理課程也有專門的化工原理課程設計,使學生能夠利用所學的三傳知識,系統地設計某些化工過程。此外,在課堂教學中,老師除了讓學生就每個知識點進行反復訓練,我們還設計題目,使學生能夠就每個知識點甚至整個知識體系進行訓練,并設法找到實際的“三傳”設備的數據。如利用漓江為學校學生提供生活用水的設計方案就涉及到三傳的許多方面。讓學生身臨其境地進行“三傳”設備的設計和計算的訓練。

3.互動式教學。在教學過程中注重教――學雙方的經常性的交流互動。其實,互動式教學一直是桂林理工大學的優良傳統,我們一直重視互動式教學。如在教學過程中,我們將學生分組,教師提出某個“三傳”設備,每組學生自行觀察,發現“三傳”設備的結構特點并提出設備的工作原理,由每組學生選出一名代表,用專業術語講出設備的設計特點和工作原理,其他組的學生努力找出該組的不足,最后教師作總結并表彰最優秀的小組(這作為平時成績,提高了這類教學學生的積極性)。這些互動式學習,使學生能自主學習教程,并學會查閱相關文獻,取得很好的教學效果。

三、實踐教學與理論教學充分結合

基于卓越工程師培養,院校兩級加大了投入的力度,使我們的實踐和實驗教學條件取得了很大的改觀。化工原理課程組教師,充分利用各實踐教學環節的機會,實現本課程的實踐教學和理論教學的融合。由于投入力度的增大,化工原理課程所設置的實驗由原來的八個增加到現在的十四個,以強化學生對各單元操作的認識。這些教學實驗,為本課程的實踐教學提供了很好的支撐。進行相關實驗時,我們進一步強化學生所學的理論知識,重溫重要的概念,使學生在實驗過程中真正認識化工各單元操作的原理和作用,并運用所學的理論知識對各單元操作進行操控和數據處理,掌握提高各單元操作的工作效率的方法。由于學校的重視和學院教師的努力,近年來,我院和許多大中型企業建立了“產學研”基地,共建“工程實踐教育中心”,使得學生的認識實習、生產實習、畢業設計等實踐性課程的條件得到大幅提升,提高了學生學習的興趣。在這些實踐性教學的過程中,化工原理課程組的教師充分利用這些實踐環節,例如,在實踐教學中,要求學生了解各單元操作的設備,掌握各單元操作的特點。使學生對化工原理課程所學的知識有一個回顧的過程。學生可以根據自己學習的有關理論知識,幫企業解決生產中的實際問題,使得實踐教學和理論教學得到完美的結合。我校專門構建了化工仿真實驗室,建成國家級的虛擬仿真教學實驗中心,安裝了各單元操作的模擬軟件,為化工原理各出單元設計提供了良好的條件。各單元操作可以很方便、直觀地看到“三傳”的過程,對學生認識“三傳”的本質有很大的幫助。近年來,我校加大“三井杯”等化工設計大賽的參賽獎勵的力度,其中的化工班的學生幾乎是每個人均參加化工設計大賽,這種全國性的大賽對學生的綜合化工素質有很大的提高,當然對化工原理知識點的提高和鞏固也起到很大的促進作用。

四、教學科研的有機結合

中科院院士錢偉長曾提出:“你不教課,就不是教師;你不搞科研,就不是好教師。”[5]可見科研在教學中重要地位,要培養創造性人才,建立一支高水平的教師隊伍,必須提高教師的科研水平。桂林理工大學歷來重視教師科研能力的培養,制定了一系列有利于教師科研能力提高的政策和獎勵措施。促進了我校教師科研水平的提高,建立了一支高水平的教師隊伍。我校化工原理教學課程組教師具有較好的科研背景,大部分教師是國內名牌大學畢業的博士,科研能力強。目前,每個教師都承擔了國家自然科學基金等項目。這些項目的承擔為卓越班的學生直接參與教師的科研活動提供了保障。同時,教師可以通過科研促進自身知識結構的更新、知識體系的完善和對學科前沿的洞悉。這為教師更新教學方法,改革教學內容奠定了堅實的基礎。也會提高教師將科研成果轉化為教學內容的比重,提高學生接受前沿科學理論的程度,擴寬了學生化工原理基礎知識、了解化工原理的最新研究進展及學科發展的方向。這對提高學生的創新思維能力,加強學生對各單元操作的理解,提高學生分析問題、解決問題的能力大有裨益。

總之,“卓越工程師培養計劃”對課程教學提出了更高要求。今后在化工原理的教學過程中,我們將進一步圍繞提高課程教學效果為目標,探索研究實踐教學、以學生為主體的教學以及科研在教學中的作用等,實現教、學相互促進,師生共同發展,提高化工原理教學效果。

參考文獻:

[1]張淑華,劉崢,肖瑜.卓越工程師培養背景下化學工程與工藝專業“3+1”應用型人才培養探究[J].廣西教育,2012,(2):159-161.

[2]教育部關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見[R].教高函[2011]1號.

[3]教育部關于批準第一批“卓越工程師教育培養計劃”高校的通知[R].教高函[2010]7號.

篇4

關鍵詞:卓越工程師;化工分離過程;教學改革

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)32-0054-02

化工分離過程是化學工程與工藝專業的學生一門重要的專業課,是理論性和應用性較強的課程,具有鮮明的工程特點。伴隨著化學工業及其相關領域的技術進步,新的分離方法、技術不斷產生,化工分離技術在石油化工、資源環境、能源、材料、生物醫藥等諸多領域持續發揮著重要作用,是化學工業實現清潔工藝的重要手段。在“卓越計劃”的背景下,以強化學生的工程實踐應用能力與創新能力為目標,培養寬口徑、厚基礎、復合型的化工高級人才,必須根據該課程的特點和時代的要求,構建新的人才培養模式,改革課程教學內容與教學方法[1]。目前,化工專業人才培養方案總體上還是傾向于理論型模式,專業課程教學內容缺少整合性和工程性[2],化工分離過程課程同樣存在教學內容老化、教學體系不完善、工程訓練與生產現場脫離嚴重、教學主體的新生代教師對工程教育思想缺乏系統的研究和足夠的重視等問題。因此,筆者在化工分離過程的教學中,以大工程觀和集成式的課程改革和“卓越計劃”的精神為指導,在教學內容、教學方法、教學與實踐相結合等方面做了一些嘗試工作,取得了較好的效果。

一、精心設計教學方案、優化教學內容

分離工程主要從分離過程的共性出發,討論化工分離過程的基本概論、本質及其變化規律。從教學內容而言,分離工程是一個學術內容十分豐富的領域,既包括傳統分離過程基本理論原理方法的學習,同時各種新型分離技術的不斷涌現,要求跟上時代和技術發展的步伐,教學內容必須與時俱進,及時更新與補充教學內容,擴展課程教學環節。

1.合理組織教學課堂。要使課堂教學更具有現實性和新意,充分調動學生的求知欲望,優化教學內容至關重要。在教學過程中,避免課程的割裂與重復,對課程內容進行組織、設計、重塑與整合。教師按學科發展,從基礎、原理、特性到應用及發展的順序進行講授內容的安排和多媒體課件的制作;按照問題、案例和原理相結合的方式組織教學內容;結合化工企業項目的實際和教師工程實踐、科學研究以及學生實習,介紹常見分離技術。

2.積極整合教學內容。教師注意課程與專業基礎課如物理化學、化工熱力學、化工原理等的銜接和關聯;在教學實踐中對本課程與“化工熱力學”、“化工原理”、“物理化學”等專業基礎課程中有關內容進行有機銜接與融合,讓學生很自然地完成基礎理論到專業知識的過渡與應用;增加新型化工分離技術,如超離子液體技術、膜分離技術、雙水相技術等;把企業典型工程案例引入課程教學中,使課堂教學更具有現實性和新意。基本分離方法與化工原理的融合在化工生產中涉及的分離對象幾乎都是多組分體系,而目前一般高等院校化工原理教學中因學時有限,大多側重于雙組分的分離問題。這就要求在進行分離過程的教學時要做好與化工原理教學的融合問題。如對化工原理教材中已涉及到的基本原理,教師對雙組分精餾、吸附和結晶等不做專門介紹,重點講解多組分體系的工程計算問題,將有關的基礎及計算機應用在耦合與集成過程設計中體現出來;減少與化工原理內容的重復,培養學生利用化工單元操作的基本原理解決實際復雜體系分離問題的能力。

