李梦佳，董卫平，王琳琳

（浙江师范大学，浙江 金华 321004）

《国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见》指出受体制机制等多种因素影响，人才培养高校供给侧和企业产业需求侧在结构、质量、水平上还不能完全适应，“两张皮”问题仍然存在。深化产教融合，促进教育链、人才链与产业链、创新链有机衔接，是当前推进人力资源供给侧结构性改革的迫切要求，对新形势下全面提高教育质量具有重要意义[1-2]。

笔者主讲的《大学化学》是一门简明反映化学学科基本原理的通识课程。通过本课程的学习，使学生对化学反应的基本规律，变化过程中的能量关系以及物质组成、结构与性能的关系等有一个比较全面的认识；为学习后继课、新理论、新工艺、新技术研究奠定必要的化学基础。通过本课程的学习，学生还应了解当前化学学科发展的特点及与智能制造、交通运输领域的联系、交叉和渗透，在工程实践及日常生活中能够运用化学的观点和所学化学知识分析问题和解决问题。由此可见，《大学化学》课程应是一门校内课程学习与校外实践应用密切关联的课程。然而，现有的教学内容与方式与产业关联较小，无法满足深化产教融合、全面提升人力资源质量的要求。本文基于智能制造专业和交通运输专业通识课《大学化学》课程提出产教融合视域下的课程教学方法改革。针对理论课程与实验实践课程分别提出改革思路及具体实施方案。

1 改革思路

《大学化学》课程由理论课程教学与实验实践教学组成，课时比例为3：1，实践内容较为丰富。其中智能制造专业和机器人工程专业的《大学化学》课程的理论教学课时为24课时，实践课时为8课时。交通运输专业的理论教学课时为32课时，实践课时为16课时，参考教材为浙江大学普通化学教研组编《大学化学》和杨光瑞等编《普通化学》。围绕深化产教融合主要目标与《大学化学》课程的特点，需分别针对理论教学与实践教学进行改革。

对于理论教学，为了更好地激发学生的学习兴趣，理解每一章学习内容可用于解决何种工程以及科学问题，明白“为什么”学，在每一部分课程教学开展之前通过案例分析引出与该部分章节理论知识相关的前沿科学研究及相关技术在产业中的应用。此外，邀请企业工程师介绍与该部分理论知识相关的企业前沿技术及技术瓶颈，或组织学生参观相关企业引导学生思考。从而激发学生学习本章理论知识的兴趣，并在学习的过程中不断加深理解，思考技术瓶颈的解决方法。章节内容学习结束后，学生以小组形式讨论对本章学习内容开展之前所引出的前沿技术的理解、对现有技术的改进方法，并头脑风暴如何通过所学内容解决企业技术瓶颈。

对实践教学，首先重新合理设计实验教学大纲和实验内容，在选择和设计实验时兼顾与产业的关联性、与理论学习内容的密切相关性，并充分考虑实验的趣味性。一方面使学生通过实际操作理解大学化学理论知识在产业中的应用，一方面激发学生对解决企业相关问题的兴趣。再者，依托学院与多个高新企业间建立的党建联合体，学生的部分实践课程可在企业中开展。党建联合体通过联合企业、教工、学生，突出“三进三同工程”的特色，并从联合制定培养计划、联合进行专业实践、联合指导学生竞赛、联合完成毕业设计等多方面着手促进产教融合的发展。其中“三进三同工程”通过“教师进企业、老总进课堂、学生进车间”和“同一个课堂，师生一起进企业学习”等建立并发展与企业、科研院所的合作，注重教学科研和生产实践相结合。从而通过在企业聆听一线技术人员的讲座，参观技术研发室并与前沿科研人员交流，及参观生产车间并与一线工人交流，深入理解理论知识得到实际工程应用的过程，并思考如何解决企业面临的与化学相关的技术难题。

2 教学改革的具体实施方案

2.1 理论教学

基于上述改革思路，理论教学部分的具体实施方案按章节开展，并通过邀请企业工程师进课堂或组织学生进相关企业充分联系理论与产业实际。学院智能制造专业和交通运输专业《大学化学》课程共分4个主要部分：

（1）第一部分的主要学习内容为热化学与能源，本章在产教融合视域下的教学目标为理解能源的合理应用的长远意义与途径并有能力参与新能源的开发。针对该教学目标的实施方案如下：

