新工科與專業(yè)認證化工原理實驗體系建設

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摘要:以新工科和工程教育專業(yè)認證為切入點，構建化工原理實驗教學體系，開展教學改革及人才培養(yǎng)模式的過程控制研究。通過管理制度、課程模塊、教學手段、考核評價及人才培養(yǎng)等方面的改革與實踐，以改善教學效果、提高教學質量，強化學生的工程觀點。以學生為主體，培養(yǎng)實驗技能與創(chuàng)新意識。該體系具有良好的適應性和可操作性，對提高學生分析解決問題的能力具有促進作用。

關鍵詞:化工原理實驗;新工科;專業(yè)認證

化工原理是工科大化工類專業(yè)的一門重要學科基礎課，在我校化學工程與工藝、輕化工程、制藥工程、生物工程、釀酒工程、高分子材料與工程、材料科學與工程、食品科學與工程等專業(yè)中普遍開設。化工原理是連接基礎課程到專業(yè)課程學習的橋梁，它既是學生工程觀念的啟蒙課，又為學生的專業(yè)課學習奠定基礎［1］。化工原理實驗是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生應用理論知識、組織單元操作實驗及分析解決工程問題能力的重要途徑。各高校都十分重視實驗教學在培養(yǎng)人才過程中的特殊作用，當今包括我校在內的很多高等院校已經(jīng)將化工原理實驗單獨設課。近年來，省內外相關高校對提高實驗教學質量做了一定的工作，不斷強化實驗教學環(huán)節(jié)，加大實驗室建設投入，增強對實驗教學內容和方法改革的研究與探討，提出多種改進方法，取得了一定的效果。為應對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務創(chuàng)新驅動發(fā)展等一系列國家戰(zhàn)略，教育部積極推進新工科建設［2］。開展工程教育專業(yè)認證是推進我國高校工程專業(yè)教育國際化、也是提高和保障工程教育質量的重要措施。有必要在新工科和專業(yè)認證背景下，探索和實施新化工原理實驗教學環(huán)節(jié)和評價體系，促進和提高實驗教學質量。

1實驗教學體系建設的意義

實驗教學是實施化工原理課程教學體系的三大組成部分之一。化工原理實驗是學生接觸的第一門工程類實驗課，應注重樹立學生工程觀念、提高學生動手操作能力、拓展學生創(chuàng)新品質［3］。優(yōu)化實驗教學體系，發(fā)揮實驗教學對學生知識能力的培養(yǎng)，促進化工原理實驗教學質量的提高，更好地培養(yǎng)工科類人才。開展化工原理實驗教學內容和方法的改革，有利于提高學生實驗預習自覺性、激發(fā)學生實驗操作興趣、鍛煉學生解決實際問題的能力、促進團隊協(xié)作、提高學生工程實踐和創(chuàng)新能力。在硬件條件不斷優(yōu)化升級的同時，構建具有特色的化工原理實驗教學模式、建立科學的實驗教學體系，達到改善課程教學效果和提高教學質量的目的。實驗教學中注重對學生知識面的拓寬和技能的培訓，滿足學生自主探索、自主實踐和自主創(chuàng)新的需求，在培養(yǎng)能夠適應可持續(xù)發(fā)展需要和有創(chuàng)新能力的復合型人才起到重要作用。此外，最大限度地發(fā)揮化工原理實驗平臺作為本科生研究創(chuàng)新性實驗教學基地，與當前具備“知識、能力、素質”三位一體的人才培養(yǎng)目標高度契合和一致［4］。