3.有效延伸課程環節。化工分離工程本身具有較強的工程背景的同時還兼有較強的理論性。在“以教師為中心、以課堂為中心、以教材為中心”的傳統教學模式中,化工分離工程的教學使學生認為化工分離工程是“一大堆的方程、繁多的數據和大量的計算和循環迭代[3]。為了促進學生對課程的學習,將課堂教學延伸至課外,如實習過程中、課程設計中及其他的化工實踐如創新實驗、化工競賽等過程中,布置作業、小組討論及綜合設計等,加深學生對已學的化工分離技術原理的理解,學會進行分離方法的選擇優化,以及新型分離技術的拓展。

4.強調選擇優秀教材。要在有限的教學時限中,達到良好的教學效果,如何選擇教材和教學內容對提高本課程的教學效果就顯得十分重要[4]。劉家琪主編的面向21世紀的教材《分離過程》,該教材在內容和體系上體現了創新精神,注重拓寬基礎,強調能力培養,并在教學內容上作了重新安排;按教學規律的發展,從基礎、原理、特性到應用及發展的順序分章節;主要章節(如多組分精餾和特殊精餾)中逐一介紹各種精餾方法的特性和應用;選擇典型的分離方法展開講授化學工程的研究方法及其進展。這樣安的排結合了兩種教材編排方式的優點,思路簡潔清楚,學生易于接受,教學效果良好[5]。

二、采取研究性教學模式,改革教學方法

在講授理論知識的同時,教師要引導學生從社會生活中選擇并確定研究專題,主動地投入到課程學習中去,應用所學知識解決實際問題;并在學習討論中獲取知識、發展技能、培養能力,強調學習者的主動探究和親身體驗[6]。這樣,改變過去由老師單一講解的方式,可讓學生有問題隨時提出、分析和討論。本人在教學過程中以研究性教學[7]為指導思想,采取多樣化的教學方式,初顯成效。

1.討論式教學,調動學生的積極性。為加強化工分離工程與化工原理等基礎課的銜接與融合,課前通過小班討論課,復習回顧掌握已學基礎課程的相關內容,并與該課程的內容進行對比分析概括和總結。例如,在講多組分精餾過程時,教師在介紹完兩個極限條件及進料位置的選取之后,讓學生討論簡捷的計算方法的步驟和應用,并與二組分精餾進行對比分析,既加深了學生對所學知識的理解和鞏固,又加強了學生知識體系的完整性。教學中,結合一些實例,讓學生參與討論,鞏固學生對基本概念和原理的理解,開闊學生視野,擴散學生學習思維,讓學生感受到該課程對生產實際的指導作用,培養學生的實際應用能力。例如,在特殊精餾教學中引入當地某藥企乙腈廢水的后處理技術,并結合企業生產情況,考慮能耗和溶劑的實際應用情況進行綜合分析討論。

2.虛擬式仿真,提升學生解決問題能力。以成熟的流程模擬軟件為主線引導學生學習實踐。在教學中,引入成熟的化工流程模擬軟件的應用部分內容,有助于學生越過煩瑣復雜的技術細節,用分離工程的思維方法解決實際問題。讓學生學會利用成熟的軟件解決工業生產中的實際問題,從而提高學生解決實際問題的能力。如學生在對某藥企乙腈廢水的后處理工藝經過討論優化,然后通過流程模擬軟件如Aspenplus等進行模擬優化,實現現代計算機模擬與實踐教學的結合。

3.導向型討論,引導學生自主學習。近十余年來,新型化工分離技術發展迅速,不少技術如各類膜分離技術、超臨界萃取技術及新型吸附技術已趨成熟,其應用的體系也已經向醫藥、食品、生化、環境等領域擴展。但由于新型分離技術涉及面廣泛,學生基礎及興趣不一,教學中不能面面俱到。本人在教學中開展導向性的討論,采取教師引導,學生自學討論的方法將學生領到學科的最前沿,通過典型研究成果的介紹,讓學生掌握相關技術的基礎和方法,學會分析創新思路,培養學生創新和應變能力,以適應人才市場的需求。例如,在教學中引導學生開展天然產物分離專題的研究和討論。在討論教學中,筆者從天然產物的新型分離方法、特定天然產物的分離研究進展等方面立題,鼓勵學生選擇自己感興趣的專題如醫藥、香精香料等的分離研究進展,撰寫小論文進行交流。這樣,學生不僅學會了利用圖書館及網絡資源查找與所選專題相關的文獻資料,并且通過文獻整理、綜合、歸納和專題論文的撰寫,有助于學生拓寬知識面、了解學科發展前沿,學會解決實際問題。

三、理論與實踐教學有機結合

卓越工程師培養與傳統人才培養模式的顯著區別之一就是強調實踐。所謂“授之以魚,不如授之以漁”,實踐不僅能使學生增長經驗,把學到的知識與工程實踐和社會需求對接,而且能夠觸動學生心靈,使其產生開拓創新的激情與靈感。經過實踐歷練的學生可以把僵化的書本知識內化成為活的創新能力。在教學中,將教材與實際工業生產相結合,豐富了課堂教學內容,加深了學生對所學的化工分離工程知識的理解,提高了學習的積極性,激發了他們的求知欲和探索精神,有利于培養學生創新思維方法和能力[8]。

1.強調課堂教學理論聯系實際。學生學習該課程之前經歷了認識實習和生產實習,對化工企業中分離過程的工藝過程及應用已有一些了解,但缺乏利用理論知識分析問題的能力,在課程教學中注重舉例,對實習中接觸到的分離過程結合分離原理進行詳細分析。如在多組分精餾的課堂教學中,結合實習車間橡膠生產溶劑回收工段的理論與工藝進行講解,既直觀,又切合實際;讓學生在理解分離方法、分離原理的同時,還學會從經濟、能源及生產實際的角度考慮分離工藝的優化。

2.有效延伸課程實踐環節。把工程現場轉化為實習、實訓基地,在知識傳授與實踐歷練的交融中進行。一方面,利用所建立的產學研聯合培養平臺,讓學生通過參與課外實踐項目,或參與到教師的科研項目中去,通過工程實踐來加深對分離方法原理的理解和認識。另一方面,在認識實習和生產實習中,教師通過布置分析討論題、撰寫小討論文等方式,讓學生學會分析討論選擇生產實際中的分離技術,對實習中接觸到的分離過程結合分離原理進行詳細分析,對課堂教學有很大幫助。反過來,課堂教學也加深了學生對實際過程的認識,并能舉一反三。

3.聘請企業專家參與教學。“卓越工程師教育培養計劃”的師資隊伍是關鍵,通過“走出去、引進來”的模式,加強課程教學教師工程教學能力的提升。除了聘請優秀的企業專家參與教學任務外,任課教師還需通過承擔或參與企目項目的改造或研發、指導生產實習和畢業實習、指導各類化工創新競賽等實踐教學活動增強自身的工程能力,把工業實際生產的案例同教材中的理論知識聯系起來,避免了空洞說教,使課堂教學更具有現實性和生動性。

四、注重教學過程管理,改革考核評價體系

考試是教學過程中的不可缺少的重要環節,涉及到對學生學習效果的綜合評判。在課程教學考核評價過程中,主要引導學生從注重“學習成績”向注重“學習成效”轉變,從“注重考試結果”向注重“學習過程”轉變。課程考核形式采用期末考試、平時學習與專題討論結合起來的評判方式,改變過去一份期末考試卷一錘定音方式。成績由平時成績(包括平時討論情況和作業情況)、實踐成績(實習中作業完成情況、小論文寫作與講解)、考試等部分構成。

平時成績主要包含課堂討論思維能力、回答問題情況、作業完成情況、學習態度等,小論文主要針對課堂理論知識引導學生系統歸納、掌握某一方面知識,通過論文的完成加深了學生對課堂理論知識系統理解,同時鍛煉了學生撰寫論文能力。考試的內容分三個層次:識記、理解、應用,涵蓋了學科相關的基礎知識、基本原理、以及運用所學知識解決問題的綜合試題。

參考文獻:

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[8]李繼懷,王力軍.工程教育的理性回歸與卓越工程師培養[J].黑龍江高教研究,2011,(3).

