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新工科背景下安全工程专业“过程工程原理”课程教学改革

2024-12-27 46 上传者：管理员

摘要：在新工科教育背景下，安全工程专业“过程工程原理”课程存在思政内容融入不够深入、教学手段较为传统及考核方式不够多元化等问题。该文从教学内容、教学方法和教学评价三个方面进行教学改革探究。在教学内容上，力求与时俱进，确保思政教育贯穿整个课程；在教学方法上，采用线上与线下混合式智慧教学，强调理论与实践的结合；在教学评价上，实施“N+1”评价方式，增加评价项目的多样性。通过教学改革，安全工程专业“过程工程原理”课程的教学质量和效果全面提高。

关键词：
安全工程
教学改革
教学方法
教学评价
过程工程原理
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“过程工程原理”是安全工程专业学生的一门必修课程,它属于工科范畴,在数理化知识与工程实践相结合方面起到了关键作用｡自 2017 年起, 教育部正式启动了新工科建设,强调价值理念的引领,致力于落实立德树人根本任务,强化学生在工程伦理､创新及工匠精神等方面的意识｡因此,有必要将专业理论知识的教学与政治思想教育有效结合,以推动立德树人的核心目标｡[1

近年来的教学实践表明,学生在学习过程中大多处于“死记硬背”的状态｡在工程实践能力的培养,特别是解决复杂工程问题方面,教师教学效果普遍不佳,这已成为地方应用型高校教学中的突出难点[2] ｡学生在理论知识与实践应用之间很难建立起一个综合的知识体系,独立思考和解决复杂工程问题的能力也难以得到有效提升｡同时,许多化学反应需在高温高压等苛刻条件下进行,安全问题尤为重要,这直接关系到企业的生产进程[3] ｡安全工程专业的学生若要提升解决工程安全方面问题的能力,必须掌握好“过程工程原理”的基础理论知识,并了解各个单元工序的工作原理｡在新工科教育背景下,如何为国家培养更多高质量的应用技术型人才,成为高校教师亟待解决的难题[4] ｡本文重点分析安全工程专业的课程教学现状,探索教学内容､教学方法与教学评价等方面的改革措施,以期培养既具扎实理论基础又了解先进技术的学生,以满足安全科学领域日益增长的专业化与先进性需求｡

1、“过程工程原理”课程问题剖析

“过程工程原理”课程体系包含流体静力学､流体动力学､流动阻力与水头损失､流体输送机械､传热､蒸馏及塔设备等内容(见图 1)｡安全工程专业的学生普遍对“过程工程原理”课程存在一定的畏惧心理,对该课程的掌握情况参差不齐｡形成这一现象的原因主要有以下几点:

1.1 课程内容枯燥,思政内容融入不够深入

随着现代科技的不断进步,安全工程逐步结合其他学科的理论成果,创造了丰富多样的工程实践,这为“过程工程原理”课程的理论与实践注入了新的活力｡然而,教师若仍然依赖传统理论来组织 “过程工程原理”的教学,便无法全面展示当前化工工艺和设备安全的实际发展情况,也无法促进学生对化工安全管理的深入理解｡此外,专业课程教师缺乏对思政教育内容的系统规划,从而制约了思政教育在教学中的充分发挥与应用,使得课程思政教育的效果不尽如人意｡

1.2 课时安排不足,教学手段偏传统

“过程工程原理”课程的知识体系庞大且内容丰富,但学时有限,学生难以深入理解知识的核心内涵,导致学习效果不佳｡尽管讲授法能够帮助教师在短时间内完成教学任务,但这一方法使学生处于被动接受的状态,无法充分发挥他们的主观能动性,“以学生为中心”的教学理念被忽视[5] ｡另外,教学内容大多局限于课本,缺乏与实际工程的紧密结合,未能与时俱进｡这使得学生在理论知识的学习中仅依赖死记硬背,难以将理论与实际相结合,无法有效培养学生的独立思考和动手能力,同时也不利于提升学生的工程素养｡

1.3 考核方式不够多元化

“过程工程原理”课程的考核方式较为传统且单一,主要依靠作业与期末考试相组合的形式来进行｡这种方式导致许多学生只注重短期的应试技巧,机械记忆知识点和公式,追求表面上的高分,而忽视了对知识本质的理解与实际应用｡这一现象造成了“知行脱节”,不仅不利于学生实践技能的培养,也影响了他们价值观的形成｡

