[摘要] 为适应新工科背景下培养国际化工程人才的需求，在学习核心专业课程《化工原理》时，应用化学专业学生通过“线上+线下”混合教学的形式激发学生的学习兴趣和主动性，提高学习效率。通过教学大纲和考核方式的修改，案例及实习的引入，丰富了教学内容，使学生学习变得容易，为培养多样化、创新型卓越工程技术人才提供智力和人才保障。
[关键词] 新工科；化工原理；应用化学专业；线上+线下；
Teaching Reform and Exploration of Principles of Chemical Engineering for Applied Chemistry Major on New Engineering Concept
Guo Qirui
(School of Chemistry and Environmental Engineering, Yancheng Teachers University, Yancheng 224007, China)
Abstract: In order to meet the needs of cultivating international engineering talents under the background of new engineering, when studying the core professional course, Principles of Chemical Engineering, interest and initiative has been stimulated and learning efficiency has been improved by students of applied chemistry through the form of "online + offline" mixed teaching. Through the revision of the syllabus and assessment methods, as well as the introduction of ideology and politics, cases and internships, the teaching content has been enriched, making it easier for students to learn, which has provided intelligence and talent guarantee for cultivating diversified and innovative outstanding engineering and technical talents.
Keywords: New Engineering; Principles of Chemical Engineering; Applied Chemistry Major; Online + Offline
近年来，为主动应对新一轮科技革命与产业变革，教育部积极推进“新工科”建设。“新工科”理念明确工程教育的重要地位，以应对变化、引领未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，致力于培养专业基本功扎实、实践能力强，同时具备整合能力、有全球视野、能适应快速变化和解决矛盾问题能力的工程技术人才，培养多样化、创新型卓越工程技术人才，为未来提供智力和人才支撑[1, 2]。
四年制本科应用化学专业学生应能够结合化学与工程学的原理和技术，解决石油化工、制药工程、精细化工等领域所涉及的生产、工艺设计、质量控制等复杂工程问题，故化工原理作为一门核心专业课程起着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用。应用化学专业的学生应具备良好的职业能力和素质，同时具备持续学习能力、职业发展能力和创新创业能力，通过不断的自主学习和工程实践，成长为单位的技术骨干和管理骨干[3]。因此，结合本校教育教学改革精神和应用化学专业的专业特点，对化工原理的课程教学中出现的问题进行一定的探索和建议，对教学形式、内容等进行改革，增强学生的创新和实践能力，为高素质的应用型人才培养打好基础。
1. 《化工原理》课程教学形式的改革
1.1 采用线上+线下混合教学