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關鍵詞: 中職校 《化工原理》 教學改革

《化工原理》是中職化工及相近專業必修的一門專業基礎課,也是一門工程應用觀念很強的技術課程。內容涉及動量傳遞過程及設備、熱量傳遞過程及設備、質量傳遞過程及設備等。在《化工原理》教學環節中,將理論教學、實踐教學和計算機仿真教學有機地結合在一起,符合培養技能型人才的要求。因此,《化工原理》課程進行教學改革勢在必行。

一、改革教學內容與教學方法

化工原理是化學工程學科的一門主干課程,主要討論比較重要又比較常用的一些單元操作。主要內容包括:流體力學如流體輸送、沉降、過濾、離心分離、攪拌、固體流態化等;熱量傳遞如加熱、冷卻、蒸發等;質量傳遞如蒸餾、吸收、萃取、干燥、結晶、膜分離等。化學工程師的主要任務是開發、設計與操作,即探索最佳的流程與設備,定出最佳的操作條件;規定設備應具有的性能,選出合適的形式并確定其主要尺寸;對日常生產過程進行管理并使設備能正常運轉,對現行的生產過程與設備作改進,提高效率。所有工作都要求對各個單元操作有比較充分的了解,理論與實際緊密結合。由此可見,化工原理課程內容多,涉及面廣,容易造成教學形式枯燥單調,學生不易產生興趣,被動學習的局面。如何在有限的課時內講授化工生產中比較重要的單元操作,達到不僅讓學生熟練掌握基本原理,而且掌握設備的有關知識,樹立工程觀念和經濟觀念的目的,是本課程改革的關鍵。

1.以培養學生的能力為目的,聯系實際不斷提出問題。

改革教學方法要貫徹培養能力、啟迪悟性、挖掘潛能的原則,要讓學生從知識的被動接受者變為主動參與者和積極探索者。如何激發學生對知識及課程的興趣,是科學素質教育的組成部分。為了使學生積極思維,在課堂上結合生產實際不斷提出問題供學生分析討論,牽動學生的思路,提高學生分析問題的能力。比如在“流體流動”一章中,提問為什么一般液體在管內的流動速度范圍是“0.5~3m/s”?為什么液體在長距離輸送時要設中間增壓泵?等等。通過提出問題和課堂討論,有助于學生加深理解,從而取得良好的效果。

2.定期安排討論課。

那種試圖通過課堂上講細講透“幫助”學生學習的想法和做法,不僅不能擴大課堂信息量,反而會助長學生學習依賴心理,嚴重阻礙創新能力的培養。我們主張把習題課改為討論課,促使學生主動參與、積極探索,提高教師備課質量。因為只有那些在課后查閱資料、反復推敲、充分準備的教師,才能在討論課上從容應對學生提出的一些頗有新意的議題,給予學生滿意的答復。

3.重視實驗課。

化工原理實驗是化工原理教學的一個重要環節,注重學生綜合素質與創新能力的培養。針對不同專業、不同層次的學生講授不同層次的實驗教學內容。我們采用單獨設課的方式,實驗內容按專業功能分為四個層次:演示實驗、一般綜合性實驗、提高實驗和創新實驗。通過實驗理論課、實驗預習、實驗操作、撰寫實驗報告和實驗課考核等環節保證教學質量。

4.完成課程設計。

在教學過程中,要做到將培養學生的創造性思維、意識及能力放在首位,就要讓學生養成用“工藝頭腦”觀察問題、提出問題和思考問題的習慣,課程設計不失為良好的培養手段。

課程設計是化工原理課程教學中綜合性和實踐性較強的教學環節,是理論聯系實際的橋梁,是使學生體察工程問題復雜性的初次嘗試。通過化工原理課程設計,要求學生能綜合運用本課程和前修課程的基本知識,進行融會貫通的獨立思考,在規定的時間內完成指定的化工設計任務,從而得到化工工程設計的初步訓練。通過課程設計,要求學生了解工程設計的基本內容,掌握化工設計的主要程序和方法,培養分析和解決工程實際問題的能力。同時,通過課程設計,還可以使學生樹立正確的設計思想,培養實事求是、嚴肅認真的工作作風。

二、反思與建議

傳統習慣與當代教育教學理念仍然存在沖突,阻礙現代教育理念的順利實施。表現在:(1)教學內容陳舊,學科體系難以打破。(2)教學模式傳統單一。教師并沒有完全拋棄注重教的思維習慣,沒有真正貫徹以學生為主體,以教師為主導的現代教育理念。過多研究教師教法,較少研究學生學法。(3)職業學校要以培養技能型畢業生為目標。但是,許多課程并沒有與職業培養目標相結合,沒有遵循職業學校的教學規律。(4)教育教學資金投入不足,不能滿足教學需要。將現代教育技術運用于課堂教學中,實現學生、教師、媒體的多向交互過程的現代教育過程還停留在可望而不可即的理想狀態。

以學生為主體,以教師為主導的教育理念,是當代教師教育教學行為的主導思想。修訂教學內容,打破學科體系,用生產實際或教學實驗項目帶動理論教學,應該成為職業學校課程改革的方向。教學過程應該是學生、教師、媒體的多向交互過程,應該遵循職業學校的教學規律。

綜上所述,在化工原理課程教學中,教師應該注重實踐,尤其要注重理論與實踐的結合;要找準教學切入點,認真設計教學環節,合理分解教學難點;要充分調動學生的學習積極性,運用各種手段調整學生學習狀態。這樣,不僅有利于學生順利學好化工原理課程,還有利于促進學生養成良好的學習習慣,為學生今后的發展打下基礎。

參考文獻:

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關鍵詞:卓越工程師教育培養計劃;模塊化;課程體系

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-2596(2016)12-0247-03

2010年6月,教育部提出了在部分高校實施“卓越工程師教育培養計劃”(以下簡稱“卓越計劃”),旨在提升我國工程教育的競爭力,加強培養學生的理論與工程實踐相結合的能力,提高學生的工程素質[1,2]。合肥學院無機非金屬材料工程專業在2014年12月獲批成為安徽省“卓越計劃”試點。我們結合本專業的特點,以“卓越計劃”為導向,開展了以培養后備工程師為目標的教學改革,以便探索出一條應用型人才培養之路。

一、建立適應卓越工程師培養要求的人才培養方案

(一)培養目標。傳統的人才培養方案目標過大,內容過于抽象,不明確,不具體。為了滿足卓越工程師培養的要求,我們對培養方案進行了修訂。修改后的培養目標為:(1)具有良好的職業道德、文化修養和身體心理素質;(2)具備無機非金屬材料工程專業所需的自然科學知識、工程基礎理論和專業知識;(3)具有創新意識和綜合應用知識的能力。

(二)培養規格和要求。根據工程教育專業認證的要求,我們修改了培養規格和要求,增加了人際交往、團隊協作能力以及具有國際視野和跨文化交流能力的要求,并強調學生畢業后不但具有良好的人文、藝術素養和較強的社會責任感,而且要遵守職業道德與職業規范。

