化學與工藝課程創(chuàng)建及革新

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1背景及目標

1．1背景

武漢科技大學是由武漢鋼鐵學院等隸屬于原冶金工業(yè)部的三所在漢高校通過合并和改名而來。1998年，根據(jù)國家高等教育管理體制改革需要，學校成為第一批實行“中央與地方共建，以湖北省人民政府管理為主”的劃轉院校。劃歸湖北省管理后，學校立足于湖北建設、面向中南地區(qū)、輻射全國。武漢科技大學化學工程與工藝專業(yè)始建于1958年，原名為“煉焦化學專業(yè)”，1985年改為“煤化工專業(yè)”。1992年，按“煤化工”、“城市燃氣”和“炭素材料”三個專業(yè)分別招生。1996年，隨著教育部大學本科專業(yè)目錄的調(diào)整，“煤化工”、“城市燃氣”和“炭素材料”三個專業(yè)歸并為“化學工程與工藝”專業(yè)［1］?？傊?，化學工程與工藝專業(yè)以煤化工(焦化)為特色，是武漢科技大學的傳統(tǒng)特色專業(yè)。武漢科技大學是我國焦化專業(yè)人才的搖籃，所培養(yǎng)的焦化專業(yè)人才遍布全國各地，且大多成為企業(yè)的技術骨干或領導。為了適應市場經(jīng)濟形勢、進一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和擴大畢業(yè)生的就業(yè)面，需要不斷完善培養(yǎng)目標，加強基礎理論知識的教學和采用多學科復合型培養(yǎng)模式，對多學科交叉課程進行整合和調(diào)整;強化工程實踐能力、動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng);在采用寬口徑和重基礎培養(yǎng)模式的同時突顯專業(yè)特色。

1．2目標

所構建的化學工程與工藝專業(yè)課程體系能適應社會發(fā)展的需要，培養(yǎng)出具有寬厚基礎理論、合理知識結構、較強創(chuàng)新能力、較全實踐技能和明顯煤化工特色的復合型化工類高級工程技術人才。畢業(yè)生能在焦化、炭素材料、燃氣、石油化工、精細化工、環(huán)境保護等行業(yè)從事生產(chǎn)管理、工程設計、技術開發(fā)和科學研究等方面的工作。

2課程體系建設

2．1整合與優(yōu)化原有課程

2．1．1整合《工程力學》與《化工設備機械基礎》

武漢科技大學化學工程與工藝專業(yè)在課程整合之前，所開設的《工程力學》學時數(shù)為82?！豆こ塘W》是整個課程體系中學時數(shù)很大的課程之一，且有些內(nèi)容對化學工程與工藝專業(yè)并不是十分重要。為了增加學生社會的適應能力，加大學生的知識面和提高綜合素質(zhì)，經(jīng)過仔細研究和綜合權衡，決定壓縮一些已開設課程的學時和增加一些新的課程?！豆こ塘W》就是這次課程體系改革的壓縮對象?？紤]到《工程力學》與《化工設備機械基礎》關系最密切，就將壓縮后的《工程力學》與《化工設備機械基礎》整合成一門課程，取名為《化工設備與材料》。整合的《化工設備與材料》定位為化學工程與工藝類專業(yè)一門綜合性的機械類技術基礎課，其內(nèi)容包括工程力學、化工設備材料與焊接和化工容器設計三大部分。其任務是使學生具備基本工程力學知識，了解化工設備的選材要求及常用材料的特性，了解和掌握化工設備的設計計算方法和過程及典型設備的結構設計與計算，強化化工類專業(yè)本科生對化工設備的機械知識和設計能力。整合后的《化工設備與材料》總學時數(shù)為46，其中工程力學部分由原來的82學時壓縮到16學時，為其它課程騰出66學時［2］。