为了培养具备扎实专业知识的安全专业人才, 激发学生的创新意识和探索精神,探索安全工程专业“过程工程原理”课程的教学创新显得尤为紧迫和必要｡

2、“过程工程原理”课程教学改革创新探索

2.1 教学内容与时俱进,思政教育贯穿始终

2.1.1 教学内容与时俱进,培养学生安全理念化工兴邦,安全兴国｡安全问题是各行业亟须关注的首要任务｡在整个化工单元操作的学习环节中,尤其在讲解单元操作的工作原理和工艺流程时,教师需要将安全工程理念与“过程工程原理”的基础知识相结合[6] ｡在教学内容的设计上,教师要密切关注当前化工行业的发展动态,与时俱进,适时引入最新的化工行业安全事故案例,以增强学生的安全意识｡[7] 这些案例包括江苏响水“3·21”事故和四川江安“7·21”事故,前者因老旧固废仓库违法贮存的硝化废料自燃而引发了重大爆炸,后者则因建设未经审批和违规操作等问题导致了爆炸事故｡此外,教师在教学中,要结合“过程工程原理”分析一些日常安全原理,比如轨道上的安全线和被卷入疾驰火车的风险｡从机械能守恒的角度出发,动能､势能和压能之和保持不变,高速行驶的列车会引起周围空气快速流动,造成局部压强降低,从而使得人或物体容易被卷入轨道内｡通过结合风险分析技术､环保理念,教师将这些单元操作过程进行深入剖析,并置之于化工过程所涉及的废水､废气､废渣等相关法律法规的框架之内,从而积极培养学生的安全理念,确保学生在学习“过程工程原理”时能够以安全为基础,整体提升学生解决工程安全相关问题的创新能力｡

图1 “过程工程原理”课程体系图

2.1.2 课程思政教育贯穿始终,帮助学生树立正确的世界观､人生观和价值观

专业课程是课程思政建设的重要基础[8] ｡“过程工程原理”这门课程涵盖了众多公式､定律和原理, 其发展离不开一批科学家持之以恒的努力与勇于创新的精神｡基于这一特点,教师应充分挖掘每个章节中与思政相关的元素,将积极向上的人物､事件与案例融入课程内容｡在教授理论知识的过程中,重视价值引领､文化传承以及能力的培养,以落实立德树人的根本任务[9] ｡例如,教师在讲解流体流动的简单管路与复杂管路时,可以介绍都江堰水利工程,使学生意识到所学理论与实际应用之间的紧密联系｡在讨论对流传热系数时,可以讲解顾毓珍公式的来源｡而在塔设备的相关章节中,则可以提到我国化学工程学家苏元复先生将精馏实验装置引入国内,并强调这项装置在学生实验教学中的重要性｡通过对“过程工程原理”历史的回顾以及与理论和技术发展过程相关的讲解,帮助学生理解前辈们在学科发展中的思考和遇到的挑战[10-11] ,从而培养他们科学的思维方式以及面对挑战的勇气｡此外,从“过程工程原理”学科对我国创新驱动发展的影响出发,以杰出贡献者的研究工作为载体,将社会主义核心价值观教育融入课程各个环节,着重强调价值引领､知识传授及能力培养,进而帮助学生正确认识历史规律､把握基本国情,并掌握科学的世界观和方法论,促使他们树立正确的世界观､人生观和价值观｡

2.2 教学方法线上与线下结合,实践与理论并重

2.2.1 线上与线下相结合的混合式智慧教学,提升学生的自主学习能力｡

课程组教师探索并实施了一种“课前预习—课堂学习—课后复习”的线上线下混合式智慧教学模式,如图2所示｡

“课前预习”从课本阅读方式转变为在线慕课 (MOOC)的学习形式｡授课教师依照自身的教学目标,对慕课的内容进行适当地增减,在确保教学质量的同时减轻学生的学习负担｡在这种模式下,课程预习所占的时间大约为总学习时间的1/4到1/3｡此外,由于课程时间安排紧凑,学生通过网络学习自学内容,课堂讲授时间得以节省,从而可以进行其他的课堂活动｡

“课堂学习”则是在传统实体课堂授课的基础上,融入了线上资源｡传统的“过程工程原理”教学方法往往仅仅依靠粉笔､PPT 以及教师语言的表达,教学方式显得静止､平面且抽象,既耗时又费力,教学效果不佳｡可以结合如优酷或B站等线上优质资源,授课教师在备课时提前收集并嵌入相关网络资源,例如“液体搅拌”及“填料塔和板式塔的流体力学性能与操作特性”等主题,丰富课堂教学内容｡此外,教师可以借助蓝墨云班课,进一步丰富教学活动,记录和监管教学的全过程｡

图2 线上线下混合式智慧教学模式

“课后复习”主要采用线上教学的方式,教师利用蓝墨云班课平台布置课后测试题和计算题,以对学生的学习成果进行评估,深入了解学生对各个知识点的掌握情况｡对于学生在课程学习时未能掌握某些知识点的情况,教师可通过电话､QQ或微信等方式进行针对性的沟通和指导;而对于普遍存在的问题,则借助蓝墨云班课推送提前录制的微视频,对其进行详细解析｡教师通过对学生的重难点问题进行充分讲解,促进他们对知识点的深刻理解与内化,提升学习效果｡