(三)專業能力和能力要素。明確專業能力和能力要素的構成。知識要求:掌握人文、自然、專業、工具性知識及社會發展和相關領域科學知識。能力要求:(1)獲取知識能力。學會通過不同途徑,運用不同方法主動獲取各種知識,以適應學科發展、社會進步的需求。(2)應用知識的能力。表達能力:能夠在多種環境、場合通過口頭或書面形式正確地表達自己的意愿和見解,學會書寫各種文書和報告,熟練掌握各類應用文體,能用一門外語進行閱讀、翻譯;人際交往能力:在社會活動和科學研究、工程技術活動中,能夠進行有效的人際交往,能與他人形成良好的合作關系;計算機信息使用能力:要具有計算機辦公、文字處理等操作能力、并能夠利用計算機網絡技術獲取有關科學研究、工程技術領域最新信息;認識事物的能力:要有正確選擇和運用學習方法的能力,能夠運用所學知識解釋生產和生活中的常見的一些現象,對事物的本質有較深刻的認識;綜合實驗能力:包括動手能力和實驗過程中綜合運用所學知識的能力,學會設計或選擇實驗儀器設備及實驗裝置的安裝和調試,使用實驗儀器實驗,得出實驗結果,并能夠對實驗結果進行分析;工程應用能力:在材料工藝設計中,能根據提供的資料、數據,進行物料平衡、熱量平衡計算,掌握設備選型、設備結構、工藝流程的設計,并能熟練使用CAD工程制圖。(3)創新能力。觀察力:培養學生對事物的感知能力,透明表象看本質,發現不同于尋常的細微特征;想象力:對感知的事物加工處理,從已知的現象中推想象出新事物;思維力:對已知的事物進行分析、歸納,總結出有價值的規律性的成果。通過創新能力的培養,使學生養成獨立思考、勇于探索的創新意識,激發他們對未知事物的興趣,為以后從事新技術、新產品的研究打下基礎。通過在校期間的鍛煉和實踐,讓他們具備一些科研基本潛質,對科研工作的基本要素有所了解,為以后從事科學研究打下基礎。

(四)培養方式改革。企業實踐學習是卓越工程師培養要求的核心,我們采用“三加一”的培養方式,其中前三年在校集中學習,主要學習基礎科學、工程基礎、專業工程基礎三方面的知識,培養工程技g能力和綜合素質。最后一年學生到企業實習,在此期間,在企業導師和校內導師的指導下,完成畢業論文(設計)工作。

二、適應卓越工程師培養要求的課程體系建設

通過突出和強化能力培養,構建模塊化的課程體系。從傳統課程教學“以知識輸入為導向”教學模式轉向“以能力輸出為導向”的教學模式,使教學更加符合人才培養的目標定位。在實現“知識、能力、素質全面協調發展”的前提下,突出能力培養和工程教育[3,4]。

(一)模塊構建。在實施工程教育的前提下,緊緊圍繞“提升能力、強化實訓、完善素質”的要求,將人才培養的全部內容分為理論知識、應用能力和綜合素質三大模塊,每部分依照能力和素質導向和要求進行整合,構建出若干個課程教學模塊,模塊之間有必然的邏輯聯系和一定的區分度。這三大模塊的內容:(1)理論知識(模塊I)。自然科學知識:數理化、生物、信息科學等;應用和工程技術知識:工具類知識(語言、計算機、工程數學、制圖等)、學科類知識(化學、化工、材料學、礦物學等);人文社會科學知識:文史、哲學、政治、經濟、管理等。(2)應用能力(模塊II)。科學思維與創新能力:邏輯學、辯證法、創造學、工程哲學等;工程實踐能力:設計、制造、操作、調試,金工、土木、管道等;交流與合作能力;適應與競爭能力等。(3)綜合素質(模塊III)。思想道德、科學、文化、業務、心理等。對于理論知識、應用能力、綜合素質三大模塊,又可從不同的方面,根據實際的需要及人才培養方案進行細分,又可分為若干子模塊。

(二)模塊化教學團隊建設。各模塊構建后相對穩定,相應教學的任課教師即組成為該模塊的教學團隊,團隊中的教師加強協調互動,開展團隊教學研究,使教學內容融會貫通。在模塊構建后,確定各模塊負責人,要求各模塊負責人之間加強溝通,定期召集負責人討論教學問題。同時加強模塊教學團隊和社會的聯系,深入開展用人單位和畢業生跟蹤調查,將企業對人才要求的知識、能力、素質作為重要指標來指導模塊教學內容的選擇和優化。另外,還要加強與校內相關專業的合作,一些教學模塊中的課程可請外系教師擔任。不定期聘請國內外著名學者或企業專家來校給教師作報告,擇機選派教師到企業掛職學習鍛煉。

(三)對模塊化教學內容進行優化。采用模塊化教學的理念,對教學內容進行優化。(1)教學內容整合。傳統的課程講究完整性、系統性,課程之間的聯系不大,教學的目的性不強。經過模塊化改革以后,確定了模塊與能力之間的關系(每個模塊對應某種能力),學生在學習完這個模塊以后,必然能夠達到這個模塊對應的某種能力。這種能力對應的模塊知識點,可能涉及到兩門或三門課程,這樣勢必打破傳統的課程與課程之間的界線,要求授課教師之間互相配合,對課程內容進行整合,避免教學內容重復,對符合能力培養的知識點進行強化,對于不符合的則要弱化或刪除。(2)適時調整教學內容。學生培養還是要以社會對人才的需求為導向,根據近幾年畢業生的就業情況適時調整教學內容。我們通過對學生的就業統計發現,近幾年本專業的學生到混凝土、玻璃加工、新型建筑材料企業就業的人數逐年增多,那么我們在教學時可適當補充或加強相關方面的教學模塊。此外,教師還可以將自己的科研成果納入到教學模塊之中,這樣可以增加學生學習興趣,擴大學生的知識視野。

三、建設以工程實踐能力培養為重點的實踐教學體系

按照培養目標,在基礎實驗及專業實驗平臺建設的基礎上,加強校企聯合工程實訓平臺建設,如建立“嵌入式”實驗室,讓企業工程師到學校來指導實驗;加強產學研合作,建立和鞏固專業認知實習與生產實習實訓基地。在此基礎上,加強第二課堂建設,建立開放式實驗室[5]。

四、建設符合卓越工程需要的教學團隊

積極探索和建立“教師-工程師”新機制,加大工科教師隊伍建設力度,培育優勢學科和創新團隊。加強校內“雙師型”師資隊伍的建立,我們要求教師隊伍中具有研究生學歷的教師比例不小于70%,具有高級職稱的教師比例不小于50%。從事本專業教學(含實驗教學)工作的教師,應有半年以上的工程實踐經歷。從事主干模塊教學的教師,其本科、碩士和博士學歷中必須有其中之一畢業于材料類專業。整合企業人才資源,充分利用實習基地的有利條件和企業的工程化特點,讓青年教師定期進企業進行培訓。

五、建立健全校企合作機制

為了增強教師的企業工程意識和實踐能力,我們鼓勵教師到企業掛職,并建立從企業聘請工程師作指導師的機制,讓企業工程師和校內導師共同指導學生企業實習,并完成畢業論文(設計)工作。此外,我們通過定期召開校企座談會、聘請企業專家學者來校進行學術講座、加強企業工作人員的經驗交流等方式,以評價“卓越計劃”人才培養質量,不斷優化改革培養方案。

六、構建“卓越計劃”企業培養方案(三加一)

企業生產實踐是“卓越計劃”不可缺少核心教學環節,是理論與實際相結合的極好學習方法。學生在企業中可以運用、鞏固所學的知識,對生產技術、經營管理等有較全面的認識與理解,同時也可培養他們熱愛勞動的品質,提高人際交往的能力,這為以后進入企業工作打下基礎。為了更好地完成企業實習活動,我們制定了企業培養方案。

(一)目標和任務。掌握材料的制備原理、生產工藝、生產設備及相關的工程基本理論,熟悉無機非金屬材料工程技術、企業的經營管理知識,了解本專業學科范圍內的科技發展動態;具有對材料加工工藝進行分析,對設備進行改造的初步能力;具有對新產品、新技術能夠進行初步研發的能力;具備所必需的信息分析、設計籌劃、數據處理、實驗測試、檢驗表征、評價控制等技術的能力;了解國家政策及產業發展趨勢;形成企業安全生產、環境保護意識。

(二)實施過程。了解、認識企業:為了讓學生對企業有個全面的了解,讓企業工程師在學生入駐到車間一線之前,對本企業的生產經營、發展策略、企業文化等方面進行介紹。入駐一線實習:企業工程師結合學生及本企業崗位的實際情況,先安排合適的崗位進行體驗式實習,讓學生了解本部門的生產職能和運行機制,熟悉企業的內部組織結構,然后選擇與專業更為密切的固定崗位,如技術研發、技術管理崗位等進行更深層次的學習。并在此崗位上,完成后面的畢業論文(設計)工作。在此期間,加強校企交流與探討,對存在的問題及時總結。

