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教學資源建設是有中國特色卓越工程師教育培養計劃實現的關鍵問題,也是長期以來中國卓越工程師教育培養計劃實施的重點和難點問題。我國教學資源建設仍然存在總量不足、分布不均、共享困難、不能有效服務專業設置、課程建設、頂崗實習和學生就業等諸方面的不足。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》明確要求把加快教育信息化進程作為推動教育改革發展的保障措施。卓越計劃結合自身規律開發數字化資源,加強以優質視頻、教學素材、特色專題為主要內容的專業教學資源庫建設,有利于推動卓越計劃相關專業建設、課程改革和教學方法手段的不斷創新,并直接關系到卓越計劃培養出來的人才質量。同時,《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見(教高(2012)4號)》提出“通過多種方式整合校園資源,優化辦學空間,提高辦學效益,確保高校辦學條件不低于國家基本標準。因此,建立開放靈活的教育資源共享平臺、提高資源建設的規范性和利用效率、降低建設成本和促進優質教育資源的普及和共享已成為亟待解決的重要問題。
2卓越計劃化學工程與工藝專業教學資源建設的思路
卓越工程師背景下的化學工程與工藝專業需要根據行業對化工工程師知識、素質和能力的要求,確定相關課程和實踐教學環節,將涉及工程意識、工程素質、工程實踐能力、工程綜合能力培養、企業以及工程項目管理知識的課程納入培養方案中,增加工程教育相關課程,因此,必須按照新的人才培養方案,以教材建設和精品課程建設為手段,改革教學內容,加強教材建設,自主編寫和完善系列專業教材,使教學內容充分反映新世紀化工實際生產和化工行業可持續發展的新要求。總體建設思路如下:
2.1構建“新體系”
構建以培養工程意識、工程素質、工程實踐能力、工程綜合能力為目標的實踐教學新體系。按照基本技能層、知識應用能力與工程實踐能力層、創新能力與工程綜合能力層等“三層次”,循序漸進地培養學生的工程綜合能力和創新能力。在基本技能層,主要通過課程實驗、上機操作等實踐環節加深對理論課程基本概念、基礎知識和基本理論的理解和基本技能的培養;在知識應用能力與工程實踐能力層,主要通過課程設計、專業實習、社會實踐等環節實現對學生知識應用能力的培養;在創新能力與工程綜合能力層,主要通過化工企業輪崗實習、化工企業項目設計與研究、畢業設計(論文)、大學生“挑戰杯”競賽、大學生科技創新活動、產學研合作開發等方式實現對學生的工程綜合能力與創新能力的培養。
2.2突出“厚基礎”
本專業卓越工程師教育專業培養方案課程設置分為通識教育,專業基礎課和專業課三大模塊。通識教育包括數學與自然科學、人文與社會科學、體育、素質教育公共選修課等,其課程學時占總學時的47.7%,課程學分占總學分的47.5%;專業基礎課包括相關學科基礎課和專業基礎課,其課程學時占總學時的34.9%,課程學分占總學分的34.3%;專業課包括基本專業課和專業方向課,其課程學時占總學時的17.4%,課程學分占總學分的18.2%。突出了卓越工程師培養的厚基礎,為卓越工程師的培養奠定堅實的基礎。
2.3強化“寬口徑”
