基于工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系探索

【摘 要】本文針對化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的現(xiàn)狀及存在的問題，從“四層次五模塊”的實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的選取、實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源庫的建設(shè)、突出實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)過程并重的多元化實(shí)驗(yàn)考核評價體系的建立及創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式等方面探索構(gòu)建化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)新體系，以提高化工類專業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】工程實(shí)踐能力 創(chuàng)新能力 化工類專業(yè) 實(shí)踐教學(xué)體系

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）03C-0150-03

工程實(shí)踐能力培養(yǎng)是工科教育的重要內(nèi)容。《中華人民共和國高等教育法》明確規(guī)定：高等教育的根本任務(wù)是“培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級專門人才”。《面向21世紀(jì)高等工程教育教學(xué)方案內(nèi)容和課程體系改革計(jì)劃》也明確指出：高等教育的目標(biāo)中也要使大學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力有較大的提高。

隨著“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的推進(jìn)，社會需要越來越多的具有工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，如何培養(yǎng)具有現(xiàn)場工程師素質(zhì)和創(chuàng)新能力的大學(xué)生，已成為廣泛關(guān)注的問題。化工類專業(yè)覆蓋了有機(jī)化工、無機(jī)化工、化學(xué)工程、工業(yè)化學(xué)、石油化工、煤化工、精細(xì)化工等多個傳統(tǒng)專業(yè)，是廣西的“14+10”千億產(chǎn)業(yè)之一，預(yù)計(jì)到2020年，化工專業(yè)人才需求將達(dá)到5萬人。因此，推動和完善注重工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的化工類專業(yè)課程體系建設(shè)，全面提高化工類專業(yè)學(xué)生現(xiàn)場工程師素質(zhì)和創(chuàng)新能力是教學(xué)改革的趨勢。而化工類專業(yè)是實(shí)踐性很強(qiáng)的工科專業(yè)，實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力高素質(zhì)工程技術(shù)人才的重要途徑之一。

一、化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀

當(dāng)前地方高校化工類專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)中存在以下問題：

（一）實(shí)踐教學(xué)資源匱乏、教學(xué)內(nèi)容陳舊、系統(tǒng)性、層次性不夠。化工類專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)，不是簡單地把學(xué)生帶進(jìn)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，做幾個驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。真正的化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)，是學(xué)生在經(jīng)歷了系統(tǒng)的基礎(chǔ)能力、綜合運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力訓(xùn)練以后再深入化工廠，親身體驗(yàn)一個工廠的全套生產(chǎn)過程，真正得到能力的升華，達(dá)到實(shí)踐教學(xué)提升能力的目的。目前大多數(shù)院校依然是用基礎(chǔ)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)代替實(shí)踐教學(xué)，沒能整合教學(xué)內(nèi)容，分出層次，哪些歸到基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分，哪些歸到專業(yè)綜合能力部分，哪些用來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，沒有一定的系統(tǒng)性，層次性。

（二）教學(xué)模式、教學(xué)手段和教學(xué)方法單一。目前，很多高校化工類專業(yè)的教學(xué)模式依然是教師上課先講實(shí)驗(yàn)原理、再講實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)，然后學(xué)生就照著實(shí)驗(yàn)步驟機(jī)械的操作，做出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后完成實(shí)驗(yàn)報告。這種模式在基礎(chǔ)能力訓(xùn)練階段沒有問題，但隨著學(xué)習(xí)的深入，如果依然是如此單一的教學(xué)模式，必將大大限制學(xué)生的綜合能力提升和創(chuàng)新思維的形成，按部就班按著步驟操作，變成機(jī)械的操作工。

（三）缺乏實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的管理體制和績效評價體系。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的管理體制和績效評價體系是目前很多高校最為薄弱的環(huán)節(jié)，教師對學(xué)生實(shí)踐教學(xué)效果的評價往往只是看學(xué)生交上來的實(shí)踐報告，至于這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不是他獨(dú)立完成的或者在完成的過程中出現(xiàn)了哪些問題以及完成這個結(jié)果的用時多長等，都沒有很好地監(jiān)控到。這讓學(xué)生以為實(shí)驗(yàn)不必認(rèn)真做，只要實(shí)驗(yàn)報告寫得好就行了，嚴(yán)重地限制了學(xué)生實(shí)踐能力的提升。