2實驗教學體系建設的實踐

2.1優(yōu)化實驗配置，完善實驗室管理體系

近兩年，我校經(jīng)過分期投入、逐步完善，進行化工原理實驗設備更新。目前我校每種典型單元操作實驗裝置均為8套，確保每組學生3～4人，滿足了不同專業(yè)、不同單元操作對實驗教學的需求。實驗設備體現(xiàn)操作的多樣性和新的教學模式，實驗裝置手動狀態(tài)和自動狀態(tài)相結合，操作參數(shù)既可手動調節(jié)、亦可通過計算機輸入調控;數(shù)據(jù)記錄和分析處理既可學生自己完成，亦可通過實驗配套計算機自動完成。為充分發(fā)揮實驗室的作用，便于廣大師生高效、有序進行實驗，確保實驗教學質量，在實驗教學的各個環(huán)節(jié)加強管理。針對每個綜合性實驗項目，制定專門展板，包含實驗目的、實驗原理、實驗設計要求、實驗注意事項、裝置流程圖、操作規(guī)程、安全指南。只有嚴格、科學的實驗室管理制度才能保證學生在實驗中真正學會操作技能、掌握處理工程問題的實驗方法及手段，樹立工程觀念。另外，化工原理實驗教學中學生安全意識的培養(yǎng)必須放在第一位，學生在進入實驗室前應進行安全教育和培訓。制定實驗室安全守則和管理規(guī)定，并制作成展板上墻。學生動手操作時，教師在可控范圍內對出現(xiàn)的緊急狀況進行處理，之后將其作為案例，強調實驗操作中安全意識和規(guī)范操作的必要性和重要性［5］。教學中可結合新聞報道中的社會重大安全事故實例，對實驗室滅火方法、安全事故如觸電處理方法、易燃易爆有毒有害化學品泄漏處置方法、實驗室水電門窗關閉等知識進行延伸講解。

2.2明確課程模塊，構建分層次實驗教學

我校化工原理課程覆蓋了近十個專業(yè)，不同專業(yè)對于實驗課程的重點內容與需求程度不同。針對不同專業(yè)的實驗學時及實驗內容的差異，分別制定相應的實驗課程教學模塊。同時，化工原理實驗分成三個層次:即演示與驗證型實驗、綜合型實驗和研究設計型實驗。以新工科與專業(yè)認證為導向，結合各相關專業(yè)人才培養(yǎng)目標，修改完善實驗教學大綱，規(guī)范教學內容和教學目標。對實驗教材進行全面改進和梳理，教材編排注重促進學生獨立思考。參照實驗目的、原理，實驗裝置與流程，結合實驗步驟，學生理解歸納實驗注意事項。根據(jù)需要記錄的實驗參數(shù)及組數(shù)，學生自己設計實驗數(shù)據(jù)記錄表格。特別增加了實驗總結與討論部分，結合具體的實驗現(xiàn)象和實驗中存在的問題進行總結，實驗后自己的收獲，遇到的困難及解決的方法等心得體會，對本次實驗進一步的想法以及意見和建議等。更新實驗報告格式與寫法，實驗報告分為實驗預習、實驗操作和實驗報告三大部分。實驗預習重在對實驗目的、原理、裝置、流程、步驟及注意事項的理解;實驗操作重在過程規(guī)范及數(shù)據(jù)記錄;實驗報告重在數(shù)據(jù)處理、分析討論、思考題等，重點強調培養(yǎng)學生分析討論、總結歸納的能力［6］。

2.3改革實驗教學模式和方法，強化工程觀念

傳統(tǒng)的實驗教學模式是教師將儀器設備準備就緒，學生按照實驗指導書中的實驗步驟進行實驗，然后將實驗數(shù)據(jù)結果記錄在實驗報告的表格中。實驗結束后，很多學生感到就是按照實驗指導書中的操作順序開啟了設備、開關了閥門、改變了參數(shù)、記錄了數(shù)據(jù)，對具體實驗流程，為何這樣操作及裝置設備并不了解。另一方面，在以往的實驗教學中，也只注重驗證理論教學知識，學生對實驗課程缺乏興趣，部分學生有輕視實驗課的傾向。針對化工原理實驗教學特點和目的，有必要在加強工程實踐環(huán)節(jié)的訓練中，對教學模式和內容進行改革。化工原理實驗屬于工程實驗，工程實驗既要讓學生掌握實驗過程，又要培養(yǎng)學生運用工程知識去指導實驗。在實驗教學過程中嘗試采用多種教學方式，促進學生綜合能力的培養(yǎng)，發(fā)揮實驗教學方法在實驗教學活動過程中的作用。

