化工原理實驗教學改革對學生綜合素質和創新能力培養的實踐與研究

張 翔，孫懷宇，王明艷，孫 威

(沈陽化工大學 化學工程學院， 遼寧 沈陽 110142)

2015年10月國務院印發的《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》中將培養拔尖創新人才和提升科學研究水平作為重要建設任務，突出人才培養的核心地位,著力培養具有歷史使命感和社會責任心、富有創新精神和實踐能力的各類創新型、應用型、復合型優秀人才[1]。加強創新創業教育，大力推進個性化培養，全面提升學生的綜合素質、國際視野、科學精神和創業意識、創造能力。在高等教育大眾化的背景下，高素質應用型人才需求增加，應用型人才的培養已成為地方高校人才培養的核心[2]。培養大學生科研創新能力，已成為大學教育的首要任務、重中之重。實驗室作為實驗教學、科學研究和技術開發的重要基地，是進行創新型人才培養的基本場所。

化工原理實驗是以工業生產工藝為主線，培養學生工程實踐能力的化工專業基礎課程。結合我校實際，通過化工原理實驗教學改革，對學生綜合素質和創新能力培養進行了實踐研究。

1 化工原理實驗課的地位與特點

化工原理實驗在化工及相關專業教學中的地位是不容忽視的，它承擔著很繁重的任務，是在學習化工專業基礎課—化工原理課程的基礎上，為進一步了解和理解比較典型的已被廣泛應用的化工過程與設備的原理和操作，提供一個理論聯系實際的機會。實際運用所學的理論知識去解決實際所遇到的各種問題，學習在化工領域內如何通過實驗獲得新的知識和信息，進行化工實驗基本技能的訓練。學習化工實驗的基本方法和測量技術，培養從事化工、輕工、環境工程、制藥工程及生物化工等學科實驗研究的能力；培養發現問題、分析問題和解決問題的能力；培養科學的思維方法、科學態度和科學作風。即培養學生綜合素質和創新精神。

化工原理實驗課的特點：一是，強調實踐性，突出工程概念，要求驗證化工原理課程中最基本的理論與培養學生掌握實驗研究方法，提高分析問題，解決問題的能力相結合，驗證性實驗與綜合性、設計性實驗相結合，訓練獨立思考、綜合分析處理問題的能力。傳統的與近代的實驗方法、測試手段及數據處理技術相結合，當前的和發展的相結合。將完成基本教學與因材施教、拓寬實驗教學內容和方法，培養創新能力相結合，引入化工新技術與化工行業熱點研究的內容相結合，以適應新形勢；二是，將能力和素質培養貫穿于實驗課的全過程，不附屬于某一門理論課，不以印證和學好某一門理論課為主要目的，而以培養高等化工科技人才應具有的一些能力和素質為主要目的，如實驗方案設計能力，處理實驗數據能力，對實驗數據進行優化和分析的能力，培養學生對實驗工作嚴肅認真的科學作風及良好的習慣等。

2 完善實驗裝置，培養學生理論與實踐相結合的能力

完善的實驗裝置不但為學生實驗拓展了空間，而且為相應的實驗教學改革提供了必要的硬件條件。我們的實驗裝置配備不但要適應化工及相關學科實踐教學的要求，適應對學生人才培養目標的要求，還要緊密結合現代化工業生產的實際情況，采用新技術，新工藝。我們已經逐步淘汰了部分老舊裝置，改造升級了部分舊裝置，研制引進了新的演示型、驗證型、研究型、綜合設計型實驗裝置，并將數據采集傳感器技術和計算機在線采集和處理數據技術引入到實驗中，提高了實驗質量和實驗效率。我們現有的實驗裝置從內容上已經包涵了化工原理相關的所有典型的單元操作，從實驗類型上包括了驗證型、研究型、綜合設計型實驗。

為了使學生將理論與工程實際更好地結合起來，除了到工廠進行生產實習外，還應該合理利用校內已有的資源，對學生進行指導，于是我們利用部分老師的科研裝置對學生進行開放，開設中試放大實驗，指導，強化學生從理論、實驗到生產實踐性的認識。

3 完善實驗課程設置，培養學生專業綜合素養

化工類人才的培養應本著知識、技能和素質三位一體的人才培養模式的原則來進行[3]。從教學的角度出發，該模式重視理論教學的基礎性地位，強調課程體系的整體優化；重視實踐教學的載體地位，強化學生實踐能力的培養；重視第二課堂教學的拓展地位，為學生個性的發展和創新精神及專業綜合素養的培養提供良好的教學環境和多規格的人才培養模式，適應社會及科學技術發展對人才的需求。

