【金课育英才①】打造“三新四有”金课 培养工程创新人才

——记国家级一流课程“化工原理”

2024-04-24来源:宣传部作者:葛玲玲审核人:卢晓云编辑:曹佳音阅读:676

编者按20241,学校印发强基拓新创新人才培养实施方案,围绕创新人才培养,推进南京、江阴两校区资源一体化,搭建育人平台,进一步构建全员、全过程、全方位的育人格局。作为强基拓新教育教学改革的核心,课程建设的地位与作用至关重要。为此,党委宣传部推出“金课育英才”栏目,通过对部分入选国家级一流本科课程的介绍,宣传和展示南理工在专业教育中弘扬“哈军工”精神,培养具有强基础、重创新特色人才的生动实践。第一期推出《打造“三新四有”金课  培养工程创新人才——记国家级一流课程“化工原理”》。


以“化工原理”课程教学改革作为重要支撑的成果,“化工原理课程计算机辅助教学(CAI)实践”与“化工大类工程创新型人才培养体系构建与实施”两次获得国家级教学成果奖。

课程于1996年被评为江苏省一类优秀课程,先后获评国家精品课程、国家精品资源共享课、国家级线上一流课程。课程教学团队现有12人,包括国家级教学名师、江苏省“六大人才高峰”高层次人才等,获江苏省工人先锋号、国家级教学团队荣誉称号。

连续多年,学生对“化工原理”授课教师教学质量综合打分“优秀”,学生评价“这门课是最满意的课”。在化工相关专业毕业生反馈的课程信息中,“化工原理课程连续3年高居榜首。

一起走进这门有奖杯,更有口碑的国家级一流课程“化工原理”看个究竟——


化工原理不止理论,“四有”原理课活起来

化学工业是两化融合的先进制造业。化工生产过程由基于动量传递、热量传递和质量传递“三传”原理的单元操作及化学反应过程组合而成。“化工原理”课程主要研究单元操作的基本原理,典型设备及过程的计算、设计、操作和强化,提升学生分析问题和解决问题的能力,培养工程创新人才。

“化工原理课程是我校化工、制药、应化、特种能源、安全、材料、环境、生物等本科专业的核心基础课,综合性和实践性强。课程需要综合运用数学、物理、化学等基础知识,分析和解决实际工程问题。另外,这门课既是核心技术基础课,也是基础课到专业课学习的桥梁,是基础理论转化为工程技术的纽带,具有科学与技术的双重特点,理论与实验相结合,工程性很强。

有关“枯燥晦涩”的固有认知在我校“化工原理”课堂上被打破。课程教学不止讲理论,“有用、有趣、有启发、有回味”的“四有”课堂让原理课活了起来——

学生自主学习能力增强。课程以互动式教学为牵引,采用形成性和总结性评价,关注学生“学了什么”和“学得怎样”。不仅通过提问、作业、测验、读书报告等掌握学生学习情况,而且利用SPOC、雨课堂等智慧教学工具,设计百余道测试题,随堂测试学生的学习效果,评估与教学目标的差距,及时调整教与学的策略或方法,提高学生的学习效率,促进自主学习。

学生解决问题能力提升。调查显示,“四有”课堂大大激发了学生学习热情,学生课后投入在课程上的时间是课上的3~4倍。近5年参与“化工原理”课程学习的学生,获奖超200人次。近三届全国大学生化工实验竞赛中,获特等奖2项、一等奖1项,在全国名列前茅。化学工程与工艺专业学生全体参加全国大学生化工设计竞赛,连续五年获特等奖,100%获奖率创造新的全国战绩。

学生和同行专家双重认可。我校“化工原理”国家级精品和一流课程、国家级规划教材、国家级虚拟仿真实验项目及国家级教学团队等一大批教学成果获国内同行的高度认可,课程建设成果多次在全国化工原理课程研讨会上做报告,受到同行高度关注和好评。

学生评课分数连续多年居高。“最满意”“最心仪”等成为学生评课高频词汇。化学工程与工艺专业毕业生张铭甲说,“化工原理课程让分散的知识点串联起来,丰富的教学资源围绕知识点巧妙配置。除了课程知识,对应设备、虚拟仿真、实验实习内容也有机融合,有一种“虽在课堂,但远超课堂”的收获,在分析和解决化工单元操作的工程问题上,信心倍增。


