發(fā)布時間：2021-03-10所屬分類：教育論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要在新工科建設(shè)的大背景下，應(yīng)用型人才的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)越來越受到關(guān)注。針對制藥工程專業(yè)化工原理課程存在的問題，結(jié)合新工科建設(shè)的新要求，通過修訂課程教學(xué)大綱、開展線上線下混合式教學(xué)、采用案例教學(xué)和完善課程評價方式等改革措施，進(jìn)一步提高了學(xué)
摘要在新工科建設(shè)的大背景下，應(yīng)用型人才的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)越來越受到關(guān)注。針對制藥工程專業(yè)化工原理課程存在的問題，結(jié)合新工科建設(shè)的新要求，通過修訂課程教學(xué)大綱、開展線上線下混合式教學(xué)、采用案例教學(xué)和完善課程評價方式等改革措施，進(jìn)一步提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。
關(guān)鍵詞新工科;化工原理;案例教學(xué)
面對世界新一輪科學(xué)和產(chǎn)業(yè)革命機(jī)遇，響應(yīng)國家發(fā)展的需求，為進(jìn)一步提升高等教育服務(wù)支撐能力，教育部從2017年初開始積極推進(jìn)新工科建設(shè)。目前我國新工科建設(shè)進(jìn)入更加深入的階段，新工科建設(shè)積極推動高等工程教育改革，引領(lǐng)我國高等教育“四新”建設(shè)[1]。
化工原理是制藥工程專業(yè)具有很強(qiáng)理論性和實(shí)踐性的重要基礎(chǔ)課程，分析和解決制藥工業(yè)生產(chǎn)中單元操作的工程學(xué)科。教學(xué)內(nèi)容包括“三傳”的基礎(chǔ)理論研究、常見單元操作的規(guī)律和典型設(shè)備應(yīng)用。培養(yǎng)學(xué)生具有優(yōu)選單元過程所需典型設(shè)備的能力和優(yōu)化生產(chǎn)工藝過程的設(shè)計能力。同時為學(xué)生學(xué)習(xí)制藥工藝學(xué)、制藥設(shè)備與車間設(shè)計、制藥分離工程等后續(xù)制藥工程相關(guān)專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)。
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我校努力建設(shè)特色鮮明的地方應(yīng)用型高水平大學(xué)，在2018年順利通過了教育部組織的本科教學(xué)審核評估。制藥工程專業(yè)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，在2019年獲批省級一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。化工原理課程積極踐行新工科建設(shè)的“新理念”“新標(biāo)準(zhǔn)”“新模式”和“新體系”，以制藥工程應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，注重訓(xùn)練學(xué)生工程實(shí)踐能力，提高學(xué)生的理論素養(yǎng)和綜合應(yīng)用能力。
1化工原理課程教學(xué)過程存在的問題
1.1教學(xué)內(nèi)容豐富，課程難度
由于化工原理課程理論性較強(qiáng)，知識體系復(fù)雜，涉及動量、熱量和質(zhì)量傳遞三種不同的傳遞原理。三種傳遞原理所采用的公式和推導(dǎo)過程都不同，即使屬于同一種傳遞原理的單元操作也有單獨(dú)的計算公式，各單元操作間相對獨(dú)立，分布在課程十一個章節(jié)中，知識點(diǎn)較零散。而且學(xué)生較難理解本課程采用的半理論半經(jīng)驗(yàn)的研究方法。這些因素使學(xué)生很難掌握課程的理論知識。
1.2教學(xué)形式單一，學(xué)生積極性不高
化工原理課程在學(xué)生從制藥工程專業(yè)基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程的學(xué)習(xí)過程中起著重要作用。化工原理理論教學(xué)中教師通常以推導(dǎo)公式為主，學(xué)生由于缺乏前期高等數(shù)學(xué)和物理化學(xué)知識的回顧而無法完成知識的銜接和融會貫通。在“注入式”教學(xué)的環(huán)境下，學(xué)生對單元操作在制藥工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用缺乏了解，很難理解公式的含義和用途[2]，因此學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大，感到化工原理課程比較枯燥乏味。
1.3理論和實(shí)踐的結(jié)合不夠緊密