合理完善的實驗課程設置將為學生專業綜合素質的培養提供了良好的條件，我們化工原理實驗課程設置遵循如下原則：

(1)滿足新世紀化學工程與工藝、環境工程、應用化學、生物工程、制藥工程、安全工程及化工自動化、化工過程控制工程等專業的培養目標要求及有利于學生綜合素質和創新能力的培養。對化工原理實驗課進一步拓寬加深，豐富內涵、引入新思想、新技術，增設綜合設計型和新技術實驗；

(2)強化CAI化工原理實驗課輔助教學系統及相關軟件開發，并安排學生在做好相關實驗計算機仿真的基礎上去進行實際操作；

(3)根據不同專業的要求，將實驗分為必做和選做。

實驗課程設置包括：演示實驗，基礎實驗，綜合設計型實驗，新技術實驗，計算機仿真實驗，中試放大實驗。

4 開展綜合設計型實驗及開放實驗，培養學生創新能力

傳統的化工原理實驗，很多是局限于驗證原理、單純掌握操作技術以及依附于理論課程進行的，這樣的實驗會給學生一種錯覺，這種單一性、驗證性，極不利于培養學生的創新能力[4]。我們為此進行了大量考察研究，申請并得到了學校教改基金的資助，開發了綜合設計型實驗，另外還依托新技術實驗開展開放實驗。

在實驗實施過程中，重點抓對學生科學實驗能力的訓練，發揮他們在綜合設計型實驗和開放實驗中的主體地位，通過啟發和引導，鍛煉學生自己動腦思考、動手操作、動筆計算的邏輯性和獨立工作能力。這兩種實驗模式通過實驗對學生進行實驗思路、實驗設計、實驗技能、實驗數據處理以及觀察問題、發現問題、解決問題能力的全面訓練，培養了學生的綜合素質和創新能力。

5 結語

(1)為了培養學生綜合素質和創新能力，我們在化工原理實驗教學上進行了改革探索，完善實驗裝置，完善實驗課程設置，開展綜合設計型實驗和開放型實驗。此外為了適應新時代化工科技發展的要求，應盡快地將化學、化工知識與計算機技術緊密結合起來，我們還在完成單元操作的同時增設計算機數據采集實驗、計算機過程控制實驗和計算機模擬仿真實驗的教學內容。這種將傳統的在實驗室內進行的“物理”(實物)實驗與計算機模擬仿真實驗系統協調地結合(或配合)可以擴展實驗內容、節省實驗時間、提高綜合素質和工作效率，而且對提高創造性和動手能力都是十分有利的[5]。

(2)我們在化工原理實驗教學實踐中圍繞綜合素質和創新能力的培養而進行的實踐探索，提高了教學質量，學生的綜合能力得到了鍛煉，實驗技能得到了提高，處理問題的綜合能力得以加強，實驗教學效果良好，但是在實踐中我們也體會到，這種教育模式的探索對教師的素質和專業水平也提出了更高的要求，教師的使命感、責任心、扎實的基礎理論、開闊的知識視野，豐富的想象力和創造激情等，都是學生綜合素質和創新能力培養效果的重要因素[6]。

如何適應時代需求，適應現代化學工業全面可持續發展的需求，培養出新世紀高素質、厚基礎、創新型的化工及相關專業人才，任重道遠。

參考文獻

[1]劉曉丹,宋禎彥,李 平,等. 以高校重點實驗室為依托 培養大學生科研創新能力[J].教育教學論壇,2017,33(8):96-97.

[2]居繼清,張 華. 實踐育人視閾下地方高校應用型人才培養路徑探究[J]. 社科縱橫, 2013, 28(8):156-159.

[3] 曹 陽.化工類人才培養模式及化工原理課程教改探討[J].化工高等教育,2007(2):59-65.

[4] 俞 路.化工原理綜合實驗教學改革與實踐[J].化工高等教育,2005(4):106-108.

[5] 馮亞云.化工基礎實驗[M].北京:化學工業出版社,2000:1-2.

[6] 李定華.以素質教育為中心開展化工基礎實驗教學[J].首都師范大學學報(自然科學版),2004(25):10-13.