工程教育专业认证背景下化工原理教学探索—以滁州学院为例
周阿洋，郑建东，王余杰，马田林，张 华，张蕾
（滁州学院 材料与化学工程学院，安徽 滁州 239000）
摘要：在当前众多高校越发重视工程教育专业认证的背景下，针对滁州学院高分子材料与工程专业化工原理教学过程中存在的教学方法和教学内容上的不足，在教学内容上采用理论与仿真结合；教学方法上采用模型教学和闯关式教学并融入课程思政元素；工程教育理念培养上采用实习见习与现场教学结合、为学生解读专业认证理念等方式进行了一系列有益探索，取得了良好的效果。
关键词：工程教育专业认证；化工原理；虚拟仿真；闯关式教学
中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：
Exploration on the teaching of chemical engineering
principles under the background of engineering education professional
certification -- Taking Chuzhou University as an example
ZHOU A-Yang, ZHENG Jian-Dong，FENG Jian-Hua, WANG Yu-Jie，MA Tian-lin，ZHANG Hua，ZHANG Lei
（School of Material and Chemical Engineering，Chuzhou University，Chuzhou 239000，China）
Abstract: At present, many colleges and universities pay more and more attention to the professional certification of engineering education. In view of the shortcomings of teaching methods and teaching contents in the teaching of chemical principles of polymer materials and Engineering in Chuzhou University, the combination of theory and simulation is adopted in the teaching contents; Model teaching and breakthrough teaching are adopted in teaching methods, and ideological and political elements are integrated into the curriculum; In the cultivation of engineering education concept, a series of beneficial explorations have been carried out by combining internship with on-site teaching and interpreting the concept of professional certification for students, and good results have been achieved.
Key words: Engineering education professional certification; Principles of chemical engineering; Virtual simulation; Breakthrough teaching
工程教育专业认证是国际上很多高校通行的工程教育质量保障制度也是实现工程教育国际和工程师资格国际互认的重要依据。专业认证作为提升办学水平、加强专业与课程建设、提高人才培养质量的重要抓手，受到很多高校的重视[1]。滁州学院化工学院近年来瞄准国家工程教育认证标准，接轨国家工程教育，积极筹备专业认证。化工原理课程是滁州学院化
收稿日期：；修改稿收到日期：
基金项目：滁州学院校级教研项目(2020jyc035)，
第一作者简介：周阿洋，河南信阳人，滁州学院材料与化学工程学院讲师，博士，主要从事膜材料制备和研究工作