制藥工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)化工原理課程的目標(biāo)是掌握制藥工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中選擇和優(yōu)化單元操作及設(shè)備的能力。而調(diào)研發(fā)現(xiàn)很多畢業(yè)班同學(xué)不知道實(shí)際制藥生產(chǎn)中如何選擇單元過程設(shè)備，主要是因?yàn)榻處熢谡n堂上傳授的知識點(diǎn)和化工原理實(shí)驗(yàn)室完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與制藥生產(chǎn)企業(yè)的真實(shí)生產(chǎn)過程還有差距。這就導(dǎo)致學(xué)生完成化工原理課程的學(xué)習(xí)后，不能靈活應(yīng)用所學(xué)單元操作知識解決工業(yè)中實(shí)際問題，無法完成實(shí)際生產(chǎn)工藝計算和設(shè)備的選型，導(dǎo)致學(xué)生在工程實(shí)踐和創(chuàng)新過程中受阻。
1.4課程考核評價體系不全面
課程的考核評價是評估教師教學(xué)水平和學(xué)生學(xué)習(xí)成果的重要方式。化工原理課程考核一般采用傳統(tǒng)的閉卷筆試方法，且期末考試分值占比較高，致使一些學(xué)生形成輕過程重考試的心態(tài)，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中積極性不高，期末考試前突擊背誦和記憶知識點(diǎn)。這樣單一的考核方式無法全面考查學(xué)生的綜合應(yīng)用能力[3]，也不利于高等學(xué)校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
2教學(xué)改革的具體措施
新工科背景下，制藥工程專業(yè)化工原理課程旨在培養(yǎng)學(xué)生分析處理制藥工業(yè)中工程技術(shù)問題的能力。針對目前的課程教學(xué)中課程難度大、教學(xué)形式單一、理論和實(shí)踐的結(jié)合不夠緊密和課程考核不完善等問題進(jìn)行了具體的改革探索。
2.1修訂教學(xué)大綱
化工原理課程的教學(xué)支撐制藥工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，而且與很多復(fù)雜工程問題的解決有關(guān)，對新工科制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)非常重要。在深入理解工程教育認(rèn)證要求下，化工原理教學(xué)團(tuán)隊(duì)完善了以成果為導(dǎo)向的課程目標(biāo)。主要包括以下四個方面：
(1)能夠運(yùn)用高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)和化工原理等課程知識針對具體的制藥工程對象建立數(shù)學(xué)模型用于推演、分析專業(yè)制藥工程問題。
(2)掌握化工過程基本原理，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，能夠進(jìn)行典型單元操作設(shè)備的設(shè)計、操作及工藝尺寸的計算。
(3)具備運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決制藥工業(yè)中各種工程實(shí)際問題的能力，能夠針對特定需求，完成制藥單元的設(shè)計。
(4)了解最新的單元操作設(shè)備，具備工程觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，能夠遵守工程師職業(yè)道德和規(guī)范。教學(xué)內(nèi)容由原來分散的十一章內(nèi)容按照原理整合為動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞三大篇，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和總結(jié)。
2.2開展線上線下混合式教學(xué)
新工科必須積極采用現(xiàn)代信息技術(shù)，大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+高等教育”新形態(tài)，建設(shè)MOOC、虛擬仿真等新形態(tài)教學(xué)資源[1]。化工原理課程改革積極探索應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，解決教學(xué)形式單一的問題，發(fā)揮線上教學(xué)和虛擬仿真教學(xué)的優(yōu)勢，提高學(xué)生學(xué)習(xí)自主性和主動性。在超星泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建立化工原理在線課程，整合教學(xué)資源，通過“一平三端”系統(tǒng)進(jìn)行在線互動教學(xué)，輔助課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代科技與教育的融合促進(jìn)。學(xué)生的學(xué)習(xí)活動不再限制于線下傳統(tǒng)課堂從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生個性化和主動學(xué)習(xí)的需求。