2．1．2整合《化工設計》與《化工技術經(jīng)濟》

很多學校將《化工設計》是列為化學工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)必修課。課程主要介紹化工工藝設計的基本知識和方法，包括原料路線、技術路線的選擇，工藝流程設計，物料衡算、能量計算，工藝設備的設計和選型，車間布置設計，化工管路設計，非工藝設計項目的考慮和設計文件的編制等內(nèi)容。學習該課程可提高綜合運用已學過的化工原理、物理化學、化工熱力學、反應工程、分離工程、化工工藝學和機械制圖等方面知識解決化工工程實踐問題的能力。武漢科技大學化學工程與工藝專業(yè)原來的課程體系中沒有設置這門課，主要是因為受總學分和總學時的限制，沒有富余學時來開設這門課，現(xiàn)在通過整合《工程力學》與《化工設備機械基礎》騰出66學時，學時的問題已得到解決。所騰出66學時不能全部用于開設《化工設計》，經(jīng)過仔細研究后決定將《化工設計》與已開設的《化工技術經(jīng)濟》進行整合，取名為《化工工程設計與技術經(jīng)濟分析》，定位為專業(yè)基礎課，學時數(shù)由原來的18調(diào)整為54。

2．1．3優(yōu)化《能源化學》

《能源化學》是化學工程與工藝專業(yè)的專業(yè)基礎課，其前身為《煤化學》，為了拓寬學生的就業(yè)面，重新整理了傳統(tǒng)課程的教學內(nèi)容，在煤化學課程的基礎上，將其它一些主要能源也引進來，從而形成了能源化學課程，總學時數(shù)為54，其中實驗學時數(shù)為8。經(jīng)過幾年的教學實踐后發(fā)現(xiàn)，由于教學內(nèi)容較多，該課程的教學時數(shù)過于緊張，尤其是實驗學時嚴重不足。在本次課程體系建設中，將該課程的理論教學內(nèi)容和實驗教學內(nèi)容進行分離和單獨設課。實驗教學內(nèi)容取名為《能源化學實驗》，學時數(shù)為18;理論教學內(nèi)容仍用原來的課程名稱，學時數(shù)為46。

2．1．4優(yōu)化《能源化學工學》

《能源化學工學》是化學工程與工藝專業(yè)模塊1(煤化工模塊)的主干專業(yè)課程，由《煉焦學》和《煉焦化學產(chǎn)品回收與加工》整合而成。以前的課程體系設置時為了強調(diào)重基礎，對該課程的學時進行了大幅壓縮，總學時數(shù)為54，其中實驗學時數(shù)為18。經(jīng)過幾年的教學實踐后發(fā)現(xiàn)，該課程的教學時數(shù)壓縮過大，對教學效果產(chǎn)生較大影響，用人單位的反饋意見也證實了這一點。在本次課程體系建設中，將該課程的理論教學內(nèi)容和實驗教學內(nèi)容進行分離和單獨設課。實驗教學內(nèi)容取名為《能源化學工學實驗》，學時數(shù)為18;理論教學內(nèi)容仍用原來的課程名稱，學時數(shù)為46。

2．1．5優(yōu)化《高炭化學與碳材料工程基礎》

如前所述，炭素材料曾是武漢科技大學化工類的招生專業(yè)之一。在化工專業(yè)課程體系中設置炭素材料類的課程也是一大特色，這種特色為化工類畢業(yè)生的就業(yè)提供了更多機會。每年都有化工類的畢業(yè)生在炭素材料行業(yè)中就業(yè)，在全國的主要炭素企業(yè)中都有武漢科技大學化學工程與技術學院畢業(yè)的校友。但有一段時間為了強調(diào)重基礎，弱化了炭素材料課程的教學，僅開設了《碳材料工程基礎》，而且還是任意選修課，教學時數(shù)只有28學時。根據(jù)畢業(yè)生和用人單位的反饋意見，在本次課程體系建設中，決定優(yōu)化該課程的教學設置，將該課程定位為指定選修專業(yè)課，教學時數(shù)增至44，課程名稱改為《高炭化學與碳材料工程基礎》。