2.4建立多元化考評模式，科學考核評價

傳統(tǒng)的實驗考核多以學生的實驗報告為依據(jù)，這種考評方法成績來源單一，且存在抄襲現(xiàn)象，容易忽略學生的實操能力、團隊協(xié)作、創(chuàng)新能力等，未能綜合評價學生的整體情況。基于此，為了能夠客觀、全面地評價學生化工原理實驗，應改革原有考評模式，實行多元化綜合考核。實驗課的成績考核包含實驗教學的整個過程，涉及實驗預習、實驗過程中的操作表現(xiàn)、實驗報告和單元操作考核等四個環(huán)節(jié)。實驗預習成績包括實驗開始前學生預習報告的撰寫情況、回答相關實驗問題等的考核。實驗操作成績包括學生實驗過程中實驗操作的規(guī)范性、遵守實驗紀律、實驗中發(fā)現(xiàn)問題及解決問題能力等的考核。實驗報告成績包括實驗數(shù)據(jù)的真實性、對實驗結果的分析與討論、實驗成敗的分析、思考題回答等進行考核。學期末組織開展典型操作單元考核，檢驗學生實驗過程中的操作規(guī)范、團隊協(xié)作、實驗結果的記錄和處理，詳細制定操作考核評分細則。

2.5利用實驗平臺，促進人才培養(yǎng)

為推動高等學校化工類專業(yè)“新工科”建設，提高本科化工類專業(yè)核心課程教學質量，激發(fā)大學生學習積極性，每年一度的“啟航———化工工程師”全國大學生化工實驗大賽迄今已成功舉辦三屆［7］。結合近幾年全國大學生化工實驗大賽的形式，增設研究設計型實驗，培養(yǎng)學生綜合、靈活地運用各種單元操作的能力及設計和優(yōu)化工藝流程的能力。同時，通過賽事指導總結經(jīng)驗，更好地實現(xiàn)課程教學內容的應用、豐富和延伸。提高學生參與實驗研究的積極性，利用化工原理實驗平臺，促進學生更好地掌握專業(yè)知識，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力，具備專業(yè)綜合素質，成為“知識、能力、素質”三位一體人才。

3結語

在新工科和專業(yè)認證背景下，通過優(yōu)化實驗配置、明確課程模塊、改革教學模式、科學考核評價和促進人才培養(yǎng)等手段，通過對化工原理實驗教學內容、教學手段和教學形式等探索和實施，培養(yǎng)學生綜合運用理論知識、分析解決工程實際問題的能力，強化學生的工程觀點和創(chuàng)新能力，改善教學效果、提高教學質量。隨著高校實驗教學改革的深入進行，需要不斷地對化工原理實驗教學體系進行補充、完善和創(chuàng)新。化工原理實驗室硬件條件的優(yōu)化升級給實驗教學改革提供了契機，通過化工原理實驗教學體系優(yōu)化與建設，使學生能打下工程知識基礎，發(fā)揮化工原理實驗平臺在人才培養(yǎng)中的作用。

參考文獻

［1］郭曉亞，張彰，周忠華.基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的化工原理實驗教學體系的構建［J］．化學教育，2015(16):58－60.

［2］張洪杰，幸福堂，施耀斌，等.“新工科”理念下安全科學與工程多學科交叉融合人才培養(yǎng)模式構建［J］．中國冶金教育，2020(1):55－58.

［3］曾明榮，韓媛媛，趙鵬.化工原理實驗教學模式的研究與探索［J］．實驗室研究與探索，2016，35(5):221－224.

［4］劉艷，陳迪釗，歐陽躍軍，等.化工原理實驗研究型教學改革思考與探索［J］．化工高等教育，2015(6):64－66，75.

［5］劉艷，歐陽躍軍，陳迪釗，等.化工原理實驗教學中化工安全意識培養(yǎng)的探索與實踐［J］．化工高等教育，2017(4):89－91.

［6］張恒，王婷婷，丁養(yǎng)軍，等.基于化工原理實驗平臺強化學生專業(yè)能力培養(yǎng)的探索與實踐［J］．化工高等教育，2015(3):60－63，70.

［7］顧麗莉，楊勁，陽超琴，等.《化工原理》課程考核改革及實踐［J］．當代化工研究，2020(4):93－94.

作者：范明霞 胡兵 譚軍軍 單位：熊劍湖北工業(yè)大學材料與化學工程學院