新工科背景下能源化学工程专业设计类课程群建设的研究与实践

来源:用户上传      作者:张梅 张娇静 陈彦广 柳艳修 聂春红

　　[摘 要] 该文以东北石油大学能源化学工程专业为例，以设计类课程群为对象，从教学目标、教学内容、教学方法、教学团队建设和考核手段等方面进行面向新工科的课程群建设探索，力求促进学生持续创新能力的培养。
　　[关键词] 新工科;能源化学工程;设计类;课程群
　　[基金项目] 东北石油大学高等教育教学改革研究项目“新工科背景下能源化学工程专业设计类课程群建设的研究与实践”;东北石油大学重点建设课程项目“Computer-aided Chemical Process Design”
　　[作者简介] 张 梅（1981—），女，黑龙江人，博士，东北石油大学化学化工学院副教授，主要从事能源化学工程研究。
　　[中图分类号] G642.3    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）17-0220-02    [收稿日期] 2019-11-12
　　 教育部自2010年起，推动高校面向与战略性新兴产业直接相关领域设置了24种新专业，其中，能源化学工程专业被纳入新工科范畴，笔者所在学校成为全国首批获批开设该专业的十所院校之一。新工科专业更强调学科的交叉，更注重传统工业技术与新兴工业技术的融合。新工科人才应成为具有创新创业能力、跨界整合能力、领导能力和实践能力的各类交叉复合型卓越工程科技人才。这样的培养目标对本专业特色建设和人才培养提出了更高要求。
　　近10多年来，各高校一直在探索工程教育发展新途径。汕头大学新工科建设的技术路径表明，将课程分成课程群，由多门课程构建课程群开展协同教学，便于实现已有学科交叉复合，因而围绕课程群建设的教学改革是推动高校新工科建设快速发展有力措施[1]。安徽财经大学对信号处理类课程群改造建设进行了探索[2]。西北工业大学构建了以“多学科交叉融合”为特色的飞行器结构设计课程群[3]。东莞理工学院提出了化工原理课程群的交叉教学模式[4]。目前，能源化学工程专业面向新工科的课程群建设探索在国内还属空白，因此构建多门课程交叉融合的设计类课程群，建设与完善专业课程体系具有重要的意义。
　　一、设计类课程群课程体系构建
　　该专业设置设计类课程群包括能源化工设计（理论32学时）、能源化工应用软件（理论和上机各16学时）、能源化工CAD（理论和上机各16学时）、化工原理课程设计（集中实践2周）和能源化工工艺设计（集中实践4周）。这些课程互相独立又相辅相成，教学完成后学生应掌握能源化工过程设计与优化、设计规范和要求、物料衡算和能量衡算、设备设计和选型、仪表自动化控制、管路设计、车间和厂区布置、工程图纸绘制以及现代设计、制图软件，具备本专业人才所必备的工程素质。
　　二、课程群建设探索与实践
　　设计类课程群在教学实施过程中会出现课程单一性明显、教学模式创新性不够、理论教学和工厂实践联系不够紧密、考核方式单一等问题。针对这些问题和传统工科优势高校新工科的建设任务，从课程群教学目标和内容、教学模式、教学团队建设和考核手段等方面进行课程群建设探索。
　　1.问产业需求，升级课程群教学目标。在新工科建设背景下要着眼于新技术、新产业以及未来技术和产业发展需要，使专业教育回到“工程”，将课程群侧重基础知识掌握和应用能力的教学目标进行升级，以适应产业发展、做到服务满足与支撑引领产业行业发展并重。深入研究国家发展战略及能源化工产业发展规划，如《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《中国制造2025》《制造业人才发展规划指南》等，从当前发展趋势预测国家和本区域未来能源领域新技术和新产业发展方向及其对本专业人才需求，确定课程群教学目标。邀请产业和行业专家、政府产业部门和研究院所的专家参加，多方参与准确把握新技术和新产业对人才的需求，清晰掌握未来技术和产业发展趋势，也是全过程多方协同育人良好的开端。
　　2.问技术发展，梳理知识结构，整合更新课程群教学内容。根据新经济和新技术发展，重新梳理课程群知识体系，减少重复内容，加强课程衔接，打破课程间壁垒，提升全局观念。既关注教学内容的深度，更不能忽视知识面的广度，要注重各学科间的交叉，使学生学会从多角度思考问题。基于持续改进的工程教育理念，及时更新教学内容，引入本学科前沿和学科新成果，增加相关知识体系。按照教学内容要具有有效性、稳定性、系统性和前沿性的要求，到在本产业和行业领域处于领先地位的企业、研究院所和产业部门广泛调研，通过问卷调查以及毕业生反馈，了解本专业毕业生在毕业5年或更长时间必须掌握哪些基本知识、理论和方法，必须具备哪些核心能力和素质，充分比较分析，按有效性和稳定性要求选择确定教学内容。尽可能获取本专业领域尤其是相关学科交叉方面各种最新研究成果，按照系统性和前沿性要求，及时充实到教学内容中，形成课程群教学内容。