因此，以注重工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力人才培養(yǎng)模式為導(dǎo)向，借鑒國外及國內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)大學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法和經(jīng)驗(yàn)，對化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行改革，不僅有助于現(xiàn)場工程師素質(zhì)人才的培養(yǎng)，為化工行業(yè)培養(yǎng)高層次人才，更好地服務(wù)地區(qū)經(jīng)濟(jì)，還可為工科類專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系改革提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

二、基于工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

針對當(dāng)前高校化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的不足，可以從以下幾個方面來構(gòu)建適應(yīng)社會發(fā)展需要的化工類實(shí)踐教學(xué)體系，提高化工類專業(yè)畢業(yè)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

（一）構(gòu)建“四層次五模塊”的實(shí)踐教學(xué)體系。當(dāng)前高校化工類實(shí)踐普遍的還是按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式，四大基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)都是緊跟課本，相互之間的接續(xù)性不足或者重復(fù)開設(shè)，比如化學(xué)平衡常數(shù)的測定，在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有開設(shè)，在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中也有開設(shè)，相互之間存在重復(fù)。再者，四大基礎(chǔ)化學(xué)往往是分布在不同的學(xué)期開設(shè)，本來相互聯(lián)系比較緊密的實(shí)驗(yàn)之間由于時間比較久遠(yuǎn)學(xué)生往往不能貫通起來，接續(xù)性差。基于此，打破傳統(tǒng)的化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，大膽整合，把無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、儀器分析、化工原理等課程中的部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)整合成專業(yè)基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)部分，形成第一層次；將化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、精細(xì)化工工藝學(xué)、精細(xì)有機(jī)合成等專業(yè)核心課程中的實(shí)驗(yàn)與前述課程中的專業(yè)實(shí)驗(yàn)整合成綜合運(yùn)用型實(shí)驗(yàn)部分，形成第二層次；將課程論文、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）、教師的科研課題、技能競賽實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、學(xué)生自主科技立項(xiàng)課題等整合成創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)部分，形成第三層次；將虛擬仿真模擬實(shí)訓(xùn)、跟崗實(shí)習(xí)、頂崗實(shí)習(xí)整合成生產(chǎn)實(shí)踐模塊，構(gòu)成第四層次。同時又將四個層次分成五個模塊，實(shí)行分層遞進(jìn)教學(xué)、模塊項(xiàng)目化教學(xué)（見表1），從而形成與理論教學(xué)完美配合的化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)新體系，實(shí)踐課時的比例達(dá)50%以上。實(shí)驗(yàn)教學(xué)形成了由淺入深、循序漸進(jìn)，由基礎(chǔ)到前沿，由接受知識到培養(yǎng)能力的逐級提高的過程。

（二）選定注重工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。實(shí)踐教學(xué)體系確定之后，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的選取是關(guān)鍵，可以從以下幾個方面優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。

1.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。將原有的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重組，刪除重復(fù)的部分，并按照認(rèn)知的順序編排，一步一步加深，節(jié)約實(shí)驗(yàn)課時的同時有針對性地提高學(xué)生的基本操作技能及處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和編寫實(shí)驗(yàn)報告的能力。

2.綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)提高了基本操作技能及分析、處理問題能力的基礎(chǔ)上，開展綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多來源于專業(yè)核心課程、教師研究生期間做過的科研課題、地方企業(yè)生產(chǎn)過程中的典型工藝等。以某一產(chǎn)品或某一技術(shù)工藝為目標(biāo)，從“項(xiàng)目分析→原料→預(yù)處理→化學(xué)反應(yīng)→精餾分析→產(chǎn)品分析測試+過程設(shè)計(jì)+商業(yè)計(jì)劃”來設(shè)計(jì)、重組、優(yōu)化綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密結(jié)合，環(huán)環(huán)相扣，單獨(dú)的每一個步驟都是一個獨(dú)立的專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，連接起來就是一個完整的產(chǎn)品開發(fā)過程，培養(yǎng)學(xué)生的整體思維和綜合實(shí)踐能力。

