以工程教育專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)

俞路+潘艷秋+吳雪梅

摘要：本文以工程教育專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向，在化工原理實驗教學(xué)過程中將工程觀念貫穿于實驗預(yù)習(xí)、實驗授課、實驗操作以及實驗結(jié)果討論等四個實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，依托典型化工單元設(shè)備的操作，滲透工程概念與意識，在實踐教學(xué)中注重學(xué)生工程思維模式和團隊協(xié)作精神，目的在于培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力與創(chuàng)新思維，提高學(xué)生專業(yè)技術(shù)素質(zhì)，推進(jìn)我校卓越工程師培養(yǎng)計劃的實施。

關(guān)鍵詞：工程教育專業(yè)認(rèn)證;化工原理實驗教學(xué);工程素質(zhì)培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）42-0196-02

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。在我國工程教育專業(yè)認(rèn)證是由專門職業(yè)或行業(yè)協(xié)會（聯(lián)合會）、學(xué)會會同該領(lǐng)域的教育工作者和相關(guān)行業(yè)企業(yè)專家一起進(jìn)行的，針對高等教育本科工程類專業(yè)開展的一種合格評價。我國開展工程教育專業(yè)認(rèn)證的目的是：（1）構(gòu)建工程教育的質(zhì)量監(jiān)控體系，推進(jìn)工程教育改革;（2）建立與工程師制度相銜接的工程教育專業(yè)認(rèn)證體系，促進(jìn)工程教育與工業(yè)界的聯(lián)系，增強工程教育人才對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性;（3）促進(jìn)中國工程教育的國際互認(rèn)，提升我國工程技術(shù)人才的國際競爭力。在這個大背景下我校化工原理實驗課程在教學(xué)實踐中始終注重工程思維與工程意識的培養(yǎng)，提高學(xué)生分析與解決工程實際問題的能力。作為我校化學(xué)工程與工藝、精細(xì)化工、催化工程、高分子化工、環(huán)境工程、生物工程以及應(yīng)用化學(xué)等相關(guān)學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程與其他基礎(chǔ)課程實驗存在本質(zhì)的不同，具有典型的工程特點，學(xué)生在實際操作過程中往往會遇到不同類型的工程實際問題，因此我們應(yīng)該有效利用該課程的特點與優(yōu)勢培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新意識[1]。以化學(xué)工程與工藝工程教育專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向，將工程觀念滲入到實驗預(yù)習(xí)、實驗授課、實驗操作以及實驗結(jié)果討論等環(huán)節(jié)中，從而提高學(xué)生的動手能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)，增強與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相適應(yīng)。