传统的《化工原理》教学主要是根据教学大纲对教材中所涉及的单元操作进行课堂讲授，结束后由老师布置课后作业以巩固。但是这种传统的教学形式存在明显的不足，尤其对于工科背景相对缺乏的应用化学专业学生，结合我校学生特点主要体现在以下几个方面：①学生基础较差，在有限的课堂时间内很难掌握所学内容，学习效率较低，学习主动性较差；②学生学习程度参差不齐，课程教学进度不能满足所有学生；③学生缺少工程背景知识，很多设备结构及零部件没有概念，在授课过程中很难想象单元操作的过程。围绕着“互联网+”背景下，网络技术的成熟能够有效解决传统授课过程中存在的诸多问题，线上教学的发展使得理论教学不仅仅局限于课堂上。以慕课（MOOC）为代表的线上教学资源，雨课堂为代表的辅助教学系统使教师的角色逐渐由知识的传授者转变为学生学习的引导者[4]。那么这种“线上+线下”混合教学如何解决传统教学中的问题呢？
首先，对于基础较差或者课堂知识点没有完全掌握的同学，可以借助中国大学MOOC等平台中的国家精品在线课程资源进行学习，这就类似于高水平的国家级名师对学生进行在线辅导。同时，这些在线课程资源每节课时间较短，学生可以利用大量零碎时间进行线上学习，学习效率能够高效提升。同时，PBL(Problem-based learning)教学法，即“问题导向学习法”，可以借助雨课堂系统较好地展开，教师在课前把学生需要预习的课件或视频和一些具有启发性的问题发布到雨课堂云端，学生通过对课本的预习，MOOC等课程资源的学习或者其他学习网站、渠道查阅自己所需要的内容，在规定时间内完成预留的作业[5]。这种方式有助于学生对于课堂学习内容的充分预习，提高学生的学习主动性，增强课堂学习效果。例如，在开始学习传热前，可以让学生了解传热的三种基本形式，思考生活中如地暖、烧水等常见现象的原理，让学生熟悉学习内容；也可以在学习流体流动时在网上发布一些压差计、管件、阀门等图片视频，增加学生对单元操作过程的理解。其次，对于学生在雨课堂上作业中所体现出的问题，教师可以了解学生的知识难点，制定有针对性的教学方案，提高课堂效果。每次课前15分钟用于上节课中学习的内容进行提问或测验以及上次课后作业和雨课堂中出现的问题进行讲解，并引导学生学习新的知识点。由于对学生的学习情况有了一定了解，在授课时便可以将重点和难点有针对性的讲解。另外，在课堂中会以引导的方式经常性地向学生抛出问题，并一起讨论、总结以解决，以加深学生的掌握。最后，课后除了布置的课后作业需要完成，雨课堂系统始终开放，学生可以下载上课时的课件，并随时跟老师交流互动，有需要的同学也可以通过微信等常用社交平台进行课后答疑，尽可能地保证在下次上课前掌握本次课的相关内容。
因此，线上可以采用天津大学贾绍义教学团队或北京化工大学丁忠伟教学团队的中国大学MOOC国家精品课程进行学习，线下可以通过雨课堂辅助教学系统，结合有针对性的课堂授课，将“线上+线下”混合教学引入到《化工原理》的教学中，通过这种新教学模式更加高效地解决了“教学形式单一，学生学习能动性差”等问题。
1.2 修改教学大纲
虽然我校应用化学专业《化工原理》课程安排了96课时，但是由于学生基础相对较差，并且缺少相关工程背景。因此，为快速适应“新工科”背景下对高效人才的培养要求，应用化学专业所必修的《化工原理》课程必须对教学大纲进行改革，放慢教学进度的同时，尽可能多的拓展相关工程知识，保证学生更好地掌握所学内容。增加对各学科知识能力的交叉融合，尤其是石油化工、制药工程、精细化工等领域中的设计、生产、项目管理和新技术研究、新产品开发等工作，这都离不开化工领域的各单元操作[6]。我校应用化学专业《化工原理》课程选择的教材是天津大学出版社贾绍义老师编写的教材，主要围绕“三传”（动量传递、热量传递、质量传递）开展，且由于学生化学基础较差，授课速度不宜过快，重点要突出。故我校对该专业《化工原理》的教学大纲重新修订，结晶和膜分离章节不予讲解，感兴趣的同学自行学习，同时增加流体流动、传热、蒸馏和吸收章节的授课课时，拓展相关工程背景。
1.3 调整考核方式
课程的考核是检验学生对课程掌握情况的了解，也是学生最为关心的。传统的《化工原理》考核方式较为单一，平时成绩和期末考试分别占30%和70%，期末考试比例较高，这将导致学生出现应付期末考试突击学习的弊端，无法真实客观体现学生综合情况。并且，学生也缺乏平时对课程学习的积极性，不利于“新工科”背景下对高效人才的培养要求。通过采用“线上+线下”混合教学的方式，考核形式也应做出相应调整，以调动学生的学习积极性。在第一次上课的时候，就应当向学生明确本门课程的考核方式，让学生为取得相应的考核分数而跟着教师的脚步学习。首先，考核的平时成绩和期末考试分别改为40%和60%，其中平时成绩包括线上学习过程评价和线下评价。线上评价包括在线学习时间、讨论参与度、线上练习成绩等，这些数据均来自雨课堂记录的数据库，没有任何水分，该部分占总评成绩的10%。线下评价主要包括出勤率（5%）、课堂表现（5%）、课前小测验（10%）以及课后作业（10%）。在跟学生提前明确好考核方式和要求的基础上，学生为获得高分便会根据相应要求认真完成每项任务，避免了“临时抱佛脚”的现象，提高学生学习主动性。
