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［摘要］新一輪科技革命與產業變革對傳統工科專業的教學尤其是實踐類教學提出了新的要求。在肺炎疫情背景下，線上教學的廣泛實施為實踐類課程的教學改革提供了新的思路和模式。化學工程與工藝專業針對實習教學中存在的共性問題，進行了線上線下一體化教學的探索，以期培養學生的工程意識，訓練學生的科學素養和實踐能力，加強學生對工程工藝全流程的準確把握，提升學生對專業的興趣，激發學生的專業自信。此次教學改革可為相關專業培養適應未來多元化發展、具有創新能力的卓越工程師人才提供借鑒。

［關鍵詞］化學工程與工藝；專業實習；線上線下一體化；工程思維

黨的十八大以來，多次強調科技人才培養的重要性，作出“創新是引領發展的第一動力，科技是戰勝困難的有力武器”“硬實力、軟實力，歸根到底要靠人才實力”等重要論述。如今在肺炎疫情成為全球性危機，對各行各業均有不同程度的沖擊和影響的背景下，科技創新人才的重要性愈加凸顯出來。創新型科技人才的培養是高校人才培養的關鍵。自2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等教育強國建設［1－2］。這對傳統工科專業的升級、改革、教學創新提出了更高的要求。化學工程與工藝專業作為我國傳統的工科專業，為能源、石油、生物、制藥及環保等領域輸送了大量的專業人才；同時，其強大的基礎專業知識體系又為新能源、環境工程以及過程智能化等新興專業領域人才的培養提供了強有力的支持［3］。實踐教學作為化學工程與工藝專業人才培養的重要內容，是訓練學生從課堂到社會、從理論到實踐、從被動接受知識到主動運用知識的重要環節，也是培養新時代創新實干型人才的重要手段。在新時代的發展要求下，實踐教學的改革創新成為高校的緊迫任務。線上教學是指利用互聯網資源，通過錄播、直播及線上答疑等教學環節完成教學任務，其在空間和時間上的靈活性均優于線下教學，為傳統實習實踐類課程的教學改革提供了新的途徑。受肺炎疫情的影響，2020年各高校的本科課程大量依賴線上教學。我校化學化工專業基于實習教學的經驗，結合前期線上教學資源的積累和建設，提出實習類課程線上線下一體化教學的理念，并進行了初步實踐：通過線上教學資源的建設（包括工藝流程解析、仿真實驗等）和線下實際生產工藝的學習和講解，利用多樣化的教學方式提升學生的學習興趣；通過分小組、分工段的針對性學習及現場互問互答，充分調動學生的積極性和主動性，增強學習質量過程管理；將理論知識與實際生產相結合，促進學生對化工過程整體性的把握，培養理論基礎與實踐經驗兼備的卓越工程師。

一、化學工程與工藝專業實習教學改革背景

實習是化學化工專業本科生培養過程中的一個重要實踐環節，包括認識實習、生產實習和畢業實習三個階段，分別在大學二年級、三年級夏季學期和四年級春季學期進行。實習教學的目的是使學生通過接觸實際、了解社會，對本專業的生產和設計、研究課題等建立感性認識；鞏固所學理論知識，同時獲得生產實際中的知識和技能，學習先進的生產技術和企業組織管理知識，培養分析和解決工程實際問題的初步能力；了解社會和國情，直接向工人和工程技術人員、管理人員學習各種相關的實踐知識，增強勞動觀念，培養事業心和責任感，為今后走向社會并貢獻自己的智慧和力量打下良好的理論和實踐基礎。大連理工大學的化學工程與工藝專業由1949年建校之初的化工系相關專業組建而成，包括化學工程、化學工藝、催化化學與工藝、電化學、精細化工、能源化學工程共6個專業方向。2016年我國正式加入國際工程教育《華盛頓協議》組織后，本專業第一批通過了工程教育專業認證，進入了全球工程教育的“第一方陣”［5－6］，這既是對我校教育水平的高度認可，也是對我校教職人員的鼓勵和鞭策。根據教學實踐情況，我們通過與學生的交流及對開設相關專業的院校進行調研［7－9］，總結出化工專業生產實習教學存在的共性問題，主要有以下三方面：1．學生的積極性和獨立性不足，主動發現問題并提出解決方案的能力欠缺；2．部分學生在實習當天并未做好實習筆記，在提交前突擊完成實習日記和實習報告，導致實習報告內容空泛，大同小異，缺乏對具體內容的深度思考；3．學生對工藝流程的整體性把握不足，工程思維意識不強，欠缺解決實際問題的能力。在學生實習的過程中，我們隨機進行了現場口試測驗，發現一些學生對于具體的知識點或某一段工藝流程掌握得較好，但對于開放性問題（如某一段工藝的改進措施）則沒有明確的解決思路。究其原因，可能有以下幾方面：一是參觀的工藝流程較為單一，僅涉及某一具體的操作單元，學生缺少對大化工生產過程的整體直觀感受；二是缺乏實習前課程引導，理論與實踐脫節；三是單向授課的教學模式不能有效提高學生的獨立思考能力，學生不能很好地運用所學的知識，也未能掌握工藝流程設計的規律和理念。針對上述問題，我們亟須尋找新的教學改革思路，探索新的教學模式，從而提高教學效果。