一、實驗預(yù)習(xí)中滲透工程意識

在學(xué)校的支持下我校化工原理實驗室設(shè)備經(jīng)過多次升級改造，目前能夠開設(shè)八個單元操作實驗和兩個創(chuàng)新實驗，同時我們還自主研發(fā)了實驗仿真教學(xué)平臺用于教學(xué)研究，提供了多層次、多方位的實驗教學(xué)手段，為工程教育專業(yè)模式的實施提供了硬件保障。化工原理與實驗作為省精品課程擁有優(yōu)秀的教學(xué)團隊，任課教師全部具有博士學(xué)位，并且多年與化工企業(yè)聯(lián)合承擔(dān)重大項目實施，具備豐富的工程經(jīng)驗，這些都為我校高素質(zhì)化工卓越工程師的培養(yǎng)打下了堅實的基礎(chǔ)。實驗預(yù)習(xí)中創(chuàng)新地增設(shè)獨立授課環(huán)節(jié)，利用多媒體技術(shù)形象展示宏觀設(shè)備內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)，演示單元操作的工藝過程，展示微觀傳遞過程原理。化工原理實驗作為理論課的重要實踐環(huán)節(jié)，面對的是各個單元操作的共性問題，具有極強的工程背景，尤其是對于那些能夠進(jìn)行多種工況條件下操作的綜合實驗裝置，可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性參與實驗方案設(shè)計、工藝流程裝配以及實驗結(jié)果的對比分析，通過多媒體手段對不同裝置復(fù)雜工況的模擬展示，可以讓學(xué)生立刻直觀化地感知到本課程與基礎(chǔ)課程本質(zhì)的不同，成功地在學(xué)生腦海中植入大工程觀念。學(xué)生在進(jìn)入實驗室之前需先寫好預(yù)習(xí)報告，即了解本次實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒灩に嚵鞒毯蛯嶒灢僮鞑襟E，在此常規(guī)基礎(chǔ)要求之上，針對每個實驗教師提前布置一些預(yù)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生帶著任務(wù)通過查閱文獻(xiàn)收集本實驗的相關(guān)信息，弄清楚實驗裝置中各個設(shè)備在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的主要用途和常規(guī)操作方法。如流體阻力實驗中會用到離心泵、轉(zhuǎn)子流量計等設(shè)備和儀表。讓學(xué)生通過預(yù)習(xí)了解離心泵在工業(yè)生產(chǎn)中的主要分類與用途，教學(xué)實驗出于安全考慮只用清水泵，學(xué)生通過文獻(xiàn)的查閱可以了解其他類型泵的用途;化工原理課程主要介紹三種流量計：轉(zhuǎn)子流量計、文丘里流量計和孔板流量計，學(xué)生查閱文獻(xiàn)后可以清楚地了解三種流量計的構(gòu)造、工作原理及在工業(yè)中的用途，查閱文獻(xiàn)使學(xué)生在進(jìn)入實驗室之前自然地滲透了工程意識，拓展了工程實踐知識。在實驗課程教學(xué)前，實驗室對學(xué)生開放，學(xué)生可以了解實驗設(shè)備工藝流程、操作方法及主要控制參數(shù)。還可以利用仿真教學(xué)平臺，模擬啟動實驗裝置，監(jiān)控并調(diào)節(jié)實驗的溫度、流量、壓力及組成，處理實驗過程中異常現(xiàn)象，對于實驗結(jié)果進(jìn)行對比，培養(yǎng)學(xué)生實際的工程意識。

二、實驗授課中建立工程觀念

出于對課程任務(wù)銜接的考慮，我校化工原理理論教學(xué)通常先進(jìn)行各單元操作原理的講授，最后再集中介紹各單元設(shè)備。由于實驗教學(xué)與理論教學(xué)是同時進(jìn)行的，這樣就出現(xiàn)了學(xué)生對于設(shè)備的認(rèn)知比較陌生，表現(xiàn)出“重原理、輕設(shè)備”的現(xiàn)象，缺乏對各單元操作之間的有機聯(lián)系，從而導(dǎo)致理論與實踐脫節(jié)，思維中樹立不起來“工程觀念”[2]。為了建立學(xué)生的工程觀念，我們在實驗教學(xué)中倡導(dǎo)以學(xué)生為主體，教師以引導(dǎo)提問的方式進(jìn)行實驗的講解。化工原理實驗過程中，學(xué)生思維模式比較單一，常規(guī)性地只關(guān)注某一單元操作設(shè)備的原理、操作方法及實驗結(jié)果驗證，忽略了解整個裝置的工藝流程，缺乏對不同實驗方案的嘗試和操作參數(shù)優(yōu)化的觀念，更不會考慮裝置運行的可行性、經(jīng)濟性及環(huán)保等工程實際問題。因而教師在進(jìn)行授課過程中要有意識地滲透工程觀念，結(jié)合實驗裝置提出相關(guān)的工程概念與學(xué)生進(jìn)行互動式討論。如在精餾綜合實驗中讓學(xué)生明確板式塔與填料塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在的差異，各自適用于何種物系的過程分離，以及分離效率的比較;同時還可以提出以下工程實際問題：工業(yè)上采用精餾手段為何得不到100%純度的乙醇？如果采用反應(yīng)精餾、萃取精餾、膜分離等方法是否可以得到100%純度的乙醇？并詳盡比較這幾種單元操作的優(yōu)缺點。實驗講解過程中，還可以利用仿真教學(xué)平臺模擬精餾塔出現(xiàn)漏液、液泛等非正常操作現(xiàn)象、各種極限工況及如何進(jìn)行操作調(diào)整等工程實踐問題，擬補出于安全考慮而不能進(jìn)行的實際工況中出現(xiàn)的非常規(guī)狀況的操作。在進(jìn)行離心泵特性曲線測定實驗時，學(xué)生通過理論課教學(xué)對“氣縛”和“汽蝕”兩種概念有大致的了解，但兩者在工程實踐過程中的區(qū)別和危害究竟如何，在學(xué)生的腦海中并不清晰。在實驗講解過程中，我們展示工程實踐過程中汽蝕后離心泵被腐蝕的葉片，利用仿真教學(xué)平臺演示氣縛操作現(xiàn)象，使學(xué)生對這兩個工程概念重新認(rèn)識，強化了工程觀念。實踐證明，實驗授課中注重建立工程觀念能夠培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜化工過程動態(tài)運行的綜合分析和決策能力，深刻體會工程學(xué)科的研究方法，從而積累工程經(jīng)驗。endprint

