卓越工程師教育培養計劃的工業催化教學范文

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2010年，為了培養一大批適應社會經濟發展需要的高質量工程技術人才，教育部啟動了“卓越工程師教育培養計劃”。《工業催化》是高校化工工程與工藝專業、應用化學專業和化學專業重要的專業課之一。它具有社會應用性強，理論與實際聯系緊密等特點。現代化學工業的巨大成就與催化劑的使用時分不開的，現有的絕大部分化工產品是借助催化技術生產出來的，催化技術更是滲透于石油煉制工業、化學工業、高分子材料工業、生物化學工業、食品工業、醫藥工業，以及環境保護產業的絕大部分工藝過程中。更不夸張的說，催化技術已成為調控化學反應速度與方向的核心技術[1]。《工業催化》課程中，催化理論和催化實踐并重。教學目的是使學生掌握催化作用的基本規律，了解催化過程的內在本質特征，熟悉《工業催化》技術的基本要求和特征，為培養卓越工程師提供堅實的理論基礎。同時，由于本課程涉及到催化劑的制備、表征、應用等方面的內容介紹，使得本課程強調與其他課程，如物理化學、材料化學以及光電技術、波譜理論、化工熱力學、化工傳遞過程、化學反應工程的銜接和融合。內容涉及面廣，學時有限，學習難度較大使得部分學生在《工業催化》課程學習過程中表現出積極性不高，課堂氣氛不夠活躍等問題。如何能在保證完成教學計劃和教學質量的同時，培養學生成為具有堅實的開發、研究和使用催化劑能力的卓越工程師，已成為《工業催化》教學改革中日益重要和緊迫的工作。針對上述問題，我們在課程體系、教學方法，教學內容和考核方式等方面進行了一些有益的教改探索和實踐。深化《工業催化》課程改革，培養能夠適應目前國家工業體系發展的催化技術人才，將為國家建立數量巨大的工程科技人才儲備，有力地支持社會經濟的發展。

1課程體系

1.1課程體系應適應催化工業大環境的變化就傳統《工業催化》課程體系而言，其培養目標是通過課程學習，使學生掌握催化作用的基本規律，了解催化過程的化學本質和熟悉《工業催化》技術的基本要求和特性，培養標準是為培養化學工程與工藝類專業工程師提供堅實的理論基礎服務。隨著現代化學工業的發展，催化理論持續更新，許多新型催化工藝及技術不斷涌現，學習這些新催化工藝及技術的背景及原理，對于化學工程與工藝專業的本科生能否成為具有堅實的開發、研究和使用催化劑能力的高層次工程技術人才，能否勝任將來有可能從事的催化領域研究工作都有著重要的理論指導意義。相對穩定的培養目標和培養標準不能限制課程體系進行必要的變動，以適應外部環境和需求的變化。因此在“卓越工程師計劃”的實施過程中，《工業催化》課程體系要隨著卓越工程師的培養目標和培養標準的調整而做相應的變化，從而體現《工業催化》課程滿足培養目標的根本價值。

1.2校企合作建設課程體系。“卓越計劃”要求高校與企業共同制定和實施卓越工程師培養方案，包括共同建設課程體系和教學內容。《工業催化》課程可以充分發揮合作企業所具有的工程教育資源優勢，包括先進設備與技術、實驗環境、研究開發條件等，與本校催化人才培養優勢實行優勢互補，共同設計與構建卓越工程師培養的課程體系和教學內容，使得《工業催化》的課程體系和教學內容具有鮮明的特色。校企合作建設的課程體系將更有助于培養學生綜合解決實際問題的能力，摒除傳統課程體系不能聯系工程、生產實際的局限，鼓勵教師與各行業生產管理第一線的工程技術人員聯合指導學生。通過校企聯合指導課程，現場案例教學，增強課題的實際應用價值，為學生提供良好的工程環境。學生在完成課程學習過程中，可以隨時請教企業中有經驗豐富的技術人員和老師傅，學到許多課堂上學不到的、學校教師也無法傳授的一些實踐經驗。