本專業卓越工程師教育專業培養方案設置了精細化工、能源化工和生物化工三個專業方向課程模塊。其中,精細化工方向課程模塊開設了精細化學品化學、精細化工工藝學、精細化工過程與設備、精細化工及分離實驗等課程;能源化工方向課程模塊中開設了煤化學、煤化工工藝學、潔凈煤技術、煤化工實驗等課程;生物化工方向課程模塊中開設了工業微生物學、生物化工工藝學、生化分離技術、生物化工實驗等課程。強化了卓越工程師培養的寬口徑,以滿足大化工行業對工程技術人才的要求。
2.4體現“重創新”
教材建設也是教學資源建設不可缺少的內容。在化學工程與工藝專業的專業基礎課和專業課教材的選用上,以“加強基礎、精選內容、有所創新、有利教學”為原則,盡量選用國家規劃教材或者比較權威的高水平教材。同時,組織教師立項編寫或參編高質量教材,如普通高等教育國家規劃教材或精品教材;自編配套輔導教材和講義,制作和充實各類聲像教學資料,積極開發具有專業特色的CAI課件,錄制網絡教學視頻。重點開展精品課程建設,爭取獲得1門國家級精品課程、2~3門省級精品課程、4~5門校級精品課程,通過改革與建設,不斷提高教育質量和人才培養質量,努力培養學生的創新精神和實踐能力,打造出有扎實理論功底、掌握化工專門技能、有很強事業心和吃苦耐勞精神的應用型專業人才,以滿足現代化工業發展對化工專業高素質人才的需求。我們將不斷完善卓越背景下化學工程與工藝專業的教學資源建設,確保學校教學質量不斷提高,確保專業建設項目績效。
3卓越計劃化學工程與工藝專業教學資源建設存在的困難
卓越計劃化學工程與工藝專業教學資源建設的內容相當豐富,在實際操作過程中需要突破重重難關,其中最為突出的有校企合作、人才需求的個性化和多樣化以及師資隊伍建設三個方面。
3.1校企合作是首先要解決的問題
近年來,我院不斷探索和完善校企合作的長效運行機制,努力通過各種渠道與企業溝通,先后在多家大中型企業設立了教學實習基地并成立了一個工程實訓中心,為學生營造了在企業進行實踐學習的良好機會。但有些企業為了兼顧安全生產、產品質量和生產效益,不能為學生提供在相應的技術崗位上動手操作的機會,這樣一來學生的動手能力就得不到真正的鍛煉。
3.2人才需求的個性化和多樣化
不同的公司對技術應用型人才的需求均存在差異,如同樣是培養化學工程與工藝卓越工程師,有些公司需要學生具有精細化工或生物化工方面的知識,而有些公司則需要學生具有能源化工方面的知識。因此,我們必須有的放矢地進行化學工程與工藝專業卓越工程師教學資源的建設,以滿足不同公司對技術應用型人才的多樣化需求。
3.3師資隊伍的建設
化學工程與工藝專業卓越工程師培養必須擺脫傳統的大學生培養模式,為了實現卓越工程師的培養目標和落實卓越工程師的培養標準,形成具有良好的學緣結構、知識結構和以中青年為主體的雙師結構教學團隊是順利、高效進行教學資源建設的必要條件。而要改變目前師資水平不足,知識結構單一和學緣結構不合理的現狀將是一個長期而艱巨的過程。
4結論
為了提高學生的學習效果及自我總結能力,每章增加不同類型的課后習題與思考題。包括石油產品有哪些分類及各自用途等基礎性習題;冬天柴油車掛蠟如何處理等與實際生活相關的習題;如何根據油品的特性實現油品的安全管理等與實際生產相關的習題。學生即掌握了基礎知識,又可以運用所學知識來分析和解決實際問題。另外每章結束后要求學生對本章重要知識點進行總結,再相互交流,把握主線,整體思路清晰。
2教學方法改革
