新工科背景下地方高校化学反应工程教学改革与探索

马 娟，王良广

(安顺学院 化学化工学院 , 贵州 安顺 561000)

当下，随着“复旦共识”与“天大行动”的达成，新工科已成为改革话语中最为醒目的关键词。国家和地方实施创新驱动发展、“中国制造2025”、“互联网+”、“一带一路”等重大战略对高等工程教育改革提出了迫切要求[1]。然而，对于地方高校化工创新人才培养，化学反应工程是化工类专业的核心专业课程，其应用遍及石油化工、煤化工、生物化工、医药、冶金及轻工等许多领域。那么，在新工科建设背景下对于地方高校该如何开展工程教育改革，如何结合化学反应工程课程的工程应用特点，提出一种适用新工科创新教育的化学反应工程教学改革模式是非常有必要的。

1 “新工科”建设对地方本科高校发展的现实意义

“新工科”旨在打造高等工程教育的新范式。当前，地方本科高校的办学现状与行业、产业需求还不太适应，具体表现在以下方面: 第一，人才培养的质量规格单一，人才培养的特色不明显。根据调研当地化工企业，多数进入工程岗位的毕业生因为专业能力不强不能快速适应新岗位要求。第二，学科基础与技术积累薄弱。对于地方本科高校，多由高职高专院校合并或转型升本而来，高层次人才不足，学科团队与学科平台相对薄弱，协同创新与服务社会的能力明显不足。第三，课程体系与教学模式、知识体系建设与教学内容与"新工科"建设要求不相适应。大量年轻的硕士与博士毕业生刚一毕业就直接走上了大学教学的讲台，对于大部分工科专业的教师实际上没有或仅有少量从事工程实践的经历，导致工程教育从书本到书本，从模型到仿真与工程实际脱节。第四，"学习工厂"教育平台欠缺。尤其是对于地方高校而言，由于存在经济技术落后等原因，企业与工厂的数量不多、规模不大、条件环境不良导致学生在见习与实习结束后不愿意选择走上工程岗位。因此，地方本科高校必须以“新工科”建设为抓手，要坚持问题导向，做到“六问”“五个强化”。同时，地方高校要着重培养学生实验实践能力，将学生理论学习与生产实践、科学研究紧密结合起来，更要贴近产业需求来培养应用型、复合型、创新型人才[2]。

2 化学反应工程教学现状与存在的问题

高等学校肩负着培养高素质创新型人才的重任。化学反应工程课程作为工程科学教育的一部分，也是化工类专业的一门专业主干课、核心课程，担负着大化工类人才教育的任务。该课程强调实验技能、设计能力及解决工程问题的方法，突出实践应用与创新能力的培养。由于化工过程以化学反应器为核心，化学反应器与工程问题密切相关，化学反应器是化工生产过程的“心脏”，该课程对于培养学生的工程意识、强化工程分析能力具有十分重要的作用。因此，化学反应工程课程建设在化学工程与工艺学科建设和卓越工程师培养计划的推进中均起着举足轻重的作用。通过调研发现，当前地方高校化学反应工程教学存在较大问题，亟待在新工科背景下进行改革与探索。

2.1 课程教学模式陈旧，课堂缺乏互动性

对于大部分地方高校而言，化学反应工程教学主要通过黑板板书与多媒体教学相结合的方法进行讲解。即使教师能够利用图片与视频等来演示化学反应过程及设备构造，生动的描述课程的相关内容，学生也可以通过模拟的影像更加清楚的认识反应器的结构与原理。但是本课程存在理论公式具有较高的逻辑性及抽象性等问题，学生对理论的掌握仍有一定的困难，也不能对公式进行很好的利用。对于课程教学以老师讲课，学生听课的方式进行教学，不仅不能调动学生的积极性，而且也会使学生产生厌倦的情绪，导致教学质量降低。因此，必须对教学模式增加新元素，提高学生课堂的参与互动力度，让学生对新知识、新技术、新观点等化工新进展的学习和掌握更有兴趣。

2.2 课程实践教学局限在校内，创新与工程能力培养重视不足

化学反应工程作为一门工程性很强的课程，为使学生掌握本课程的基本理论和工程思想，培养学生分析与解决实际工程问题的能力，尤其需要特别加强实践教学环节。对于地方高校而言，学校硬件设施与当地化工企业实际条件的限制，安排与课程相对应的专业实验和课程设计较少。同时，学校课程实践教学一般多在校内使用实验教学装置完成。学生对课程内容的理解和认识只能通过书本理论知识，没有足够多的实践教学环节，缺少运用课程相关理论和方法解决实际工程问题的锻炼机会[3]。