二、化學工程與工藝專業實習教學的改革措施及初步實踐

針對實習教學存在的問題，參考國內外院校相關專業生產實習的經驗，結合我校前期的教學探索和網絡教學資源建設，我們充分發揮學科優勢，基于線上線下一體化教學理念，進行了實習教學改革實踐。（一）全流程培養工程思維。為了提升實習效果，我校與2019年投產的恒力集團大連長興島園區建立了合作關系，將其作為化工專業實習基地，讓學生基于石油化工中重要產品對苯二甲酸（p－phthalic　acid，PTA）生產所涉及的22個工段開展實習，著力培養學生的全流程工程思維。PTA是石油化工重要的下游產品，也是化工產品的主要原料，世界上90％以上的PTA用于生產聚酯，與生活密切相關的聚酯產品有服裝、包裝材料、膠片、磁帶等。恒力集團是全球單體產能最大的PTA工廠之一，長興島園區PTA項目是從“一滴油”到“一匹布”的全流程生產，涵蓋了化學工藝學課程中涉及的重要知識點。恒力集團擁有全球化的企業背景和最先進的儀器設備，有利于拓展學生的國際視野，使學生了解最先進的前沿技術，培養學生的工程思維和工程素養；同時能夠有效幫助學生將課本知識與實際應用結合起來，使其形成大化工整體流程把握的能力，提升學生思維的前瞻性，激發學生的學習興趣和責任感。另外，企業提供了工藝流程，與化工工藝學中相關章節整合成為線上教學資源（如PPT、流程圖、視頻等），用于前期的課程學習和課前預習。（二）增環節加強過程管理。課程的過程管理基于能力和成果導向（Out－come　Based　Education，OBE）的培養方式［10－12］，使學生能夠適應“厚基礎，寬口徑”的培養方式。對于實踐類課程來說，過程管理更為重要。根據學生的認知規律，我們通過線上線下一體化，利用不同方式為學生呈現教學內容，反復強調知識要點和難點，促進學生對工藝流程的整體把握，使其在此基礎上能夠做到舉一反三，真正掌握解決問題的方法和思維。首先，我們針對不同工段開設了仿真實驗，讓學生在現場實習前通過仿真模擬，詳細了解關鍵的工藝流程。然后，我們將學生分組，讓每個小組負責一個主要的工藝流程，并進行課前預習。經過以上兩步線上教學的引導，學生有了一定的理論基礎，對于將要接觸的工藝流程也有了初步的了解，可以帶著問題進行現場實習，這樣更有主動性和針對性。在實習工藝介紹結束后，我們設置了學生互相提問和解答環節，以增加實習過程的互動性和趣味性，引導學生從被動接受轉變為主動獲取知識。除了環環相扣的“線上仿真—線上預習—實地實習”，我們還通過變換教學形式，增強與學生的互動，提高學生的參與感和主動學習的積極性，使學生鞏固學習內容。實習最終成績根據仿真實驗、口試、筆試、實習報告和流程圖等各個環節的表現進行綜合評定得到。（三）多互動促進教學相長。高水平的師資力量是課程建設的重要支撐。2019年，我們將具有國際化視野的青年教師引入教師隊伍，同時優化了教師隊伍的年齡結構，增加了關于國際一流工程經驗的教學內容，拓寬學生的思路和國際化視野。青年教師對于在線教學素材的表現形式更為熟悉，能夠使傳統工藝流程表現得更為生動，有利于學生接受和理解。實習期間，教師與學生朝夕相處，勤于交流且不拘形式，在潛移默化中提升了學生的學習興趣，拓展了學生的國際化視野，充實了教學內容，也達到了教學相長的目的。