2.1現代教育技術的應用多媒體教學課件以它圖文并茂、動靜結合的表現形式,達到增強了學生對抽象概念、圖形性質和學科定理的理解與感受,從而極大地提高了課堂的教學效果。石油加工工藝學課程具有專業性強,需要良好的專業知識鋪墊;知識綜合性強,涉及內容廣泛,內容復雜,新工藝技術、新標準繁多;應用性強,理論與實際密切結合等特點,決定了該課程的授課形式必須多樣化,達到最好的教學效果。所以授課中把新工藝、新標準等以多媒體的形式講授,既直觀、形象、又便于學生了解掌握,節省教師畫圖、畫表的時間,在有限的教學時間里實現了大容量、高效率的教學。運用視頻將理論與專業實驗、仿真素材等緊密聯系起來,如對實沸點蒸餾先進行理論介紹,再播放視頻,一動一靜,將枯燥的理論以實際過程表現出來,提高學生的學習效果。課外學習平臺也不斷完善,包括授課視頻、實驗視頻、課件、配套習題、實際問題解決方法等,用現代技術及豐富生動的內容吸引學生的學習興趣,提高學生自主學習的能力。
2.2啟發式與對比式教學相結合為了改變大學生在中學階段養成的被動式、機械式的學習方式,變被動為主動,增加學習的積極性,提高對知識的渴望與興趣,本課程的講授過程中大量采用啟發式教學。如在講授清潔燃料生產時,先通過圖片了解現在全球氣候變化帶來的影響,并給出具體數據,再討論導致的原因。汽車尾氣的排放就是源頭之一,為了改善全球氣候,減少汽車尾氣排放的污染物是當務之急,這就要求提高燃料的質量,即生產清潔的汽油和柴油。應用啟發式教學,從我們切實能體會到的事情出發,引導學生運用所學知識去解決實際問題,既可以把問題簡單化,又增加了學生的學習積極性和興趣。除了啟發式教學外,還并用對比式教學方式,兩者相互補充。如把汽油和柴油進行對比講解,找出異同點,便于學生的理解與掌握。先指出汽油機與柴油機的雖然都是活塞式發動機,工作過程都是由進氣、壓縮、膨脹做功、排氣4個過程構成,但兩者的壓縮比、進入氣缸的氣體、著火方式等不同,所以對燃料的要求不同。汽油和柴油在發動機中燃燒不正常時都會發生爆震,且爆震現象相同,但是產生爆震的原因及時期卻完全不同,兩者用不同的指標來表示其抗爆性,由此得出各自的理想組分。通過對比歸納,內容清晰,層次分明,相似的知識點不易混淆,便于理解與掌握,取得了良好的教學效果。
2.3小組討論形式進入課堂為了提高學生的學習積極性,我們會不定期的提出一些與石油相關的問題,鼓勵學生通過各種渠道(期刊、報刊、互聯網、電視等)收集資料進行了解,之后在課堂上進行分組討論,把枯燥乏味的理論知識結合到我們的生活中,學生積極性較高,課堂氣氛高漲。比如緒論講完之后提出問題:石油與你有多大關系,你一天消耗掉多少石油?在下次課中用部分時間進行分組討論,在激烈的討論中,同學們各抒己見,真正了解到了我們的衣食住行確實離不開石油,但石油又是什么,它又是如何加工成我們想要的產品呢?有了疑問和好奇心,增強對本課程的興趣。
2.4培養獨立查閱并加工文獻的能力在授課過程中提出幾個比較熱門的課題,如原油價格對國民經濟的影響?煉化企業如何實現清潔燃料的生產?現代煉油工業發展趨勢?中國的能源安全及戰略問題等。學生根據個人興趣,選取某一個課題,獨立查閱文獻并經過整理完成一份報告,提高學生查閱加工文獻的能力,為以后畢業論文奠定良好的基礎,又加深對某一方面的深刻理解。