(三)考核方式。建立一個專門的學生網絡考核與u估平臺,考核學生在企業各環節、各時期的表現,由企業指導教師、學校指導教師進行考核。

(四)師資配備。學生在企業的實習和畢業論文(設計)指導實行“雙導師”制,即由企業工程師和本專業實踐經驗豐富的指導教師組成指導教師小組。在模塊化教學過程中,聘請用人單位的技術和管理骨干到學校開設課程,有針對性的教學更有利于學生將來的就業。

七、考核和評價體系

對學生學習成果的評價方法進行改革,在執行學校提出的N+2考核模式基礎上[6],將重點放在學生能力和素質的考查上。如學生在實習的綜合表現、大學生創新創業成果、第二課堂參與教師的科研活動等,都可成為考核評介的重要內容,均要在畢業成績單上反映出來。

作為地方型應用本科高校,近年來我校緊緊抓住教育部實施“卓越計劃”試點的契機,成立了“卓越計劃”工作領導小組,并以我校的國家首批“卓越計劃”化學工程與工藝專業的建設為依托,先后在多個專業開展了“卓越計劃”的探索研究,并取得了良好的效果。作為安徽省“卓越計劃”試點專業,對無機非金屬材料工程專業教學體系的構建、課程教學的優化等,都吸取了國內外先進教學理念,強調了學生工程實踐能力,注重教師教育理念的轉變,改進教學方法。當然,新的教學體系還需要經過時間的檢驗,今后需要進行不斷地更新和完善,以培養更多高素質的卓越人才,為本地經濟建設服務。

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關鍵詞:工程化學;教學實踐;教學改革

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)06-0150-02

工程化學課程是針對高等院校非化學化工專業本科生開設的公共基礎必修課程,在工科大學生的知識結構體系中占據著重要地位,工程化學教學在專業培養中的定位是傳授基礎工程化學知識、健全學生的知識結構體系,訓練學生掌握專業工程實際應用中涉及的基礎化學知識和實驗操作的技能[1]。工程化學課程從物質的化學組成、化學結構和化學反應出發密切聯系現代工程技術中遇到的如材料的選擇和壽命、環境的污染與保護、能源的開發與利用、生命科學的發展等有關化學問題,使學生掌握有現實應用價值和有潛在應用價值的基礎理論和基本知識,促使學生在今后實際工作中能有意識地運用化學觀點去思考、認識和解決問題[2]。因此,工程化學課程的學習對非化學化工專業學生的全面培養起到相當重要的作用。

由于高考化學課程所占比例有所降低,過去原本在中學化學課程中講授的內容放到大學來進行學習,工程化學基礎課程對于現在非化學化工的大學一年級學生來說,存在著內容多、學時少,新名詞新理論多、跨度大等問題,學生學習起來普遍感覺吃力、抓不住重點、掌握不住方法[3]。因而,在大學里工程化學的教學就顯得尤為重要。

新疆大學建筑工程學院自2014年通過國家教育部土木工程專業評估后,為提高我校土木工程專業學生的化學素養及基本化學實驗能力,將工程化學課程教學課時從原來的28學時調整為36學時,并增加了10學時的實驗課課程教學。因此,如何在這有限的課堂教學和實驗教學中提高我院土木工程專業學生的化學素養,讓學生能在今后的學習和工作中能夠有意識地運用化學觀點去思考、認識和解決問題,是擺在工程化學課程授課教師面前的緊迫任務[4]。對此,筆者結合我院土木工程專業講授工程化學課程的經驗,結合我院大一新生特點,根據工程化學課程的內容并結合土木工程專業后續課程內容的需要,對工程化學基礎課程的教學方法進行實踐與思考。

一、優化課程教學內容

目前,工程化學課程使用化學工業出版社出版的賈朝霞教授主編的《工程化學》一書,全書從物質的聚集狀態、化學反應的基本規律、溶液的離子平衡等基礎理論出發,結合了無機材料、有機材料、常用油品和化學與環境保護等內容,適用范圍較廣。

結合我院土木工程專業的人才培養目標,對工程化學課程的基本知識、基本原理、專業知識和技能知識的講授比例進行了優化,在保證基本知識和原理內容的教學課時的基礎上,通過增加課程學時的辦法,較大比例地增大了課程的專業性和技能性。當然,要想在有限的學時數里讓學生掌握工程化學課程中涉及的所有內容,這是不現實的。因此,就需要教師在有限的講授課時中,讓學生真正領悟到化學是一門與我們生活息息相關的科學知識,激發學生學習興趣,進而產生一股潛在的驅動力讓學生提高自主學習的能力,使他們愿意將其學好、學透。

工程化學課程相較于化學化工專業的普通化學課程而言,是讓非化學化工專業學生從較為具體和實際的化學角度認識和分析解決工程技術中的問題,這是一種通向學以致用的途徑。因而工程化學課程應該有明確的專業針對性。因此,在基礎理論的講解過程中,對于應用量子力學的知識去理解核外電子運動狀態的這部分內容,這部分教學內容筆者認為應重思維而輕具體內容,只需要求學生對量子力學解決原子結構問題的思路即可。講授過程中可以較為系統地介紹人類認識微觀世界的發展過程,從道爾頓提出的原子學說到盧瑟福的含核原子模型,由波爾理論、鮑林規則到量子力學理論的產生后,人類是如何逐步深入的探究微觀粒子的運動狀態、化學鍵和分子結構。使學生認識微觀世界的本質,了解和掌握波粒二象性、測不準原理以及化學鍵的成鍵本質;再從微觀本質的基礎上,進一步學習化學變化的宏觀現象,介紹如何運用這些原理來指導實際的科學問題。如可以現代液晶電視中分子間作用力是如何被表征的;混凝土中減水劑分子是如何通過表面化學現象實現高減水的等等。這樣可使知識的講授環環相扣,也避免了枯燥的理論滿堂灌。

二、實驗教學內容的更新和完善

工程化學實驗是工程化學課程體系的重要組成部分,是培養學生工程實踐基本素質的一個重要環節,為將來運用工程化學知識解決和化學有關的實際問題打下一定的基礎。以往工程化學課程的實驗項目多為驗證性實驗,如化學實驗儀器的基本操作、酸堿滴定等,實驗內容比較單一,綜合性和設計性實驗項目偏少,不能有效培養學生綜合運用化學知識解決問題的能力[5];并且對于土木工程專業學生來說也無法突出專業特點,與后續專業課程的學習銜接性不好。

目前,我院對工程化學實驗課的開設提出要積極增加綜合性、設計性和創新性的實驗項目,壓縮驗證性實驗項目的要求。對此,實驗室將原有化學實驗儀器的認識和電子天平的使用、雙指示劑法測定混合堿液中組分含量、水質檢驗及水硬度測定、氧化還原與電化學、固體氯化銨生成熱的測定等五個實驗調整為化學實驗儀器的認識和電子天平的使用、粗食鹽的提純、水泥熟料中二氧化硅含量的測定和金屬的防護與防腐等四個與今后專業課程內容聯系更為緊密的實驗項目。而且我院在實驗室規定的開放實驗時間內,學生可以通過查閱資料、擬定方案、設計實驗并和老師討論后可進實驗室進行實驗項目工作的開展,讓學生自我發揮的空間更大。

新開的實驗課項目在滿足實驗的基礎性和創新性的前提下,注重了實驗的設計與綜合。大學實驗課較為強調作為主體地位的學生在實驗過程要有發散性的思維,敢于試錯。指導教師要尊重學生的主體地位,不能再以教師為中心或者以知識權威者的身份進行知識的灌輸,而是把學生作為中心,圍繞學生的特點需要,以幫助學生學習不斷進步為目的,與學生商討問題,解決問題,把工程化學實驗室建造成為大一新生步入的第一個進行研究性學習的場所,讓他們學會利用大學的有利環境,鍛煉提高自身的專業能力、心理能力和社會適應能力。