我們還利用先進的線上社交平臺，建立學習效果反饋機制，通過雙向互動，提升學生的學習效果；從學生出發，以學生為本，及時聽取學生對教學內容的反饋，并根據反饋意見及時調整教學內容和教學方式，真正促進教學效果和教學水平的不斷改進和完善。教學案例一：常減壓蒸餾工藝流程常減壓蒸餾是石油化工中原油加工的第一步，也是學生在整個化學工藝學課程學習過程中接觸的第一個具體的工藝流程案例。我們收集整理了恒力石化的相關工藝流程及圖片、視頻資料，將其制作成線上教學資源，對工藝流程圖進行分段解析，并布置給學生線上預習，讓學生提前了解和掌握相關的工藝流程及其要點。同時，我們引導學生充分利用網絡資源，在了解本工段流程的基礎上，對上下游的流程進行調研，理解工藝參數和主要設備的選擇依據，如原料預處理的要求、本工段產品的要求、當產品不達標時如何調整相應的工藝參數以及調整依據等。在之后的線下教學過程中，我們則著重強調各工段之間的銜接和各工藝的關聯，從物料走向、能量衡算、設備選型等多個角度，加深學生對于生產流程的整體印象和總體把握。教師在課后，會通過QQ群將相關線上教學資料分享給學生，并進行在線答疑和指導。這種線上線下結合的教學方式有助于學生樹立全局意識，全流程把握工藝過程，并通過理論聯系實際，實現學以致用。教學案例二：催化重整工藝流程催化重整工藝是石油化工行業生產芳烴的主要過程，也是提高汽油辛烷值的關鍵。該工藝流程并不復雜，但由于產物組成復雜，且涉及分析檢測過程，工作人員需要根據檢測結果及時分析生產過程中可能遇到的問題和狀況，再根據需要及時調整工藝參數。在課前預習過程中，學生將恒力石化采用的相關工藝與國內外現有工藝進行了認真比對，并對催化劑進行了系統的整理和總結，因此在線下互問互答環節表現得非常出色。教師更加注重學思結合，通過啟發式、探究式、討論式、參與式教學，引導學生獨立思考，激發學生的好奇心，培養學生的興趣，營造主動思辨、自由探索、勇于創新的良好環境。分組學習增強了學生的團隊觀念和合作意識，促進了學生綜合能力的發展；互問互答環節不但加強了學生對知識和技術的學習，而且促進學生換位思考，有利于培養符合企業需求、能夠解決實際問題的應用型實干人才。這些措施有效提升了專業實習的教學效果。教學案例三：蠟油／渣油加氫工藝流程國際原油供給現狀表明，全球可供大規模開采的原油中有60％以上為重質原油，其在經過常減壓蒸餾后得到的渣油量大質劣。催化加氫工藝能夠實現渣油的提質利用，既可以在低轉化率下生產低硫優質燃料油或合成燃料，也可以在高轉化率下將優質渣油轉化為餾分油，為下游產品得生產提供優質原料。因此，該工段的線上教學除了介紹催化加氫工藝流程，還滲透了節能降耗、碳中和、零碳排放等最新的可持續設計理念和環保要求。更值得強調的是，恒力采用了中國石油化工股份有限公司的兩套2　000萬噸／年蠟油加氫裝置，這是國內產能規模最大的加氫裂化裝置，擁有自主知識產權。通過對國內外技術特點的對比分析，學生能夠更好、更直觀地理解現有技術的難點和特點，并能夠根據實際需要進行合理分析和選擇。這一工段的實例講解能夠促使學生提升文化自信、民族自豪感和行業自強心。