3.創(chuàng)新開放性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包含教師在研的科研課題、化工行業(yè)生產(chǎn)過程中遇到的問題、“挑戰(zhàn)杯”等技能競賽、大學(xué)生科技自主立項(xiàng)和畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）等。在開展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過程中，引入研究生培養(yǎng)的理念，使學(xué)生經(jīng)歷項(xiàng)目選題立項(xiàng)、查找文獻(xiàn)收集相關(guān)研究資料、開題、進(jìn)行研究（包括測試、分析）、整理數(shù)據(jù)及撰寫論文的完整訓(xùn)練過程，完成獨(dú)立研究和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。同時，提高學(xué)生外文閱讀能力及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，體現(xiàn)工科學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，使其獲得工程師的基本訓(xùn)練。

4.校內(nèi)實(shí)訓(xùn)。桂林理工大學(xué)南寧分校擁有自治區(qū)級冶金化工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，借助于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，可以開展如氧化鋁生產(chǎn)、合成氨、甲醇的合成與精制、多釜串聯(lián)反應(yīng)器返混的測定等涉及復(fù)雜、高危險、高污染、教學(xué)過程難開展的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，很好地彌補(bǔ)了真實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，完善學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)。另外，由于是電腦仿真模擬，所以學(xué)生可以反復(fù)操作練習(xí)，直到完全熟練為止，學(xué)有余力的學(xué)生還可以開發(fā)不同的工況故障來進(jìn)行模擬處理，增強(qiáng)了對生產(chǎn)實(shí)際的應(yīng)對能力，同時還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

5.校外實(shí)習(xí)。校外實(shí)習(xí)是“四層次五模塊”實(shí)踐教學(xué)體系的閉環(huán)，所有技能的學(xué)習(xí)都要得到實(shí)際生產(chǎn)的檢驗(yàn)。校外實(shí)習(xí)基地的選取緊貼地方行業(yè)特色，如廣西是有色金屬之鄉(xiāng)，可以選取中國鋁業(yè)廣西分公司、廣西南方有色金屬集團(tuán)等知名企業(yè)作為固定的實(shí)習(xí)基地，在大企業(yè)鍛煉過的學(xué)生見多識廣，工程實(shí)踐能力強(qiáng)，為以后畢業(yè)生的就業(yè)打好基礎(chǔ)；同時，運(yùn)行“理論課知識培訓(xùn)→生產(chǎn)實(shí)習(xí)→專業(yè)課學(xué)習(xí)”校外實(shí)習(xí)教學(xué)模式：學(xué)生在進(jìn)行校外實(shí)習(xí)之前，先對其進(jìn)行基本理論知識的培訓(xùn)，同時利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺熟練掌握現(xiàn)場工藝，帶著儲備及問題下工廠實(shí)地實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)后再回到學(xué)校學(xué)習(xí)專業(yè)課程，進(jìn)一步和現(xiàn)場實(shí)習(xí)對照，從而將理論和現(xiàn)場工藝有機(jī)結(jié)合起來，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到較為理想的教學(xué)效果。

（三）建設(shè)化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源庫。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺，整合實(shí)驗(yàn)課程的課程標(biāo)準(zhǔn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、微課、多媒體課件、實(shí)驗(yàn)操作視頻、工程案例、工廠現(xiàn)場錄像等電子資源為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫，豐富教學(xué)手段，運(yùn)行化工類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的混合式教學(xué)模式，強(qiáng)化工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。比如，在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)K，學(xué)生通過實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源庫，觀看實(shí)踐教學(xué)視頻，掌握實(shí)驗(yàn)操作步驟和操作要點(diǎn)，然后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室直接上手操作，省去教師講解環(huán)節(jié)，增加動手操作時間；在綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，學(xué)生通過實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源庫，可以查詢到前人對這類問題是如何解決的，都用到了哪些實(shí)驗(yàn)方案，通過比對、創(chuàng)新從而設(shè)計(jì)出自己的實(shí)驗(yàn)方案。