工学院高分子材料与工程专业课程体系中非常重要的一门课，其主要目的与任务是使学生具有运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力，并为后续专业课程化生产过程、提高设备效率、节约能耗等方面的课题打下良好的基础。学生通过学习应掌握化工生产所涉及的主要单元操作的基本概念、典型设备构造、操作原理、计算、选型及实验研究方法等知识[2]。通过本课程学习，学生具有分析和解决单元操作中各种实际问题的能力，为今后学习和工作解决所遇到的工程问题解决打好基础。本文主要针对高分子材料与工程专业的面临的实际问题，结合工程教育专业认证的要求，从培养化工专业学生工程实践能力以及立德树人的角度，对教学内容和教学方法进行了有益的探索。
1 化工原理课程教学现状
1. 1 部分教学内容亟待调整
化工原理内容丰富、各单元难度不同，课时为64个学时，学时短、内容庞杂，要求学生通过学习可以获得常见化工单元操作过程及化工设备机械的基本理论和基本计算的能力，并具备必要的基本操作技能训练能力。对于高分子材料与工程专业的学生存在较大难度，学生在学习过程中有抓不住重点、学不会难点的情况，从而容易丧失学习兴趣的情绪[3]。同时随着虚拟仿真、ASPEN等仿真软件的日益成为化工原理实践教材中不可或缺的部分[4]，而目前的并未对这些内容有介绍，使得学生不能全面的掌握目前化工原理学习的最新内容。
1. 2 教学方法有待提高
化工原理作为一门专业核心课课程，知识点较为密集，同时很多单元操作的原理涉及到大量高等数学、物理化学、无机化学等方面的知识，对教学方法要求较高，但是目前的教师教学主要以板书和多媒体课件结合，教学方法需要进一步提高。目前的教学方法也很难实现将课程教学、专业认证与课程思政建设进行有机融合。
1. 3 工程化理念不强
化工原理、化工自动化等课程具有很强的工程实践性质，然而由于学习方式和教学方式多以书本教学为主，因此学生的工程实践能力不能得到很大提高[5]。导致理论和实践不能有机结合，学生的工程化理念不够，按照工程教育专业认证的要求。教师基于以上问题，本着将“以学生为中心”“产出导向”“持续改进”等基本理念落实到人才培养体系中，采取一系列举措对教学内容和教学方法进行了探索。
2 教学改革的内容和措施
2.1丰富教学内容，强化学习效果
按照毕业要求指标点对课程内容进行了详细的规划，针对高分子专业学生人才培养方案，将传热、气体吸收及蒸馏以及萃取等几个单元操作为重点进行讲解，相应减少流体输送机械、流体力学的学时，做到重点突出。按照工程教育专业认证的标准修改完善教学大纲、进行课程考核合理性确认与审核以及课程达成度评价分析等工作，同时在丰富内容设置方面，安排一定的课时进行虚拟仿真教学，利用仿真软件，引导学生对精馏、传热、吸收等重点工序进行仿真操作，将虚拟仿真的成绩作为学生课堂成绩考核中的一部分。引导学生使用ASpen软件进行简单的物料性质分析，反应器物料平衡分析，和单元操作设计，增强学生的学习兴趣。另外，教师从“从怎样培养人，为谁培养人，培养怎样的人”角度积极探索课程思政融入专业认证体系的路径和方法，以专业认证的视野布置课程思政过程，深入研究课程思政与专业认证相互关系。在专业认证要求中拥有众多的思政元素可以挖掘，如复杂科学问题的解决这一认证要求包含了“四为”的思政元素。教师在课程的导入部分，通过一些安徽本地典型案例引入课程，例如在进行石灰石粉末沉降单元操作时，教师结合石灰石在安徽省池州青阳的分布，介绍了石灰石的组分，化学结构，并请池州籍的学生介绍本地特色建筑、物产等，激发学生的兴趣，同时教师也准备一些池州历史名人如著名生物学家周与良等人的学习、奋斗事迹，激发学生爱国爱校的热情，将课程思政巧妙地融合到教学过程当中。同时在课堂上，教师选取一些单元操作要求学生利用Aspen软件进行仿真模拟，要求学生利用Autocad进行所讲授单元操作的工艺流程简图的绘制、反应器的绘制与设计作为课堂小测验，提高了学生化工设计的能力。在讲述过滤这一节单元操作时，结合新冠疫情防控，首先让学生利用Autocad等软件，自主设计具有特定过滤能力的防护面具，学生们积极性非常高，在设计作品上交后，教师再讲解过滤这一操作包括的主要设备如板框压滤机、海水淡化膜分离设备等结构，另外对于设计优秀的作品，鼓励学生进行进一步修改，申报实用新型专利，这些举措大大增强了学生对该课程学习的兴趣，强化了学习效果。
2.2 创新教学方法，强化学习效果