首先以温室气体如二氧化碳及一氧化二氮等引起的温室气体效应与碳排放当量的概念及其导致的气候灾难为切入点，在本章教学内容开展前引导学生讨论化石能源存在的问题，对工业和生活的影响，并提出可产业化的可替代能源与普及方法。通过案例法让学生理解核裂变、核聚变、离岸风电、地热等“零碳”电力的特点、适用性和面临的挑战[3]。其中，核裂变是目前已被应用的唯一一种可一年四季不分昼夜连续提供稳定电力的“零碳”电力技术。在介绍的过程中，学生们不可避免的会想到核能的安全性。因此，继而从切尔诺内利和福岛核电站事故出发，理解核电站发电的化学原理、巨大的发电潜能并分析事故发生的化学原因，探讨核能的安全性和应用前景。此外，通过数据让学生理解电力生产和存储产生的温室气体排放量只占人类活动温室气体排放量的27%，因此实现零碳目标还需考虑生产和制造（如水泥、钢、塑料）、植物和动物的种植与养殖、交通运输、取暖和制冷这4个主要方面。基于此，在该部分教学内容结束后通过组织学生去高碳排放企业参观（如水泥厂、制钢厂、塑料生产企业等）理解生产过程中引起碳排放的环节、相关的化学反应。随后，学生以小组形式讨论如何从源头减少碳排放或在生产末端采用“碳捕获”等减小碳排放的技术面临的挑战，头脑风暴如何通过所学内容解决企业减小碳排放问题上面临的技术瓶颈。

（2）第二部分的主要学习内容为化学反应的基本原理与大气污染控制。该部分内容在产教融合视域下的教学目标为了解传统化学工业向绿色化学转变的途径。针对该教学目标的实施方案如下：

在该部分教学内容开展前引导学生讨论传统化学工业存在的问题与危害。通过习近平总书记在十九大报告中指出的“坚持人与自然和谐共生，必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策”指出践行绿色化学的重要性[4-5]。从化学能源的日益消耗，近年国际关系问题导致的能源价格不稳定等问题出发，引出新能源汽车市场热度不断攀升的现状，进而讨论新能源汽车给人们生活带来的便利，对保护环境的贡献。转而引导学生指出新能源汽车带来的污染问题，如电池的报废与处理问题[5]。指出废旧锂电池会污染周边环境，并通过环境作用到动植物及人类，造成不可忽视的负面影响。同时，合理回收废旧锂电池中存在的大量钴、铜、锂等贵重金属有利于缓解资源短缺现状，促进新能源电池的可持续发展，并减少电池对环境的污染[8]。随后，通过案例法理解使原料分子中的原子100%或接近100%地转变为产物、不产生副产物或废物，实现废物的零排放或接近零排放的“原子经济学”反应。如从废旧LiFePO4电池极片中原子经济回收Li、Fe和集流体-Al箔的方法，其中Fe的回收率为97%，Li的回收率可以达到96%[6]。通过提出问题-解决问题，引导学生思考解决新能源汽车电池污染问题的方案。

此外，依托学院与企业密切联系并建立联合培养机制的特点，在该部分教学内容的教学中期或完成课堂教学内容后邀请绿色化学企业科技人员或面临传统化学工业向绿色化学转变挑战的企业科技人员进课堂，讲授企业从传统化学工业向绿色化学转变的推动力，转变思路和举措以及带来的益处，并指出目前传统化学工业向绿色化学转变的主要科技及面临的挑战，使学生在学习的过程中不断加深理解，思考并以小组形式讨论企业面临技术瓶颈的突破方法以及本部分教学开始前提出的新能源汽车废旧电池的回收处理方法。

（3）第三部分的主要学习内容为水溶液化学，本章在产教融合视域下的教学目标为理解饮用水净化方法和各水净化方法的优缺点。针对该教学目标的实施方案如下：

通过案例分析生活饮用水的净化方法，如粗滤、混凝、消毒、离子交换、电渗析、蒸馏等。如活性炭过滤技术去污快，但容易在活性炭表面聚集细菌造成二次污染；膜过滤技术与本章将学习的溶液渗透压、渗透、反渗透的联系；家庭自来水的“氯味”与次氯酸钠消毒的广泛应用与消毒副产物对人的危害。在此基础上，了解第一代、第二代饮用水净化工艺的特点及对水质的污染（如药物法）和局限性。通过历史故事调动学生兴趣，向学生介绍20世纪末由于第一代和第二代净水技术无法有效去除饮用水中的贾第鞭毛虫和隐孢子虫而造成的饮用水污染引起的“两虫”传染病爆发。从而，引出第三代饮用水净化工艺——绿色工艺技术，如膜滤为核心的绿色净水工艺，不仅可以去除“两虫”，还可去除其他微生物和污染物[7]。此外，邀请学校所在地自来水公司技术人员进课堂讲解水源地水质情况、需要达到饮用水标准所需进行的水净化程序种类，第一代、第二代、第三代水净化工艺应用情况，并揭示目前自来水公司水净化过程存在的技术难题，启发学生思考。继而在课堂教学过程中不断通过联系饮用水净化过程引导学生加深对相关知识理解，思考水净化过程中存在问题的解决方法。章节内容学习结束后，学生以小组形式讨论对第一代、第二代及第三代水净化工艺的理解、对现有技术的改进方法，并头脑风暴如何通过所学内容解决自来水净化过程中遇到的技术瓶颈。