因此，建立校外中试实验基地, 加强校企产学研合作，强化对学生工程能力的培养非常有必要。

3 化学反应工程教学改革的着力点

3.1 引入工程案例与分析教学模式

工程案例与分析是教师在讲授理论知识后，给出与课程相关的工程案例，引导学生利用所学的理论知识对案例进行分析、发现以及解决案例中存在的问题。教师在教学中引入案例教学，必须首先准备好相关的工程案例。工程案例可以在平时参观工厂时或带领学生去实习时收集实际的工程案例[4]。工程案例也可以向经验丰富的老师索取。同时，教师课下要花精力与时间把工程案例分析透彻。学生分成若干个3～5人的小组，通过网络、图书馆、期刊等查找资料，对老师提出的案例涉及的核心反应器、分离器等设备在工业反应过程、分离过程中的应用进行小组讨论，然后再进行课堂讨论。通过工程案例的分析，提高学生自主思考能力、沟通能力和协作精神，同时加大学生参与课堂教学的积极性与主动性。

3.2 加强化工辅助软件在教学中的应用

仿真教学是理论和实践之间一座新的桥梁,既是实践教学手段,也是实践教学内容。在化学反应工程教学中采用虚拟仿真实验软件等化工辅助软件，从辅助实验、辅助反应器模拟设计加深学生对反应工程理论的理解，并掌握反应器模拟和设计的方法[5]。同时，学生可通过Aspen软件搭建所需的反应体系模型，对化工生产中反应、混合、分离、换热、流体输入等单元操作进行模拟计算，避免了复杂的数学推导及数值求解问题，使得反应过程尽可能的形象化，有助于学生对反应过程的理解并激发学生学习兴趣[6]。

3.3 引入“互联网+”化学反应工程课模大赛与化工设计大赛新元素

“互联网+”不但是一种全新的经济形态，更是一种新的发展模式。对于地方高校，可以尝试组织学生进行“互联网+”化学反应工程课模大赛，要求学生选择化学反应工程课程相关内容如: 催化反应过程及原理，反应器设计及工作原理等通过制作课件、教学动画和动漫、工程案例3D等作品来动态讲解和展示课程内容[7]。此外，在教学中引入化工设计大赛新元素，将理论联系实际教学实践活动，对学生的创新意识和工程设计能力培养有较大帮助。

3.4 加强校企合作，扩大实践教学视野

化学反应工程涉及反应器从实验室放大到工业反应器等一系列重要的化学工程问题，这要求课程实践教学要突破单一校内实践教学模式，走校企合作的道路，为学生提供更多的实验实践阵地，扩大学生实践教学视野。

4 结论

“新工科”建设是我国高等工程教育主动适应国家创新驱动发展战略、推进供给侧结构改革和产业转型升级的必然要求。对于地方高校，在新工科建设大背景下开展工程教育改革，充分利用“互联网+”时代的优势，督促教师不断学习新的教学理念，转变和优化传统教学方式和手段，提高学生参与课堂学习的主动性与积极性，为学生提供更广阔的实践平台，加强学生工程实践能力培养。

[1] 赵 继，谢寅波．新工科建设与工程教育创新[J]．高等工程教育研究，2017(5)：13-17，41．

[2] 李志鸿， 邹复民．“新工科”背景下地方本科高校学科建设路径探析-以福建工程学院交通运输工程学科为例[J]．福建工程学院学报，2017，15(5)：486-490．

[3] 丁一刚，刘生鹏，吴元欣，等．改革化学反应工程实践教学模式，培养创新人才大化工类人才培养创新实验区的实践与探索[J]．化工高等教育，2009，26(4)：47-49，80．

[4] 秦祖赠，文衍宣．工程案例讨论与分析在《化学反应工程》教学中的应用[J]．广州化工，2013，41(16)：208-209．

[5] 魏 菊，黄艳 ．浅谈化工仿真在化工单元操作技术课程教学中的作用[J]．广东化工，2017，44(13)：314，317-318．．

[6] 吴现力，王菊，杜春华，等．化工辅助软件在化学反应工程教学中的应用[J]．教育教学论坛，2016(18)：176-177．．

[7] 李爱蓉，李晶晶，王 宏，等．“互联网+”化学反应工程教学探索与实践[J]．广州化工，2017，45(1)：130，140-142．