2.2.2 理论与实践并重,强化学生对知识的理解和掌握

“过程工程原理”课程的内容通常较为抽象,在缺乏相关专业知识储备的情况下,学生对“过程工程原理”中的定义､原理以及公式推导的理解较为困难｡结合常熟理工学院江苏省材料与安全学科综合训练中心及苏州市安全工程与应急技术重点实验室的资源优势,积极开发校内外的教育资源, 鼓励学生参与教师的科研课题､创新创业训练计划项目以及化学化工实验竞赛,增强学生的工程实践能力和创新创业能力｡此外,在教学过程中还采用 “引进来”和“走出去”的方式,组织学生参观产学研合作基地,使学生对课程中学习的各个单元在化工生产中的实际应用有更为具体和直观的理解｡引导学生从理论角度分析并解决实际生产中遇到的问题,以实现从课本理论知识到工厂实际生产的有效转化｡这种教学模式改变了以往“填鸭式”的教学方法,极大地激发了学生的学习兴趣,帮助学生更好地理解和掌握所学知识与技能,实现真正的学以致用｡

2.3 教学评价采用“N+1”评价方式,评价项目多样化

传统的教学考核通常会将期末试卷的成绩占比设定得过高,如此一来,学生在平时学习时便容易缺乏认真态度,常常依赖期末的突击复习｡这就致使他们在考试中只是应付了事,真正掌握的知识十分有限｡而“过程工程原理”作为一门实践性强的课程,需要以提升学生的自主学习和创新能力为目标,以此来优化评价模式,强调过程性考核｡为此,课程采取了“N+1”的过程化考核模式,可以达到多样化评价项目的目的,从而促进良好学风的形成,加强对教学过程的控制,提升整体教学质量｡在这一考核模式下,每门课程在教学过程中至少要进行“N+1”项考核,其中“N”代表课程的学分,而“N+1”则是相应的考核项数｡例如,常熟理工学院安全工程专业的“过程工程原理”课程整体为 4 个学分对应64个学时,因此包含5个考核项目｡课程组教师经过讨论,决定采用课堂表现､课堂测试､课后作业､期中考试和期末考试共五种考核方式｡其中,课堂表现､课堂测试和课后作业被归类为平时考核｡因此,课程的最终成绩是由平时成绩､期中考试成绩和期末考试成绩三部分组成,其中平时成绩占总成绩的 60%,期中考试成绩占 10%,期末考试成绩占 30%｡课程“N+1”过程化考核各项目的占比情况如图3所示,而课程目标的考核内容分布详见表 1｡这样的过程化考核方法,使学生的学习积极性和主动性得到了极大激发,有助于他们更好地掌握“过程工程原理”课程的核心内容,同时提升了他们的自主学习能力与创新能力｡

图3 课程“N+1"过程化考核各项目占比

3、结语

本文以学生为中心,从教学内容､教学方法以及教学评价三个方面探讨了安全工程专业“过程工程原理”课程的教学改革与创新｡在教学内容方面,强调了与时俱进的重要性,并将思政教育贯穿于整个课程｡在教学方法上,采用了线上与线下相结合的方式,平衡了理论与实践的关系｡在教学评价方面,实施了“N+1”评价体系,并使评价项目的多样化成为可能｡这一系列的改革与创新教学实践显著提高了学生对“过程工程原理”课程的学习兴趣,增强了他们的工程意识与创新能力,也提升了学生解决工程安全相关问题的能力,从而全面提高了新工科背景下安全工程专业“过程工程原理” 课程教与学的质量与效果｡

表1 课程目标考核内容分布情况

参考文献:

[1]谷德银,李宁,张杰,等.新工科背景下化工原理课程思政教学改革的探索与实践[J]. 化工管理,2024(6):24- 27.

[2]朱守记 . 应用型地方本科院校化工原理教学改革探索[J].广州化工,2021,49(22):111-112.

[3]廖婵娟,龚道新,罗惠莉,等.安全工程专业《化工原理》课程教学思考[J].广州化工,2018,46(5):137-138.

[4]曹玉娟,张济祥,林洪.新工科背景下应用化学化工原理实验思政探索与实践[J].玉溪师范学院学报,2024, 40(3):117-122.

[5]袁芳,陈振,胡静,等 .基于“OBE+BOPPPS+课程思政” 的教学改革与实践:以“化工原理”课程为例[J]. 教育教学论坛,2024(13):65-68.

[6]马重华,朱照琪,李吉焱.课程思政背景下化工原理教学的思考与实践[J].广东化工,2024,51(7):197-198.

[7]余海溶,刘军,程昌敬.化工原理课程思政教学的探索与应用[J].广州化工,2021,49(9):205-207.

[8]刘彩虹,王闽,龙天渝,等.流体力学教学改革与思政建设探究[J].高等建筑教育,2024,33(4):170-176.

[9]谷德银,李宁,张杰,等.新工科背景下化工原理课程思政教学改革的探索与实践[J]. 化工管理,2024(6):24- 27.

[10]莫文龙,任铁真,高歌,等 .化工类课程中流体力学所体现的课程思政及“边界层分离”教学创新[J]. 化工管理,2022(11):39-42..