2.5加強工程意識與理論的聯系石油加工工藝學是一門專業課,除講授理論內容,還引入大量工業生產和科學研究案例,提升學生工程意識與理論聯系實際的能力,真正做到理論與工業生產緊密相連。如以遼陽石化加工原油-俄羅斯原油為例,根據原油性質、實沸點蒸餾數據及直餾產品性質,確定加工方案;以遼陽石化550萬t/a常減壓裝置為例,講授常減壓裝置工藝流程、主要設備、直餾產品性質等,運用實測數據進行產品實沸點切割計算,分離精確度計算等;增加解決實際問題的環節,如當某一側線產品出現頭重尾輕的時候應如何調節操作?本專業定期聘請工廠有經驗的專業技術人員到學校進行講課,介紹工廠相關裝置概況、原料及產品、市場需求、主要設備及生產工藝流程、從事化工行業要注意的安全事項等事項,使學生不但有了安全意識,也對實際生產過程有所了解,有利于理論知識的理解,引起學生對自己未來工作的興趣,提高學習動力。專業實驗最能反映專業特色,是與本專業學科發展關系最密的實踐性教學環節,因此我們不斷對專業實驗教學環節進行改善,除了開設傳統的驗證性實驗外,又增加了設計型、研究型實驗;建設煉油化工與自動化仿真培訓中心,強化學生的工程實踐與運行能力;鼓勵學生參加“中國石化-三井化學杯”大學生化工設計競賽,聘請設計院人員與教師共同指導,培養學生的創新思維和工程技能,培養團隊協作精神,增強學生的工程設計與實踐能力,實現“卓越工程師教育培養計劃”。
3教師實踐能力的提高
作為石油加工工藝學課程的老師,本人除了具有豐富的理論教學經驗,也具有實際生產經歷,曾在中石化滄州煉油廠催化裂化裝置工作兩年,每年參加知道學生下廠生產實習實踐教學環節,并于2012年在遼陽石化煉油廠進行為期一個月的實踐培訓,因此對煉油加工工藝過程及主要生產設備的操作及工作原理頗為了解。在理論教學過程中,能夠將實際生產與理論知識結合在一起,并對生產中遇到的問題作為實例進行分析、講解,提高了學生的學習積極性及理論聯系實際,分析問題和解決問題的能力。從事石油加工工藝學課程的教師除了擔任理論教學外,還擔任專業實驗、畢業設計論文、生產實習及實踐教學環節的指導工作。在學校、學院的推薦下,每年都有青年教師到中石油遼陽石化公司的生產一線進行實習,并派專業教師參加相應的技能培訓,定期聘請工廠專業技術人員到學校進行講座,以提高青年教師的工程實踐能力。
4結束語
1.1四元復合實踐
教學體系的組成結構常熟理工學院作為一所地方院校,安全工程專業從2011年開始招生,在專業創辦之初就確定以學校已有的化學、材料類專業為依托,發揮自身優勢打造具有化工行業背景的安全工程特色專業,但與老牌工科高校依托傳統采礦、冶金等專業發展起來的安全工程專業相比有一定的差距,尤其在實踐教學環節還比較薄弱。實踐教學有多個環節,包括實驗、實習、實訓、設計、大學生課外創新活動等內容。本文在借鑒其他高校經驗的基礎上,提出具有化工行業特色的四元復合實踐教學體系。四元復合實踐教學體系由基礎性實踐、專業性實踐、綜合性實踐和創新性實踐四個層次的教學內容構成。
1.2基礎性實踐
基礎性實踐包括工學基礎實驗、實訓和專業基礎實驗,工學基礎實踐內容是指培養學生工程素養的工學通識類實踐課程,例如大學物理實驗、熱工學實驗、電工實訓、金工實訓等。專業基礎實踐內容是指立足化工行業的基本要求的化工專業基礎實驗課程和立足安全工程學科基本要求的基礎實驗課程,包括基礎化學實驗、化工原理實驗、燃燒與爆炸基礎實驗、安全人機實驗等。基礎性實踐課程的作用是加深對基礎理論知識的理解和掌握,為進一步學習專業知識和專業技能奠定基礎。
1.3專業性實踐
專業性實踐是培養基本專業技能、拓寬專業視野、帶領學生初步進入專業角色的實踐性課程,包括專業基本技能實驗、實訓、實習。例如消防安全實驗、安全監測與監測技術實驗、應急救援實訓、化工過程見習、專業認識實習、安全管理實習、生產實習等。
1.4綜合性實踐