2教學方法：貫徹研究型教學方法，理論聯系實踐

教學方法是使教學思想得以貫徹執行、知識體系和課程內容得以完整實施和傳授的關鍵所在。傳統的《工業催化》課程之間具有明顯的界限，課堂教學以講授為主，綜合性的案例和結合實際項目的教學不多，而基于問題的探究式學習、基于案例的討論式學習、基于項目的參與式學習等多種研究型教學方法更是少之又少。研究型教學(problem-basedlearning，PBL，對學生而言可以稱之為研究型學習)，它是一種符合工程能力培養規律和綜合素質形成邏輯的教學組織形式和教學方式，得到“卓越計劃”的大力提倡和著力推行[4]。研究卓越工程師不僅應具備分析問題、解決問題的能力，而且要能將設想和概念轉化為現實，形成學生的工程能力。“卓越計劃”通用標準對本科層次卓越工程師培養予以如下定位：本科層次卓越工程師：主要從事產品的生產、營銷、服務或工程項目的施工、運行，維護，能夠完全勝任現場或生產一線的各項工作。因此現有《工業催化》教學方法需要重構，在面向實際教學的基礎上，遵循催化工程的實踐、集成與創新的特征，采取相應的教學方法，按照催化劑的催化作用，催化劑的生產，催化劑的表征，催化劑的使用來組織教學內容，以學生為中心開展教學活動，著力推行符合工程能力培養規律的學習方法，強調學生創新意識和創新精神的培養，加強學生創新能力的訓練，有效地提高學生的工程實踐能力。所以，貫徹研究型教學方法，理論教學和工程實際相聯系就非常重要。作為一種學習方法體系，研究型學習主要由基于問題的探究式學習、基于案例的討論式學習和基于項目的參與式學習三種形式組成。從培養化工方向的卓越工程師的需要出發，其中的問題、案例和項目可以分別工業上成熟的催化工藝作為教學內容以實施相應的教學方法。這些問題可以是現行催化工藝中各種問題的重現、演變、放大或綜合，也可以是教師根據對未來發展的預見專門設計出的催化方面的新問題。通過教師精心選擇和設計這些問題、案例和項目，并采取研究性學習方法，就能夠在學生知識的獲取、應用和創新，工程能力的培養和提高，社會能力的培養和提高以及綜合素質的養成和提升等方面發揮重要作用。

3教學內容：拓展知識視野，完善知識結構

3.1拓展知識視野，完善知識結構為了培養學生學習《工業催化》的興趣，首先在每一章節的的教學過程中，凡是教學內容涉及到的在現行化工生產中已成功工業化的催化劑體系，如催化重整，催化裂化，合成氨等催化劑，可以引導學生多查閱相關資料，了解與這些催化劑的相關的制備工藝，催化反應原理，催化反應設備，催化劑使用過程條件控制以及催化劑再生等相關的知識。這樣不但可以拓展學生的科學史知識，提高學習興趣，增加求知欲，還有利于培養學生的自學能力；而且，結合專業特點豐富課程教學內容，聯系與化工生產(化學工藝專業)及人們日常生活(應用化學專業)密切相連的催化知識，使學生主動去學習與催化相關的知識，從而理解并解決疑難問題，推動課堂教學的發展和質量的提高。豐富教學內容要求教師在備課過程中必須保證內容充實、準確、高質量。教師在準備每一堂課內容時，都必須查閱大量參考資料以確保知識的準確度，同時應從多角度、多層次綜合、全面理解和詮釋每一個知識點，并通過不懈的努力和研究形成自己的一套教學體系和教學風格。

3.2擴展前沿知識當今是個知識更新迅猛的時代，《工業催化》課程快速發展，必須與前沿科學知識緊密聯系，才能培養出跟上工業和科學技術發展步伐的新世紀卓越工程師。擴展催化技術方面的前沿知識，不但有利于提高學生的學習興趣，而且有利于培養學生的創新能力。前沿知識擴展對教師的素質有著很高的要求，這要求教師具備一定的科研素養，能有緊跟催化理論和技術發展的步伐，教師應深入學習、研究新的催化理論知識及催化技術最新發展趨勢和動態，并將這些前沿知識充實到課堂教學之中，使學生能深切感受到科學技術的飛速發展給社會發展帶來的巨大變革。例如：在《工業催化》課程中酸堿催化作為傳統催化劑在催化裂化，催化重整等已經得到廣泛應用，但課程對最前沿的酸堿倆性催化劑的介紹較少，這方面的知識，需要教師在查閱資料，將課堂內容補充完善。前沿知識的擴展，不僅需要提高教師的科研素養，還要調動學生的學習積極性。將《工業催化》課程每一章節的課余作業設置為此章節的相關前沿知識學習不失為一個理想的方法，例如在學習分子篩催化劑章節時，新型的雜原子分子篩，新型介微孔復合分子篩等催化劑是目前分子篩催化劑研究的前沿方向，教師可以布置學生課余查閱相關文獻，形成報告，制作PPT，分組匯報并討論，從而調動學生自發學習的興趣。

4考核方式：以課題綜述的形式考核

傳統的試卷考核雖然能夠直接反映學生對理論知識的掌握程度，但是試卷考核的弊端在長期的教改摸索中已經有所展露。在內容上，大部分高等學校考試內容存在“三重”、“三輕”現象，即：重知識，輕能力；重記憶，輕創新；重筆試，輕操作[5]。為了符合“卓越工程師教育培養計劃”，必須開創新型考核方式，《工業催化》作為一種理論和實踐并重的課程，以研究報告的形式考核更能反應學生對催化作用規律的理解，催化劑生產使用及再生工藝的掌握。挑選工業上常用的催化劑體系，按照學號隨機分配課題，每人針對自己的課題查閱資料，根據課上所學習的催化知識，探討該催化劑用于該催化反應時的催化原理，掌握該催化劑的制備過程，反應所需的反應器，反應條件調控，催化劑失活原理及再生條件等；撰寫研究報告。教師制定嚴格的標準進行打分。本文針對“卓越工程師培養計劃”，在《工業催化》課程體系、教學方法，教學內容以及考核方式等方面進行了一些有益的教改探索和實踐。目的是通過深化《工業催化》課程改革，培養出能夠適應目前國家工業體系發展的催化技術人才。

作者：吳妹 單位：淮陰工學院 化學工程學院 江蘇省凹土資源利用重點實驗室