通過實際教學發現,根據專業需求設置實驗項目內容,在大一新生掌握他們所需的化學知識和實驗操作技能的基礎上,還可使他們對今后所學專業的應用前景有一個初步的了解。

三、課程考核方式的改革

當前,工程化學課程在大一入學第一學期開設,我院對于土木工程專業將其設定為考查課。這對于大一新生來說,考核方式與高中一場接一場較為狹隘的學習目標有所不同。大一新生對大學的學習抱有強烈的好奇心,但經過對大學課程的接觸后就會發現大學教學內容、方式和手段與中學時有很大差異,對于長期習慣于學生和老師捆綁式的鳥兒喂食的教學方法的大一新生開始感到茫然,很難在短時間里找到適應大學階段的學習方法。而工程化學課程內容多、學時少、跨度大,入學的大一新生往往稍不努力學習,就會感覺學習吃力。高考勝利所帶來的良好感覺將逐漸消失,精神壓力也感覺較大。對此,筆者認為在授課過程就應指出大學工程化學課程與高中化學課程學習的巨大差異性,其中,課程的考核方式不在是單純依靠期末的卷面成績,而是要更多考查學生自主學習能力、實踐能力和創新能力等綜合素質的評價。

考勤(5%)+作業(5%)+實驗成績(10%)+期終卷面成績(80%)這種傳統的理論課考核權重方式和大一新生高中階段的學習考核方式相仿,比較側重于終結性的評價,筆者感覺這種方式由于與高中學習考核方式的相仿而不利于調動大一新生的學習積極性;對此,我院工程化學課程考核方式調整為考勤(5%)+作業(5%)+實驗成績(10%)+期終卷面成績(40%)+個人專題論文(20%)+團隊創新實驗(20%)這樣六部分構成。考核方式的多元化改革是希望學生逐步提高自主學習和團隊合作的能力,在這種新體系的考核方式中,更突出了過程性考核,有利于學生將來走向社會后的職業發展。

四、結束語

通過實際教學發現,化學作為一門與工程實踐緊密結合的基礎科學,不僅要讓學生掌握好基礎理論,更要讓學生學會運用所學的理論知識思考、解決所面對的生產實生活中的實際問題。

由于當前工程化學課程設置的教學時數和實驗課時數相對較少,有限的學時往往也限制了部分教學方法和手段的使用,這些問題和不足,筆者認為隨著今后互聯網的蓬勃發展,信息化建設水平的不斷提高,今后可在網絡教學平臺上搭建出一個不受教學時間和空間限制并且教師與學生能夠良好互動的24小時教室。

總之,工程化學課程的教學改革取得了一些成績,積累了一些經驗,但改革是一項長期而艱巨的任務,需要相關教師在當前學校以教學為基礎、以科研為導向的政策支持下,付出更多的努力。

參考文獻:

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[3]王衛.基礎化學原理教學改革探索[J].大學化學,2011,26(4):21-23.

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2014年高考考試大綱(課程標準實驗版)化學及題型示例中新增的10道題,大都是涉及化學工藝流程的題型。它將化工生產過程中的主要生產階段即生產流程用框圖的形式表示出來,并根據生產流程中有關的化學知識步步設問,形成與化工生產緊密聯系的化工工藝試題。同時該類試題也是近幾年高考化學試題的熱點題型。

一、工藝流程設計題的特征

通過近兩年全國高考試題和2013年高考理科綜合中涉及工藝流程試題的分析(見圖表一):

可以總結出工業流程試題具備以下特征:一是試題情境具有真實性,它源于生產實際,以解決化學實際問題為線索進行設問。二是試題考查內容豐富,試題常涉及氧化還原反應的判斷、化學方程式、離子方程式、電極反應式的書寫、化學反應速率和化學平衡理論的應用、化學反應中的能量變化、與化學實驗相結合的實驗操作(如:常見儀器的名稱和使用、分離提純的基本操作、實驗數據的處理和誤差分析等),環境保護與綠色化學等方方面面的化學基礎知識;能較好考查考生對化學知識的掌握和應用情況,同時考查考生解決化工生產中的相關問題的遷移推理能力。三是突出能力考查:試題類型新穎,閱讀量、思維含量較大,考查考生的資料收集、處理能力;通過化工生產條件的選擇考查學生運用化學反應速率、化學平衡、水解平衡、沉淀平衡、電化學等理論解決實際問題的能力;通過確定產品的成分、產率等考查學生的計算能力;復雜的工業流程圖和陌生的操作名詞,有效的考查了學生的心理承受能力。

二、學生在工業流程試題省題中常見的錯誤

(一)思維存在局限性:如:片面追求原料的轉化率而忽視催化劑的催化活性等因素,片面追求反應速率而忽視反應的限度;片面追求生產的反應速率和原料的轉化率而忽視生產的實際可行性;忽視流程圖中的循環使用和循環操作;不能全面的分析、評價化工生產流程。

(二)基本概念的理解存在偏差:如:認為綠色化學就是治理污染。其實綠色化學是防治污染而不是治理污染。對一些的陌生的操作名詞不能理解。如:水相、有機相、酸浸等。

(三)面對復雜流程和一些陌生的名詞和表達方法產生畏難情緒,干擾解題思維。

(四)不能規范簡潔的語言回答問題,不能根據題中的信息準確的書寫化學反應、離子反應、電化學方程式等化學用語。

三、解答工藝流程設計題型的基本解題思路

(一)首先要明確試題的考查范圍和命題的意圖:工業流程設計試題由題頭、流程圖和問題三部分組成。在解答工藝流程試題時,學生首先應通過泛讀試題的題頭和問題兩部分,了解工藝生產的原材料和生產目的,問題部分涉及哪些化學知識的考查,帶著問題重點研讀流程圖形,弄清工藝流程中涉及的原料和目標產物的成分,流程中涉及的分離提純的操作有哪些等,根據已有的化學知識及試題中提供的信息分析有關操作的原理、物質的轉換關系等。

(二)克服陌生名詞帶來畏難情緒,抓住有效的信息樹立答題信心:在工藝流程的圖型中,熟悉和陌生的操作并存,已知物質和未知物質的考查并存;面對陌生的物質不要有畏難情緒,不要未戰先降。試題的考查對象不是陌生概念的本身,只要抓住流程圖中主干轉換關系,結合題目中的信息,將流程分解為若干部分;就能解決絕大部分問題。同時有的陌生名詞可以從字面理解(如:水相就是指水層、有機相就是指有機層)。對于無法理解的名詞,可以不理睬,將注意力放在這種操作之后的物質上。

(三)落實細節,規范答題。在明確題目的考查范圍和意圖后,結合有關化學原理和化學實驗操作,規范書寫化學反應方程式、離子方程式、電極反應式;對于有些問題,還可以從問題本身發現一些隱含的信息(如:綜合考慮經濟效益和綠色環保等)。

四、工藝流程設計典型例題分析

產品提純類工藝流程題:(2013新課標Ⅰ卷27)(15分)鋰離子電池的應用很廣,其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時,該鋰離子電池負極發生的反應為6C+xLi++xe-=LixC6。現欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)。

回答下列問題:

(1)LiCoO2中,Co元素的化合價為_____。

(2)寫出“正極堿浸”中發生反應的離子方程式_____。

(3)“酸浸”一般在80℃下進行,寫出該步驟中發生的所有氧化還原反應的化學方程式____;可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺點是____。

(4)寫出“沉鈷”過程中發生反應的化學方程式____。

【解析:】本題以回收鋰電池正極材料中的某些金屬資源為背景,通過工藝流程框圖,考查考生結合流程分析元素化合物的化合價、離子方程式、化學方程式、電池反應方程式的書寫,工業流程中操作的原因分析等。(1)由化合價代數和為零求得Co元素的化合價為+2價;