2. 《化工原理》课程教学内容的改革
2.1 教学案例的选择
由于《化工原理》课程是通过数学、物理、化学和工程技术等方法，按照化工生产过程中的需要，利用、改造和设计遇到的各种单元操作问题，故如果仅仅是讲授书本上的内容或者介绍化工企业中的工艺流程等会使该课程变得枯燥乏味。同时，化工原理内容对于我校学生而言难度偏高，“畏难”情绪使得学生会逐渐失去对本课程学习的兴趣[7]。所以，在给应用化学专业学生授课时，增加工程背景的拓展以及交叉学科的融合，有利于学生将化工原理与专业课中的化工传递过程、化工热力学、分离工程、物理化学等课程关联成一个教学体系，加深多门课程的理解掌握，起到事半功倍的效果，使学生明白为什么应用化学专业的学生一定要学好化工原理。例如，可以结合我校啤酒生产工艺实验室进行讲解，啤酒生产工艺中就包含了流体的运输、传热、过滤、干燥等单元操作，使学生对这些内容印象更加深刻。同时，也可以向学生多举一些学生比较感兴趣的生活中的案例，增加学生学习的兴趣和积极性，加深知识点的记忆。例如，在学习流体流动时，可以通过“为什么地铁站火车站要设置安全黄线？”、“足球中的香蕉球是什么原理？”等问题，带领学生导向性学习伯努利方程。
2.2 企业实习的结合
对于工程背景薄弱的应用化学专业学生，对于《化工原理》的学习比较抽象，出现“理强工弱”的现象，这一现象不利于“新工科”创新型卓越工程人才的培养。我校应用化学专业在每学年都会安排学生去企业参观或实习，在学生去企业实习前，跟学生强调在参观生产流程时重点关注我们所讲授的相关单元操作、生产设备的零部件、管件阀门等，加深在课堂中介绍工程背景相关知识，在此期间，跟学生提出一些问题相关问题，比如“分析工艺路线所包含的传热方式”、“吸收塔和解析塔之间的单元操作原理”等。同时，跟学生强调企业中的安全意识，这方面的意识对于“新工科”背景下的学生是必须具备的。
3. 结语
本科生教学质量的提升和改革是一个漫长且艰巨的任务，通过采用“线上+线下”混合教学，能够改传统的“先教后学”为“先学后教”，增强学生的学习主动性，加强学生基础知识的掌握和工程能力的提升。通过对教学大纲和考核方式的改革能够使学生更加高效的学习化工原理知识。学生感兴趣的案例以及企业实习的引入，丰富了单一枯燥的学习内容，使学生在多年后能够具有一定的国际视野，紧跟化学化工领域国内外发展趋势，同时具备持续学习能力、职业发展能力和创新创业能力，通过不断的自主学习和工程实践，成长为德智体美劳全面发展的社会主义事业合格建设者和可靠接班人。
参考文献
[1] 郑炳云, 付明连, 陈彰旭, 杨磊, 李先学. 应用化学专业(工学)应用型创新人才培养模式的探索与实践[J]. 广东化工, 2018, 45(15): 235-236.
[2] 湾丽娟. 新工科背景下多学科知识在化工原理实训中的融合与应用[J]. 山东化工, 2021, 50(9): 182-183.
[3] 张雪华. 进一步强化应用化学专业《化工原理》课程教学体系的改革与探索[J]. 山东化工, 2021, 50(12): 210-211.
[4] 涂志英, 田毅红, 刘呈雄, 杨潇, 龚大春. 生物工程专业核心工程基础课线上线下混合教学的研究与实践——以“化工原理”课程为例[J]. 生物加工过程, 2020, 18(5): 675-680.
[5] 李璐, 肖楠, 解新安, 李雁. 问题导向/翻转课堂教学在生物工程专业“化工原理”课程中的应用探索[J]. 生物工程学报, 2020, 36(9): 1939-1946.
[6] 刘剑, 彭 钢, 谭雄文, 许志锋. 翻转课堂教学法在《化工原理》课程教学中的应用[J]. 山东化工, 2019, 48(23): 160-164．
[7] 申艳敏, 熊玉春, 刘文举, 赵培侠, 白红娟. 制药工程专业《化工原理》课程教学改革与实践[J]. 广州化工, 2021, 49(9): 162-163.
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