三、化學工程與工藝專業實習教學改革前后

教學效果對比線上線下一體化教學有效支撐了工程教育認證的畢業要求（見表1）。其中，分組研究和預習、課件分享、在線答疑等線上教學環節具有良好的時間和空間上的靈活性、再現性和多樣性，在向學生傳授知識的同時，能夠加強學生對工程問題的創新性思考，培養學生收集和整理文獻、團隊協作、終身學習等綜合能力，以適應時展對創新性高層次人才的需求。特別是在疫情全球化的背景下，由于線下實踐受到種種限制，線上教學就成為必不可少的環節，本次實踐教學探索為疫情后的實踐教學提供了新的模式和思路。　學生在專業理論課學習過程中，已經對實習內容有了初步了解，再通過新增的線上教學環節，能夠更加積極主動地獨立思考，從而有效改善了傳統實習過程中主動性差、只能死記硬背、被動接受信息的狀況。學生通過線上資源的學習和特定案例的針對性預習，經過自己的理解和輸出，就能夠在線下實習過程中積極主動地與工程師交流工藝細節，并提出可能的改進方案。此次改革后，學生的工程思維得到了更好的培養，其分析問題、解決問題的能力有所提升（見表2）。全流程工藝的系統講解有效提升了學生對于工藝流程的整體把握，對不同工段之間的對比、分析和總結使學生對工藝過程的設計理念和設計依據有了更深刻的了解，從而實現了舉一反三、融會貫通和學以致用。如針對分離過程應選擇精餾還是膜分離、各工藝適用于何種情況等問題，教師通過實際應用案例的分析，幫助學生真正掌握了分析問題、解決問題的思路和方法。　在新增的師生互動環節中，我們針對線上預習提問答疑、仿真模擬、流程圖繪制、授課過程中的現場提問回答及隨機口試等過程進行量化考核，并增加了過程考核的占比，再結合學生的實習報告，給出最終成績，切實鼓勵學生主動學習和思考，通過實際動手操作和與他人團結協作，提高分析和解決實際問題的綜合能力。學生對知識點的把握更加準確，實習報告質量顯著提升，這對于學生今后深造或從事專業相關工作有長期的裨益。此外，在線下實習過程中，新型化工企業整潔的園區環境、高精尖的儀器設備及工程師嚴謹的工作態度都給學生留下了深刻的印象，使學生消除了對專業的誤解和偏見，增強了對專業的認可度和滿意度。2019年實習結束后，本專業有70％以上的學生選擇專業相關方向作為就業或升學方向。線上線下一體化教學激發了學生的學習興趣，提升了學生的內在學習動力，讓學生有了更大的收獲，樹立了比肩國際領先技術的志向。

四、結束語

我校化學工程與工藝專業針對實習教學中存在的問題，提出了線上線下一體化教學模式，利用線上教學加強學生對知識理論的學習，將線下課題分解、互答互問等環節與現場實踐相結合，培養學生發現和解決實際問題的工程思維。與傳統實習方式相比，線上教學具有靈活性和再現性，保證了教學內容的傳授不受空間和時間限制，鞏固和加強了學生對理論知識的學習，有助于教師及時解答學生的問題和及時獲得學習效果的反饋。此次教學改革有效激發了學生的專業興趣，提高了學生的學習熱情，培養了學生的工程思維，使學生對實際生產有了更為直觀和感性的認識，了解了國內外技術水平的差距，從而激發了學生的責任感和使命感，提升了學生技術創新、科技報國的熱情和信念。同時，教學實踐中遇到的問題也促使我們在正確理念的指引下，繼續探索增強課程趣味性和實踐性的方法，進一步提升實踐型課程的教學質量。

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作者:賀雷 郝廣平 陸安慧 單位:大連理工大學化工學院精細化工國家重點實驗室