创新课程建设模式 “老课”走出三条“新路”

“化工原理”课程开设于1955年,最初的课程名称为“化工原理及其设备”。多年来,经过持续不断建设,加强教育教学与信息技术的融合,这门“老课”走出三条“新路”。课程负责人,国家级教学名师钟秦教授介绍:

创新教学设计思路,构建知行耦合的“化工原理”课程教学新体系。课程建设以学生为中心、构建知行耦合的课程教学体系。课程涵盖“三传”的基本原理、过程设计与操作、典型设备及过程强化等。按“知识、理解、应用、分析、综合、评价”6个层次的教学进阶目标,构建“一三三”化工原理教学体系。即“‘三传’理论”一个基础;推进实验、实习和课程设计三类实践教学和“CHEM-E-CAR、化工实验和化工设计竞赛”三重竞赛,促使课程“学而有趣,学而有用,学而活用”。

创新教学环境,构建“化工原理”课程线上教学平台。近年来新建成的“化工原理”课程线上教学平台有“教学文本、教学视频、拓展资源、题库测试”4个功能模块,以及虚拟仿真实验、实习和课程设计等3个实践教学模块,其中1个为国家级虚拟仿真实验项目。课程资源在“中国大学MOOC”平台上线,为课程线上线下混合教学和学生自主学习提供了有力支撑,同时也服务于社会。

创新教学方法,构建两条主线“让学生忙起来”。课程建设将知识传递和价值引领与能力培养相互融合。课程以“三传”为主线,系统引出基本理论,突出过程的本质和工程分析方法,把机械蒸汽再压缩蒸发等一系列先进技术引入课堂。同时,以处理工程问题的方法论为另一条主线,阐述处理操作实际问题的思路与方法,以及如何应用基本理论来解决问题,重现实景的单元操作设计与控制等虚拟仿真运用于课堂教学。

课程团队朱腾龙副教授说:“化工原理课程要让学生的思维忙起来,课程中既有基本理论,又有最新科研成果及学科前沿拓展的新内容;既有“师生角色互换”的课堂翻转,又有“情境案例的推演”互动活动;既有形成性评价的助力,又有总结性评价的促进,还有老师追问的“为什么”“怎么办”,逐渐提升问题的高阶性和挑战度,促进深层次思考。学生的“学”和“思”充分结合,分析与解决工程创新问题的能力得到锻炼。

毕业生王建波说学习这门课程收获很大,从激发学习兴趣,到扫清学习盲区,再到知识点合理关联形成知识体系后的灵活运用,最后查漏补缺、温故知新。学完课程后,工程运用和创新能力得到很大提升。


课程思政增强专业认同  厚植家国情怀

面对我国由化工大国向化工强国迈进的机遇与挑战,立足“工程精英、社会中坚”人才培养定位,按照“绿色化工和先进催化”为特色的工程创新人才的培养要求,课程团队将课程思政融入本专业课程。

课程团队王娟教授介绍:课程团队在教学过程中,结合实际复杂工程问题,挖掘思想政治教育资源,把课程思政的关键元素——辩证法、工程伦理、绿色发展以及国家最高科技奖获得者王泽山院士“祖国的需要就是自己一生的追求”等核心价值观引进课堂,讲好我国化工发展故事,培养家国情怀和文化自信;弘扬大国工匠精神,培养工程思维和创新意识,唤醒专业认同;厚植化学工程职业伦理,增强社会责任感。

团队教师深入开展“翻转课堂”模式的课程思政教学。在“特殊精馏这个章节的教学中,首先引导学生思考“用普通精馏方法不能分离的物系有什么特征?”,引出“重水分离”难题;然后启发学生思考和探究重水分离的意义,以及作为我国制造原子能“卡脖子”问题的瓶颈,指导学生查阅资料了解:谁突破了瓶颈,创新思路是什么?在寻找解决办法过程中,又遇到哪些问题?如何攻克这些难题?通过层层递进的课程思政教学后,学生充分认识到解决这个问题的难度和解决办法的创新性,被解决这个难题的余国琮院士团队的科学精神震撼,课程温度有力彰显。

 

既蕴含科学思辨、客观理性等自然科学相关专业素养,又含有工科必备的创新精神、求是精神和协作精神,国家级一流课程“化工原理课程帮助学生实现熟知课程理论、掌握工程应用、增强专业认同、厚植家国情怀的闭环提升。