綜合性實踐是培養學生綜合利用所學知識解決實際問題的能力的實踐課程,包括課程設計、綜合實訓和畢業論文或畢業設計。例如防火防爆課程設計課程是通過具體工程案例的分析和設計,使學生更好地熟悉和理解防火防爆安全技術的基本理論;化工安全課程設計是綜合應用所學知識,完成以化工安全設計為主的一次工程設計實踐,使學生掌握化工安全設計的基本程序和方法,并在分析和解決安全問題、查閱技術資料、選用評價方案、用簡潔文字和圖表表達設計結果等能力方面得到一次全面訓練;安全工程仿真模擬是應用挪威船級社開發的SAFETI風險評價軟件或其他安全評價軟件對石油、化工等涉及危險化學品生產、儲存的區域進行火災、爆炸、泄漏等多種災難事故的疊加風險分析與定量計算,是以虛擬仿真案例綜合培養學生風險分析及風險管理能力,提高學生的崗位適應能力。畢業設計是本科教學的最后環節,也是最為重要的實踐環節,由于安全工程專業是實踐性很強的專業,所以畢業設計提倡真題真做,要求學生能在導師的指導下獨立解決較為復雜的工程實際問題,所以選題應以實際安全設計或安全評價項目為主,需要學生對所掌握知識進行一定程度的擴展、加深并具有一定的創新。
1.5創新性實踐
創新性實踐主要是學生利用課余時間參與教師的科研項目,做教師的科研助手,或者學生自己組建科技興趣小組,積極參與各級各類大學生課外學術科技作品競賽和創業大賽,通過這些創新實踐活動培養學生的科技創新能力,拓寬視野,了解專業的發展前沿問題,增強學習興趣。
2四元復合實踐教學體系的實施保障措施
2.1師資隊伍建設
師資隊伍建設要引進和培養兩手準備,由于近幾年安全工程專業的快速發展,許多高校新建了安全工程專業,都迫切需要引進新教師補充師資隊伍,而國內安全工程博士學位點較少,所以本專業科班畢業的博士生非常稀缺,新教師引進難度都比較大,因此一方面要積極爭取引進具有安全工程專業背景的科班教師,另一方面也要鼓勵相近專業的教師轉型到本專業任教。對轉型教師可以多舉措提高其工程素養,一方面鼓勵青年教師參與學校“雙百工程”和江蘇省“教授博士柔性進企業”活動,積極到相關企業甚至安監局等職能部門掛職鍛煉,另一方面教師要積極參加安全生產審核、安全風險評價等相關培訓,獲取“注冊安全工程師”“注冊安全評價師”等資質并努力為企業服務來豐富工程經驗。
2.2實驗室建設
根據實踐教學課程的需要,對專業實驗室進行了科學規劃,在學校的重點扶持下先后建設了安全人機實驗室、防火防爆實驗室、消防安全實驗室、安全監測與檢測實驗室、工業安全實驗室、應急救援實訓準備室和安全仿真模擬實驗室等七個實驗室,在滿足教學的同時也具備了較好的社會服務條件。
2.3實習基地建設
首先在校內依托已有的應用化學工程訓練中心、材料工程訓練中心進一步建設完善了安全工程相關實訓項目;同時在校外建立了常熟市安全生產監督管理局、蘇州市相城區安全生產監督管理局、常熟市永安安全技術咨詢公司、常熟三愛富中昊新材料化工有限公司、江蘇理文化工有限公司等十多家穩定的實習基地;滿足了學生各類各層次的見習實習需要。
2.4實踐課程建設
由于安全工程專業在國內還處于發展階段,各個院校開設的安全工程專業由于行業屬性不同,課程設置差異較大,所以缺少成熟的實驗實訓講義,所以要鼓勵專業任課教師要一邊教學一邊探索,及時修編整理實踐課程講義,形成一套能較好滿足本校人才培養定位的特色講義教材;另外在依托教師科研項目和社會服務項目的基礎上,設計一系列能夠提升學生研究、發現、解決問題能力的實驗、實踐項目,并制定出新的實驗指導書與實踐講義。
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