2．2增設《化工CAD繪圖與識圖》

工程圖紙是工程技術上用來表達設計思想和進行技術交流的主要手段，任何工程技術方案的實施，都必須以其為依據(jù)，因而被喻為“工程界的技術語言”。很多學校的化工類專業(yè)都開設計《化工制圖》這門課程，主要內(nèi)容有化工工藝圖和化工設備圖兩大部分，用于培養(yǎng)學生閱讀和繪制化工專業(yè)圖樣的能力。同時，它也為學生完成畢業(yè)設計和適應今后工作需要提供了不可缺少的基本能力。武漢科技大學化學工程與工藝專業(yè)原課程體系中只設置了《機械制圖》，沒有開設《化工制圖》。根據(jù)畢業(yè)生和用人單位的反饋意見，在本次課程體系建設中，決定增設《化工CAD繪圖與識圖》這門課程。該課程由《化工制圖》和《Auto-CAD繪圖》整合而成，內(nèi)容包括:AutoCAD繪圖軟件及其應用、工藝流程圖、設備布置圖、管道布置圖和化工設備圖，教學時數(shù)為36，其中14學時為上機實踐學時。

3教學方式改革

3．1在實踐中培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力

依托湖北省煤轉化與新型炭材料重點實驗室，通過開設本科生創(chuàng)新性實驗與創(chuàng)新性研究等課外實踐活動，為培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力提供保障。鼓勵和扶持本科生進行實驗技能和化工設計競賽。本科生從三年級開始下到實驗室，參與到指導教師的實際科研項目中去，熟悉科研過程，鍛煉實踐技能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3．2組建和培養(yǎng)教學團隊

原來大多數(shù)專業(yè)課都只有一名任課教師，待其退修或調(diào)離工作崗位后再找教師接替?，F(xiàn)在每門課至少有兩門任課教師，一般采取以老帶新的模式，且任課教師都要有工程實踐經(jīng)驗。如《能源化學》教學團隊，由2名老教師、1名中年教師和2名年輕教師組成，其中3名教師具有博士學位，4名教師有正教授職稱，2名教授為博士生指導教師。已有8名沒有工程實踐經(jīng)驗的年輕教師被派到河南、云南等地焦化企業(yè)進行了3個月實踐鍛煉，回校后教學效果有了明顯提高。

3．3多種途徑組織實踐教學

近年來，化學工程與工藝專業(yè)建立了一批相對穩(wěn)定的教學實習基地?？紤]到專業(yè)特色和培養(yǎng)方向的要求，實習基地以武漢平煤武鋼聯(lián)合焦化有限公司為主體。該公司在國內(nèi)具有技術力量雄厚，生產(chǎn)工藝先進的特點，并具有較高的管理水平。同時，該公司可以說是焦化的一部“百科全書”，建有4．3m、6m、7．63m焦爐，所采用的配套工藝也有多種，是一個相當理想的焦化特色化工專業(yè)教學實習基地［3］。但是現(xiàn)在化學工程與工藝專業(yè)的招生人數(shù)越來越來多，一年的招生人數(shù)達280人之多。一個焦化公司能一次接納這么學生去實習已經(jīng)勉為其難，實習過程只能用走馬觀花來形容，很難深入下去。為了解決這一問題，采取了一系列措施，如下廠前先給學生分工段介紹現(xiàn)場工藝流程和主要設備，播放現(xiàn)場錄制的錄像，開發(fā)主要設備的三維數(shù)字模型供學生在電腦進行自主觀察、解剖和組裝，購置計算機仿真培訓軟件供學生在電腦上進行仿真操作。

4結語

本次課程體系建設以重基礎和顯特色為指導方針。但受總學分和總學時所限，要兼顧好重基礎和顯特色這兩個方面，關鍵在于對擬開設的每一門課程進行認真研究和篩選，對一些關聯(lián)性很強的課程盡可能整合成一門課程，以便優(yōu)化教學內(nèi)容和縮減教學時數(shù)。