在教学过程中除了传统的板书之外，购买化工设备模型如筛板塔、双层列管换热器，沸腾床干燥器、升模式蒸发器、齿轮泵等，配合化工原理的教学，增加学生学习效果，学生在学习中认识这些设备，提高了学生的学习效果，引导学生深入了解化工设备，贯彻为实现学生达到培养目标和毕业要求为导向的OBE理念。在作业的安排上采用课上学习通和课下作业相结合的模式，学习通中的题型以选择填空判断题三种类型为主，补充了传统课后习题多以计算题为主题型单一的缺点。为实现学生对每一单元的扎实掌握，在课程考核环节教师采用闯关教学方法，其特点是将每单元的教学内容作为一关，每章授课结束后，进行闭卷单元测试，学生在教师指导下合作闯关，闯关进度快、得分高的学生可进入学院大赛快速通道，优先参加学院组织的化工设计大赛、化工原理实验大赛等。闯关结束后，教师对结果进行总结评价，对学生在试卷中出现的知识点困惑进行答疑。闯关式教学的应用，帮助教师能够准确发现学生知识点掌握的薄弱地方加以强化，同时也避免了学生在学习中出现平时逃课考前突击的临时抱佛脚的学习方式。在多媒体课件的完善方面，一方面增加了所对应课程的工艺流程图并进行细致的讲解，另一方面积极寻找一些视频素材，如讲解吸收单元操作中课件中增加有关处理VOC有害气体的内容，讲解费克定律及扩散过程分析时，讲解雾霾形成以及如何应对的方法，在引入精馏操作时将白酒的蒸馏过程视频提前为学生播放、在讲解过滤时，增加李用膜分离进行果汁、咖啡香味提取的内容。同时，在内容安排方面，针对不同的单元操作内容安排学生在电脑上进行虚拟仿真操作作为作业内容。
2.3 加强实践环节，培养工程实践能力
将化工原理课程进度与组织学生去企业见习、实习紧密结合，专业教师以科技特派员、科技副总的身份进入企业，在企业生产线为学生讲解精馏、分离工序，现场与学生展开研讨式的授课，将工程中基于项目建设的模式引入化工原理教学过程，真正实现学生工程实践能力的培养。将学生的社会实践和专业实习与学校的社会服务活动紧密结合，在为政府和各种社会组织提供良好服务的过程中培养人才实现三全育人的目标。将课程与学生的见习、实习时间密切结合，在一些典型单元操作章节结束后，组织学生前往企业进行实地参观学习，如在讲解了离心泵工作原理、构造与类型后，带领学生前往安徽金禾实业股份有限公司进行实地见习，了解麦芽酚从预处理到生产流程直至产品的后处理所使用的传质设备，以及离心通风机、离心鼓风机和离心压缩机等设备的应用。教师以及企业工程师面对面为学生讲解，真正实现了双师同堂的效果以及对学生工程实践能力的培养的目的。另外，教师通过学习通直播的形式开展了一系列基于专业认证的专业课程体系解析讲座，有针对性地分析了高分子专业的就业现状、岗位优势、应具备的素质等问题，使学生了解本专业的毕业要求、课程体系安排、课程设置及要求，通过这样的举措使同学们进一步明确了专业目标，强化了工程师的职业认同，坚定了成为材料工程师职业信念。
4 结论
在化工原理教学过程中，在进行工程教育专业认证的背景下，教师要始终坚持牢记初心，以OBE理念本着三全育人的目的，对高分子材料专业化工原理课的教学方法，教学内容进行了一系列卓有成效的探索和改革。提升了学生学习兴趣，提高了学生的学习效率和解决化工单元操作实际问题的能力，为学生遇到的工程问题解决打好基础。工程教育专业认证是一个系统工程，涉及到各学科的积极配合，从培养目标、毕业要求、持续改进、师资队伍等方面有很多工作要做，在今后的教学工作中，讲师还将继续探索、不断创新教学方法、理论联系实际，为建设一流本科教育、融入工程教育强国做出有益探索和努力。
参考文献
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张华，郑建东，马田林，等. 工程教育认证背景下的化工仪表及自动化教学改革 [J].广州化工，2021，49 (11)： 139-140．
[2]
王余杰，郑建东，陈纲领，等. 实践教学在化学反应工程教学中的应用探索—以滁州学院为例 [J].山东化工，2019，48 (13)：161-162.
[3] 杨靖，郑建东，王余杰，等. Aspen Plus 在化工分离工程教学中的应用 [J].高师理科学刊，2016，36( 9) : 87-89．
[4]
陶燎亮,叶振. 虚拟仿真实验教学资源建设与开放共享研究 [J]. 丽水学院学报，2019，41 (5): 123-128.
[5]
张华，郑建东，丁中建，等. 应用型本科院校《化工仪表及自动化》教学改革与实践[J]. 山东化工，2019，48( 17) : 178-179.
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