課前教師通過“超星課堂”來發(fā)布任務(wù)單、課件、課前思考題，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)，提前了解課堂的重難點(diǎn)。課堂教學(xué)中教師可以借助移動端開展豐富的課堂互動，如隨堂測驗(yàn)、提問、搶答、分組討論等，活躍課堂氣氛，提高學(xué)生參與度，檢驗(yàn)學(xué)生聽課效果。課后，教師可以發(fā)布思考題、課程總結(jié)和前沿知識等，學(xué)生能夠借助“超星課堂”的討論區(qū)模塊對學(xué)習(xí)中疑難問題展開討論，實(shí)現(xiàn)同學(xué)間、教師和學(xué)生間的互動交流。線上平臺管理端具有的學(xué)情分析可以自動統(tǒng)計學(xué)生的各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況，提供了每個學(xué)生學(xué)習(xí)效果的直觀分析[4]。在線課程的應(yīng)用提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性，而且使教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)可以進(jìn)行及時的指導(dǎo)和鼓勵[5]，增加了教師和學(xué)生的溝通交流。
2.3采用案例教學(xué)
化工原理的理論都來自實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)，制藥工業(yè)中小到每一個裝置，大到整個生產(chǎn)流程都與單元操作息息相關(guān)。采用案例教學(xué)法有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動參與課堂討論，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。過濾是動量傳遞中的一種單元操作，在制藥工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。青霉素原料藥生產(chǎn)中發(fā)酵液的分離提純過程中就采用了過濾操作。青霉素的發(fā)酵液中含有目的藥物濃度較低，但含有菌體細(xì)胞、菌體代謝物、培養(yǎng)基等大量的雜質(zhì)[6]。工業(yè)上一般采用兩次過濾工藝，首先采用真空過濾機(jī)除去大部分培養(yǎng)基、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，再加入絮凝劑和助濾劑后采用板框過濾機(jī)就能得到澄清的濾液，這樣才可以繼續(xù)下一步分離。第一次過濾操作采用真空過濾機(jī)，是因?yàn)樵撛O(shè)備可連續(xù)自動操作，處理速度快。當(dāng)大部分雜質(zhì)除去后，加入絮凝劑可以使很小的雜質(zhì)形成大顆粒，與助濾劑一起提高濾餅的孔隙率，提高過濾速度。第二次過濾操作采用板框過濾機(jī)，是因?yàn)樵撛O(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，而且工作壓力大，過濾效果更佳。通過青霉素發(fā)酵液過濾操作案例可以使學(xué)生掌握不同過濾設(shè)備的差異和應(yīng)用，同時掌握提高過濾速率的方法。
2.4實(shí)行多維度的評價
原來的總成績由作業(yè)考勤等平時成績(30%)和期末考試(70%)組成。踐行OBE理念，更加重視過程評價[7]，教學(xué)團(tuán)隊(duì)對以期末成績?yōu)橹鞯脑u價方式進(jìn)行改革，轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅剡^程的全面評價方式。目前本課程的總成績包括平時成績(30%)，過程性考核成績(30%)和期末考試成績(40%)三大部分。在原來作業(yè)和考勤基礎(chǔ)上，平時考核中增加課堂討論和參與在線學(xué)習(xí)任務(wù)成績。過程性考核主要是根據(jù)任務(wù)進(jìn)行制藥工業(yè)中實(shí)際工程中涉及的傳熱和傳質(zhì)工藝的優(yōu)化，考核學(xué)生單元操作的綜合理解和應(yīng)用，要求分組完成查閱資料、工藝設(shè)計、設(shè)備選型、撰寫報告等。通過多維度的考察，調(diào)動學(xué)生積極性，以全面反映學(xué)生學(xué)習(xí)化工原理課程的實(shí)際效果。
3結(jié)語
針對化工原理課程這門課具有知識點(diǎn)分散，課程難度大等特點(diǎn)，在新工科背景下，為培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力采取了一系列的改革措施，包括重新修訂課程教學(xué)大綱、應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法、積極采用案例教學(xué)和完善課程評價方式等。通過改革提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的工程觀念，加快了學(xué)生向工程師的轉(zhuǎn)變，有利于實(shí)現(xiàn)新工科要求下應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。——論文作者：史建俊李偉偉孫銀宇鄭祖彪王愛東