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關鍵詞:化學反應工程;課程建設;教學改革;工程觀念

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)04-0104-03

《化學反應工程》是化工工藝專業的核心課程,也是其他相關專業的重要課程,化學反應的工業化實施、反應器的設計和優化等一系列化學工程問題都離不開它的指導。可是,在教學過程中,我們發現不少學生認為該課程難度大、理解困難、不容易掌握,是大學中最難學習的課程之一。這種現象產生的原因:一方面,該課程涉及先期多門課程知識,知識點零散,難點較多,學時數少,要在較少的學時里系統掌握這一門課程,對部分學生來說不是件容易的事情;另一方面,這門課程在大四上學期開設,而這一階段的學生考研或就業壓力比較大,這也使他們不能在學習中投入全部的精力。因此,如何在有限的教學時間內提高學生的學習興趣、掌握課程內容、培養工程能力、構建創新思維成為《化學反應工程》教學的重點改革內容,我們在教學過程中進行了積極的探索及實踐。

一、強化課程重要地位,提高學生學習興趣

興趣是最好的老師,學生只有對課程產生極大的興趣和重視,才會有信心去學好這門課程,才能積極主動地克服學習中遇見的困難。這就要求教師在第一堂緒論課上下工夫。教師應對課程內容有透徹的了解和豐富的教學經驗,準確回答好“課程的性質和地位,課程的結構和內容,學好課程的思路和方法”等基本問題。同時教師要把該學科發展前沿的技術和應用現狀介紹給學生,讓學生一開始接觸,就能深刻感受到該課程在生產中的具體應用及重要性,從而激發學生對課程重視程度和學習興趣。為了完成這一目標,每學期上課之前,針對如何上好緒論課,我們課程組教師要進行一次集體備課,根據各位老師前面上課反饋的信息和經驗,對于可能存在的問題和如何能夠解決這些問題,大家相互交流,從而互相提高。有相關科研課題的教師根據自己的科研實踐,用淺顯生動的語言、具體實際的數據結果,回答緒論課中需要解決的問題,有些老師則從化工生產應用和學生化學實驗的實驗現象來回答上述問題。經過集體備課后,教師們走上講臺,在對本課程內容準確把握的基礎上,通過豐富的實際應用事例和充滿激情的表述,使學生們能領會到本課程的性質和重要性,同時明白學習本課程應該具備的知識點。由于對第一堂緒論課的高度重視,為學生學好本課程打下了良好基礎。

二、理順課程基本線索,精選課程主要內容

本科《化學反應工程》課程的教學目標要求教師應從教材內容的組成,章節的編排體系,各部分內容的份量和側重等方面,依據不同專業學習的特點,對課程進行適當的梳理。我校現用教課書為陳甘棠主編的“十一五”國家級規劃教材《化學反應工程》第三版,此書內容系統,易于掌握。同時還選擇李紹芬教授編寫的“九五”國家級重點教材《反應工程》作為教學參考書,此書最大的特點是編入大量生產實際反應的例題和習題,這種理論聯系實際的題型,能提高學生的學習興趣和聯系實際的能力。這兩本書的編排體系有所不同,學生在學習過程中可以通過比較,更深地理解反應工程的實質。在教授內容的選擇上,《化學反應工程》的基礎知識,教師應該重點講授,教學上可安排較多學時,為后續的學習打下堅實的基礎。在其他課程學習過的內容如化學反應速度等概念,教師應做概括性介紹,把主要精力放在新知識和學過知識的應用拓展上。部分章節學生可在教師的安排指導下有目的、有計劃地在課外進行自學。生化反應工程基礎等章節則可以完全不講。與此同時,學校還根據我校煤化工的特點,以講座形式聘請客座教授為學生授課,列舉典型生產實例進行講解和分析,提高學生分析和解決實際生產問題的能力。應用化學專業進行科研實踐周活動,讓學生在科研實踐周里熟悉反應器的選型與優化操作。通過對課程內容的精選和課程線索的梳理,使學生在學習過程中具有很強的針對性,大多數學生都能很好的掌握課程的重點內容和要求。

三、精心組織教學方法,采用多種教學手段

《化學反應工程》內容繁雜,難點較多,有基本的概念描述,也有枯燥的公式演繹。為了保證學生對基本概念能準確理解,基本方法能學以致用,就要對教學方法和教學手段進行改革。教師要精心研究教學方法,采用多種教學手段,滿足少學時多內容的教學任務,做到各章節重點和難點突出,使學生易于理解和掌握。首先,在講課方式上,應用不同的教學方法,充分體現教師“啟發引導”和學生“積極主動”的現代教育基本原則。采用啟發式教學法,使學生在學習過程中始終處于積極的思維狀態。在啟發式教學的基礎上,針對不同章節可采用對比法、歸納法、提問法等方法來調動學生的學習積極性和主動性。如通過具體事例的講解,應用對比與歸納法結合的方法對均相反應器型式和操作方法進行評選。對于某些有難度同時又在幾種情況下反復出現的概念,采取學生和老師現場探討形式,而后由學生自己總結結果。這樣活躍了課堂教學氣氛,提高了教學效果。再次,采用靈活多樣的教學手段是教學方法改革的重要措施。根據授課內容的特點,有選擇性地使用多種手段進行教學可以起到事半功倍的效果。多媒體在教學上應用,可以將工廠一些實際例子和生產現場搬到課堂,學生通過逼真的影像資訊不僅可以看清楚反應器的內部結構,同時也能了解反應器內傳質與傳熱狀況,對于反應器的設計、放大與優化建立必要的感性認識。如對合成氨反應器內部結構和流體流動的展示,激發了學生對反應工程課程的學習興趣和學習熱情。經過近兩年多位老師的共同努力,本課程多媒體教案制作完成,經過課堂的使用,同學們反應良好,可以明顯地提高教學效率。

四、加強工程技術觀念,做到理論實踐結合

重視理論和實踐結合將是提高教學質量的一個關鍵過程。因此在理論教學中,我們必須積極引導學生樹立和強化工程觀念,加大理論和實踐相結合力度。學生在課堂上領悟到所學知識的用武之地,就會表現出更高的學習熱情,收到意想不到的學習效果。在教學過程中我們在這方面進行了改革嘗試,具體做法是:一方面,教學內容和實際生產相結合。在教學過程中,我們注意選擇實際生產中與基本教學內容密切相關并具有代表性的事例進行剖析、講解,幫助學生對《化學反應工程》課程的理解。例如我們以淮化集團合成氨生產工藝為例,通過有針對性地對生產過程進行分析,使同學們對所學理論知識有了更深的理解和鞏固。另一方面,教學內容與科研、專業實驗相結合。我們利用專業實驗和教師的科研活動,把課程教學從較為抽象的理論變成易于理解和直觀的實際過程,加深學生對概念和原理的理解,加強學生的工程觀念。有些授課教師把自己的科研與課程有關內容緊密地結合起來,將一些案例引入課堂教學,讓學生學習反應工程科研思路方法,并且讓部分學生參與到自己的科研活動,學生通過自己動手更深地體會本課程的精髓。近年來,隨著我校“對甲酚催化氧化制對羥基苯甲醛研究”、“軟化學法制備共摻雜二氧化鈦光催化劑的研究”等課題研究的深入,在參與科研工作中,學生大大提高了感性認識和動手能力,培養了學生構建創新思維的能力。不少學生通過參與科研工作這個活動,對《化學反應工程》課程產生了濃厚的興趣,并且通過自己的努力,在化學工程方向繼續進一步的深造。

《化學反應工程》是一門最能體現化學工程與工藝特點的學科,讓學生在短時間內掌握并運用它并非易事。只有激發學生的學習興趣,在教學內容和教學方法上不斷進行探索和改進,不斷強化工程觀念和使用多種教學方法、手段,才能提高學生的學習能力,培養學生的創新能力。我校反應工程專業的教師在近兩年的教學活動中進行了初步嘗試,并取得了一定的效果,今后我們將進一步進行《化學反應工程》課程改革的探索,提高學生學習《化學反應工程》課程的能力,掌握課程內容,為國家培養更多的化工創新人才。

參考文獻:

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[4]范明霞,徐保明.關于《化學反應工程》課程教學的研究與探討[J].內蒙古石油化工,2011,(4):76-77.