（四）建立體現(xiàn)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的考核評價體系。傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)考核只注重實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，這無形中抑制了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。應(yīng)突出“教、學(xué)、做”一體化的實(shí)踐教學(xué)模式，建立一套既注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果又突出實(shí)驗(yàn)過程創(chuàng)新性的多元化實(shí)驗(yàn)考核評價體系，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。比如，在專業(yè)基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)層次，打破以往的教師只看實(shí)驗(yàn)報告就給出成績的考核評價體系，教師全程參與學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，及時發(fā)現(xiàn)并記錄每一位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況及完成實(shí)驗(yàn)的時長，這一部分占到總體評價的50%，通過實(shí)驗(yàn)報告，評價學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，這一部分又占總體評價的50%。另外，如果學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中提出了新的方法或值得思考和探討的問題，給予5%的附件分，在基礎(chǔ)階段就引導(dǎo)大家勤于思考，勇于創(chuàng)新。

（五）創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)新模式。對化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)、實(shí)踐內(nèi)容選取、考核評價體系創(chuàng)新等方面進(jìn)行探索的同時，實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)模式應(yīng)該緊跟要求，擯棄以前的“填鴨式”教學(xué)：老師將實(shí)驗(yàn)步驟寫在黑板上，學(xué)生跟著做，整個實(shí)驗(yàn)過程不能激發(fā)學(xué)生任何的能動性和創(chuàng)新性。根據(jù)設(shè)計(jì)層次要求，在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)層次，老師可以突出傳授實(shí)驗(yàn)技能，盡可能詳細(xì)地演練實(shí)驗(yàn)過程；在綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)層次，老師可以鍛煉學(xué)生的主觀能動性，教師只需監(jiān)控整個實(shí)驗(yàn)過程，適時做出指導(dǎo)；在創(chuàng)新開放性實(shí)驗(yàn)階段，老師與學(xué)生共同學(xué)習(xí)，輔助學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)方案；在生產(chǎn)實(shí)踐階段，師生共同解決一些生產(chǎn)實(shí)踐過程中的技術(shù)問題。通過層層遞進(jìn)，教師逐漸轉(zhuǎn)換自己的角色，形成從主導(dǎo)→過程監(jiān)控→指導(dǎo)→共同參與的實(shí)踐教學(xué)新模式，一步步提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

綜上所述，從“四層次五模塊”的實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的選取、實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源庫的建設(shè)、突出實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)過程并重的多元化實(shí)驗(yàn)考核評價體系的建立以及創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式等幾個方面探索化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的新體系，符合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育這一時代背景下，化工類企業(yè)對大學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的要求，在后續(xù)的教學(xué)過程中，隨著改革進(jìn)一步推進(jìn)，這種新的教學(xué)模式的優(yōu)越性將日益凸顯。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉光復(fù).加強(qiáng)工科大學(xué)生的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)[J].中國科技青年，2005（3）

[2]何選明，王世杰，王光輝，等.化學(xué)工程與工藝專業(yè)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)體系構(gòu)建與實(shí)踐[J].化工高等教育，2010 （2）

[3]朱黎，譚建軍，鄭明輝.基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革探索[J].高教學(xué)刊，2017（2）

[4]張昱.化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)的整合研究[D].蘭州：西北民族大學(xué)，2012

[5]蘇育志，王靜，周愛菊，等.化學(xué)化工專業(yè)“學(xué)、研、創(chuàng)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].化學(xué)教育，2016（8）

[6]湯泉.強(qiáng)化應(yīng)用型人才培養(yǎng)的化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].輕工科技，2013（2）

[7]汪烈焰，矯慶澤，朱超鋒，等.應(yīng)用型大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)踐[J].化工高等教育，2016（4）

[8]呂海濤，曲寶涵.化學(xué)化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系改革的研究與實(shí)踐[J].化工高等教育，2016（3）

[9]張琳葉，魏光濤，龍?jiān)骑w.高等院校化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探索[J].教學(xué)研究，2012（1）

[10]陳爽，蘇育志，梁紅.地方高校化學(xué)化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011（6）

【基金項(xiàng)目】桂林理工大學(xué)南寧分校2015課程改革與建設(shè)立項(xiàng)項(xiàng)目“《儀器分析》課程教學(xué)改革建設(shè)”（2015KGA03）；桂林理工大學(xué)2017年度校級本科教學(xué)改革工程立項(xiàng)項(xiàng)目“基于工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)踐”（2017B50）

【作者簡介】王軍正（1984— ），男，河南駐馬店人，桂林理工大學(xué)南寧分校講師，研究方向：應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)、工業(yè)分析技術(shù)專業(yè)教學(xué)。

（責(zé)編 蘇 洋）