　　3.问学生志趣，优化教学方法。坚持“以学生为中心”的教学理念，学生是教学活动的主体，学生的兴趣爱好是重要的内在因素，同时与教师能否正确引导、教学方法和策略是否有效密切相关。利用现代信息技术和“互联网+”的环境，开发优质的在线课程，探索课程群资源共享模式，实现知识点的网络教学和学习。课堂教学前给学生制定网络学习计划，保证课堂教学前学生已掌握相关基础知识点，将课堂教学转变为师生互动，以解决问题为目标的研讨;利用虚实结合手段，开发虚拟实验教学和工程实践教学项目，积极探索线上线下相结合的混合式教学模式，提高实践教学的互动性、吸引力和有效性。实施面向学习过程的教学方法改革，如以问题为导向的启发式或探究式教学、协同教学、交叉教学、项目式教学，培养学生学习兴趣、创新勇气和研究与探索精神。
　　4.问学科交叉优势，打造优质教学团队。立足于课程群特征建设以“多学科交叉”为特征的教学团队。从组织结构、学历和职称结构、知识结构和实践结构四个方面考量教学团队构建，合理配置人员组成。组织结构方面，从教学副院长、教研室主任、骨干教师到企业导师;学历和职称结构方面有博士、副教授和教授三方面配置;知识结构方面考虑与课程群相关知识结构;实践结构方面既涉及理论教学、实践教学，还要考虑企业级开发和科研创新。打破人員隶属关系，依据课程内容内在联系和教师科研方向关联性，建设一支由理论课教师、实践课教师、企业导师、科研导师及学院管理人员共同参与的教学团队。教学团队定期进行教学研讨、教学法学习活动。建立及时有效的沟通机制，实现对总体教学状态的跟踪、监督和评估。 　　5.問效果与公平，完善评价机制。课程群教学中，每门课程不是独立教学环节，考核时须考虑课程群总体教学目标实现情况、基础知识掌握情况和综合应用知识完成实践的成果。从考核人员多元化、考核内容多元化、考核方式多元化三个方面考虑，采取多元化考核评价体系，多层次多角度加强对素质、知识和能力的考核。成立教师、企业导师和学生组成的考核小组，让学生参与自评、互评，从不同角度进行立体化考核。考核内容采用规定课题和自选课题相结合，教师规定系列化课题，也鼓励结合自身兴趣爱好自选接近实际工程难题、教师科研项目和企业研发课题。考核方式采用过程考核与阶段性考核相结合，从平时表现、设计过程、集中考核和答辩等方式加强对综合素质和自主创新能力的培养和考核。
　　三、课程群建设的效果
　　随着本专业设计类课程群建设的开展，近两年来此专业学生在全国大学生化工设计竞赛中荣获国家二等奖1项、东北赛区一等奖1项、黑龙江省一等奖2项;在全国大学生化工原理实验竞赛中荣获东北赛区一等奖和三等奖各1项、黑龙江省一等奖和二等奖各1项，就此而言，切实提高了教学质量。
　　参考文献
　　[1]顾佩华.新工科与新范式：概念、框架和实施路径[J].高等工程教育研究，2017，（6）：1-13.
　　[2]殷仕淑，王松涛，段凯宇.新工科背景下信号处理类课程群建设探索[J].长沙大学学报，2018，32（2）：127-129.
　　[3]侯赤，赵美英，惠嘉，等.面向新工科的飞行器结构设计课程群建设探索[J].西北工业大学学报（社会科学版），2017，37（4）：86-90.
　　[4]黄卫清，杨国军，李永梅.“化工原理”课程群基于OBE的交叉教学模式探讨[J].东莞理工学院学报，2018，25（1）：108-111.
　　Abstract：Taking the construction of design-type courses cluster for major of energy chemical engineering in northeast petroleum university as an example，the construction of courses cluster for new engineering is explored to promote the cultivation of students' ability of continuous innovation from the aspects of teaching objectives，teaching contents，teaching methods，teaching team construction and assessment methods.
　　Key words：New Engineering;Energy Chemical Engineering;Design-Type;Courses Cluster
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