三、實驗操作中體會工程觀念

我校化工原理實驗室的設(shè)備經(jīng)過升級改造之后，絕大部分裝置能夠完成多個實驗任務(wù)，具備綜合性、設(shè)計性和研究型的特點。學(xué)生來到實驗室后，面對一套多功能的實驗裝置需要2～3人組成一個小組來進(jìn)行實驗，每一個小組成員都是工程實驗的實踐者和探索者，必須具備團隊協(xié)作精神，共同探討實驗方案，在實驗方案的實施過程中要及時捕捉工程實踐問題，進(jìn)行結(jié)果的匯總和分析，進(jìn)一步嘗試相應(yīng)的操作方法解決實際問題。教師在巡視過程中仔細(xì)觀察學(xué)生的操作情況，及時發(fā)現(xiàn)工程實踐問題，適時提出存在的問題，引發(fā)學(xué)生對問題的思考并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論分析做出正確的判斷，在此基礎(chǔ)上執(zhí)行相關(guān)操作解決出現(xiàn)的問題。例如在傳熱綜合實驗過程中，由于鼓風(fēng)機的連續(xù)轉(zhuǎn)動做功會使管路入口處空氣的溫度逐漸升高，在實驗過程中讓學(xué)生通過觀察溫度計注意到這個問題，針對這一問題讓學(xué)生踴躍提出解決的方法，開啟學(xué)生解決工程實際問題的思路，開拓學(xué)生工程思維模式;工業(yè)上用于加熱的蒸汽內(nèi)會含有不凝性的氣體，如果不進(jìn)行排放會出現(xiàn)什么問題？如何在實際操作中解決此類問題？在板框過濾機實驗中為何會出現(xiàn)濾液流不出的現(xiàn)象？它與板框的擺放順序，以及流道的對應(yīng)有何關(guān)系？通過以上問題的提出，學(xué)生可以主動把從理論課程學(xué)到的知識應(yīng)用于實際碰到的工程問題的分析，在理論指導(dǎo)下完成相關(guān)問題的操作，將理論與實踐聯(lián)系起來，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時體會工程的觀念。

四、實驗結(jié)果討論中反饋工程意識

實驗結(jié)束之后，指導(dǎo)教師組織學(xué)生將實驗操作中出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果進(jìn)行分析討論，讓學(xué)生各抒己見，在聽取學(xué)生分析意見的同時提出工程問題引導(dǎo)學(xué)生思考。實驗報告中要求學(xué)生寫出一組數(shù)據(jù)處理的詳盡過程，匯總?cè)繙y試數(shù)據(jù)結(jié)果做出對應(yīng)的趨勢圖，與工程經(jīng)驗值進(jìn)行對比，判斷數(shù)據(jù)的可靠性，查找實驗中存在誤差的原因，并對實驗裝置的設(shè)計、儀器儀表的控制與調(diào)節(jié)手段等提出自己的意見和想法。通過對實驗結(jié)果討論的系統(tǒng)化整理，學(xué)生學(xué)會用工程的觀點思考問題[3]，掌握工程實際操作中的規(guī)律，工程意識得到全方位加強。提升我國工程技術(shù)人才的國際競爭力是工程教育專業(yè)認(rèn)證的主要目的之一，培養(yǎng)符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求的優(yōu)秀工程技術(shù)人才是我國教育改革關(guān)鍵所在[4]。立足現(xiàn)有實驗條件，在化工原理實驗教學(xué)過程中，我校始終秉持以培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力作為實驗教學(xué)的首要任務(wù)，在重視理論教學(xué)的基礎(chǔ)之上，將工程素質(zhì)培養(yǎng)模式貫穿于實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，推進(jìn)我校化工原理實驗教學(xué)改革新突破。

參考文獻(xiàn)：

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