（4）第四部分的主要学习内容为电化学与金属腐蚀。该部分内容在产教融合视域下的教学目标为了解新能源汽车的电池技术和工业金属腐蚀发生的原理及防护方法。针对该教学目标的实施方案如下：

在该部分内容教学开始前，通过国务院颁发的《2030年前碳达峰行动方案》及“十四五”规划中碳达峰、碳中和污染防治目标引出电力生产与存储、生产制造、植物种植与动物养殖、交通运输等四种人类活动是引起温室气体排放的主要原因。同时，清洁能源及电力的使用有助于各类活动碳排放量的降低。进而引导学生讨论生产生活中常见的清洁能源应用，并引出新能源汽车的电池技术。同时，在该部分课堂教学工程中，邀请科研团队中研究Li离子电池和固体燃料电池的老师进课堂概述Li离子电池和固体燃料电池的结构、工作原理、性能特点与优缺点。固体燃料电池可以通过电化学反应将燃料（氢气、天然气、煤气）和氧化剂（氧气）中的化学能直接转变为电能，是一种高效、清洁的绿色能源技术。其中固体氧化物燃料电池对学生来说是一个很新的概念，可有助于帮助学生建立学习电化学的兴趣。随后，介绍Li离子电池和固体燃料电池的产业应用现状，面临的问题，进而引出电池领域的前沿研究技术，引发学生的学习兴趣[8]。在该部分内容的教学过程中不断将学习内容与讲座内容进行联系，使学生加深对相关知识的理解，促进理论联系实际。此外，在该部分内容学习完成后，引出阴极保护法防止金属腐蚀的方法及应用场景，如牺牲阳极保护法和外加电流法。通过案例法理解阴极保护法在提升埋地燃气输送钢制管道、电力电缆保护中的应用。深入理解背后的电化学腐蚀原理[9-11]。

2.2 实践教学

针对实践教学，围绕“产教融合”视域下的课程教学，重新合理设计实验内容，使课程知识与产业密切衔接。此外，邀请专家带学生现场参观实验室，学习采用电镀法、微弧氧化法进行金属防护的前沿科学研究及相关技术在产业中的应用。在燃料电池与电力系统方面，通过进科研实验室了解固体氧化物燃料电池将化学能直接转变为电能的方法及应用。另一方面，与企业共同设计实践课程，通过在企业聆听讲座、参观技术研发室和生产车间等方式，使学生深入理解理论知识得到实际工程应用的过程，并思考如何解决企业面临的与化学相关的技术难题。

图1 学生在工学院化学实验室开展实验

除常规实验内容外，还邀请了专家在实验室现场做讲座（见图2），概述Li离子电池和固体燃料电池的结构、工作原理、性能特点与优缺点。固体燃料电池可以通过电化学反应将燃料（氢气）和氧化剂（氧气）中的化学能直接转变为电能，是一种高效、清洁的绿色能源技术。其中固体氧化物燃料电池对学生来说是一个很新的概念，可有助于帮助学生建立学习电化学的兴趣。随后，介绍Li离子电池和固体燃料电池的产业应用现状，面临的问题，进而引出电池领域的前沿研究技术，引发学生思考。此外，还邀请电化学金属防护专家带学生参观了实验室（见图3），讲解了与电化学相关的金属表面防护涂层的制备和材料腐蚀、摩擦磨损性能研究以及功能陶瓷薄膜材料的制备和性能研究相关的科研设备，讨论阴极保护法防止金属腐蚀的方法及应用场景。

图2 专家在实验室现场与学生讨论燃料电池产业应用现状、瓶颈和前景

图3 专家在实验室现场与学生讨论金属防护产业应用现状、瓶颈和前景

3 结语

笔者提出的产教融合视域下《大学化学》课程的教学改革方法顺应“产教融合”的理念，可提高行业企业参与学校课程教学的程度，实践校企协同育人。通过探讨与理论知识相关的前沿科学研究与相关技术在产业中的应用及技术瓶颈，引导学生思考，激发学生学习兴趣，思考技术瓶颈的解决方法。通过实验教学大纲和实验内容的合理设计，使学生通过实际操作加深理解大学化学知识在产业中的应用。激发学生学习理论知识的兴趣，在学习的过程中不断加深理解，主动思考产业面临技术瓶颈的解决方法。此外，通过在企业聆听一线技术人员的讲座，参观技术研发室与前沿科研人员交流，及参观生产车间与一线工人交流等方式，深入理解理论知识得到实际工程应用的过程，进而探索大学化学实验在企业中开展的教学效果。