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關鍵詞: 卓越工程師 工程圖學 教學改革 教學內容

教育部“卓越工程師教育培養計劃”(簡稱“卓越計劃”)旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才,該計劃具有三個特點:一是行業企業深度參與培養過程;二是學校按通用標準和行業標準培養工程人才;三是強化培養學生的工程能力和創新能力。

工程圖學是許多工程類專業的基礎課程,與生產實際結合緊密。但目前國內絕大多數高校的工程圖學課程教學內容設置陳舊、教學方法單一、與工程應用結合不夠緊密、對學生的工程能力和創新能力培養不足。為此,本文將結合多年的教學實踐研究卓越工程師計劃給工程圖學課程教學提出的要求和挑戰。

一、工程圖學教學中的不足之處

工程圖學具有教學內容抽象、實踐性強的特點。工程圖學的發展存在兩個趨勢:一是對投影理論等基礎知識的要求降低;另一是對二維圖形的計算機繪圖能力的要求越來越高,同時有增加三維圖形知識的傾向。卓越工程師計劃的提出增強了這兩個趨勢,對工程圖學的教學內容和教學方法也提出了新的要求。

目前工程圖學處于傳統教學與現代教育手段深度結合期,與傳統的工程圖學教學相比,多媒體課件的應用提高了課堂的教學效率,但其中也存在許多亟須改進的不足之處。

1.校內教學與工程實踐的結合較差。該課程要求很強的實訓性,掌握制圖的基本知識和基本能力需要課后大量的作業訓練,但目前學生實訓嚴重不足。同時由于缺少工程實踐經驗,學生僅靠課堂教學難以掌握工程背景的部分知識。另外目前國內大多數高校工程圖學的教學內容相對陳舊,與工程實踐的結合比較松散。

2.隨著招生規模的增加,教學資源、實驗室建設嚴重滯后,影響了該課程的實踐教學,從而影響了整體教學效果。

3.工程圖學教學課程體系與有關專業技術基礎課如機械設計、機械原理等課程的結合不夠緊密,需要形成一體化的課程體系,并能夠與課程設計、畢業設計等深度結合。因此有人認為工程圖學教學中應以構形設計、創意設計為核心,在整個教學過程中大力應用CAD技術,讓學生能設計繪制較簡易的機械產品。

4.能力培養目標不夠清晰,尤其是思維能力、創新能力、實踐能力的培養在傳統的教學中體現得不夠多。有人主張工程圖學課程是把圖學知識和思維(特別是形象思維)訓練有機結合的一門課程,在圖學教育中應充分發揮課程特色,強化課程思維訓練載體的作用[1]。

綜上所述,由于在開設本課程之前學生尚有很多專業知識沒有學習,加之中學課程缺少豐富的形象思維能力訓練,僅僅采用傳統的教學模式已不能滿足對人才培養的需求[2]。

二、教學改革切入點

教育部在“卓越計劃”實施意見中提出要從五個方面采取措施:一是構建高校與行業企業聯合培養人才的新機制,企業由單純的用人單位變為聯合培養單位,高校和企業共同設計培養目標,制定培養方案,共同實施培養過程。二是以強化工程能力與創新能力為重點改革人才培養模式。三是改革完善工程教師職務聘任、考核制度。優先聘任有在企業工作經歷的教師,教師晉升時要有一定年限的企業工作經歷。四是擴大工程教育的對外開放。五是教育界與工業界聯合制定人才培養標準。

因此工程圖學的教學改革可以結合上面五方面的措施,從以下幾個方面進行教學改革。

1.從與企業深度合作培養和強化工程能力方面考慮,工程圖學教學應該結合工廠實習、生產實踐等活動進行背景教學和實訓操作。工程圖學教學內容與生產實際聯系密切,良好的工程背景知識有利于幫助學生掌握制圖基本知識和基本技能。背景教學可以采取多種多樣的企業合作教學形式,如生產實習、參觀實訓等,如可以安排學生到工廠參觀各種零部件的制造、裝配工藝過程。實訓操作可以采取測量測繪、拆裝訓練等形式,如引導學生對部件的實物或模型進行拆裝等。

2.從完善工程教師師資和擴大工程教育對外開放的角度,可以采取“雙師型”教師的培養、聘用高級工程師合作教學等方式,加強卓越機械工程師的師資隊伍建設。另外,也可采取派送教師到國外進行訪問、學習、交流,聘請國外教師任教等方式擴大工程教育的對外開放程度。

3.從人才培養標準方面建立合理的工程圖學卓越課程評價指標體系。該體系應能體現工程圖學教學改革的發展趨勢,反映卓越工程師對工程圖學課程的要求。著重考核教學過程中企業合作的深度性、培養目標中的工程實踐能力培養和創新能力培養以及教學內容的實踐性。

三、教學內容改革是實現卓越工程師計劃的重要途徑

1.按照教學內容設置有序地增加工程實踐背景知識。

大學一年級的學生缺乏工程背景知識,認識不到學習《工程圖學》的重要性,也不了解學習這門課程的方法。尤其對機械制圖部分,大多數學生不清楚這些知識的應用背景,學習興趣淡薄,傳統的教學模式無法提高學生的工程素養和工程意識,學習效果也就不盡如人意。

增加學生的工程實踐背景知識可以通過下面兩個途徑實現:

(1)針對每部分知識增加相關的參觀、實習等環節。

在學習機械制圖部分基本內容前后都安排具有相應的工程背景的實踐環節,進行工程意識和工程思維能力的培養。全部課程結束后再進行兩周的部件測繪,加強畫圖和看圖的基本技能的訓練。合理安排實習的教學內容,整門課程大約需要三次左右的實習就可以實現,很多學校的校內實習工廠和校內實驗室、校內模型室完全能夠滿足實習需要。

(2)利用課件、錄像、三維造型軟件等

引入工程背景知識的另一重要途徑是課件、視頻影像和三維造型軟件。計算機技術和多媒體技術的發展,使得許多立體的、復雜的零部件結構和工藝過程都能夠活靈活現地展現在教室中。精美的課件能增加表現力,靜心剪裁的影像能幫助同學們了解生產,三維造型軟件能夠幫助同學們掌握產品設計和產品加工的過程。這些手段無疑會使課程內容和教學方式滿足生產實際的需求,符合課程教學發展的趨勢。

2.增加三維造型內容和在構型創新設計內容的教學量。

在工程圖學教育中,加強對學生構型創新設計能力的培養有利于創造性思維的培養,同時也利于增強學生的空間想象能力和三維造型能力,對學生的畫圖能力和讀圖能力的提高都有很大的幫助。這一部分內容應結合模型和實訓的教學方式,教學效果會更好。

三維造型內容能夠利用三維造型軟件構建空間概念,從體的角度分析和講解物體的形成和投影,更加符合認知規律。另外三維圖形比二維圖形形象、易懂,學生更感興趣。比如在組合體三視圖時,利用三維造型軟件展現組合體的疊加、切割和綜合,能幫助深刻理解組合體的形成方式。

3.增強動手實踐訓練和綜合實踐訓練。

綜合設計項目是該課程教學內容中的一個重要部分,綜合設計項目使學生運用自己在該課程中學到的理論和技能進行產品設計,從而激發學生對本學科的興趣和熱愛,提高學生的實踐能力和創新意識,培養學生的團隊合作精神[3]。

開展學生動手實訓的課程設計、機械創新大賽、工廠實習等實踐教學工作,拓寬工程圖學課程的教學空間,豐富立體化的教學模式。完善教學實踐環節,將創新意識切實引入教學各個環節之中。例如對實際生產中應用的部件(空氣壓縮機或減速器)進行測繪,包括測量、繪制草圖、計算機繪圖等。

綜合性實踐環節的內容包括拆裝零部件、零件測繪、部裝圖的繪制、計算機繪圖。拆裝零部件訓練讓學生了解零部件的用途、工作原理、裝配關系、裝配工藝;零件測繪訓練學生選擇合理的表達方案、合理地選擇標準尺寸,著重培養學生的知識應用能力和應用創新能力。部裝圖的繪制訓練學生選擇合理的裝配圖表達方案,強化學生的繪圖能力;計算機繪圖訓練學生利用AutoCAD繪圖軟件完成二維零部件工作圖和裝配圖的繪制,培養學生的計算機繪圖和計算機應用能力。

參考文獻:

[1]徐健,張承譜,丁伯慧,等.高等工程教育體系中工程圖學課程的改革芻議[J].工程圖學學報,2011(3):86-90.