面向應(yīng)用的能源化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

李冬 黑進(jìn)倉 郭偉 李樂 唐惠明

（新疆大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830046）

能源化學(xué)工程作為化學(xué)的一門重要分支學(xué)科，是掌握煤炭、石油及天然氣綜合利用、了解新能源和可再生能源、實(shí)現(xiàn)能源科學(xué)利用和可持續(xù)發(fā)展的重要科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。它利用化學(xué)與化工的理論和技術(shù)來解決能量轉(zhuǎn)換、能量儲存及能量傳輸問題。欽州學(xué)院作為首批全國應(yīng)用技術(shù)大學(xué)（學(xué)院）聯(lián)盟成員單位，大力實(shí)施了應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式和課程教學(xué)的改革。在學(xué)校轉(zhuǎn)型為應(yīng)用型大學(xué)的背景下，能源化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革迫在眉睫。

一、能源化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的發(fā)展

能源化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)面向我校煤化工、應(yīng)用化學(xué)、礦物加工、化工裝備與控制、生物工程、能源材料、環(huán)境測繪和地球化學(xué)等專業(yè),覆蓋面廣,涉及人多。為了滿足教學(xué)要求,同時強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)的重要性和教學(xué)資源共享,1997年我校整合無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)和化工五個實(shí)驗(yàn)室,成立了服務(wù)學(xué)校多專業(yè)的“化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”;2001年學(xué)校把煤基能源化學(xué)工程、地球化學(xué)、瓦斯化學(xué)與檢測、環(huán)境化學(xué)等多個實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和部分理論課整合到能源化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)中心去,使之成為學(xué)校批準(zhǔn)建設(shè)的多學(xué)科、綜合性、大平臺實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,同時被納入學(xué)校“211工程”建設(shè)之中。

二、能源化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

（一）緊跟行業(yè)發(fā)展動態(tài)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)開設(shè)初期，驗(yàn)證性和演示性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多，部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與人才培養(yǎng)方向有一定的差距。經(jīng)拓展和更新，優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1所示。綜合性和設(shè)計性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目占比超過60%，教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計及安排趨于合理，符合我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。具體的改革措施包括以下幾方面。

1.調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加綜合性和設(shè)計性實(shí)驗(yàn)

為適應(yīng)能源化工行業(yè)發(fā)展對應(yīng)用型人才的需求，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，我們刪除了部分基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，增加了綜合性和設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，從而提高了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的應(yīng)用性和實(shí)用性。5個綜合性實(shí)驗(yàn)均與能源化工行業(yè)相關(guān)，其中“石腦油熱裂解制烯烴”涉及石油化工行業(yè)，“一氧化碳變換反應(yīng)實(shí)驗(yàn)”涉及煤化工行業(yè)，“光催化分解水制氫實(shí)驗(yàn)”涉及新興能源化工行業(yè)。綜合性實(shí)驗(yàn)還包括2個仿真實(shí)驗(yàn)，是為了讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作，模擬典型的煤與石油化工行業(yè)中工廠的工藝流程。3個設(shè)計性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均為經(jīng)典的工業(yè)催化內(nèi)容，要求學(xué)生以小組為單位，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案，篩選出可行的方案并完成實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師只起監(jiān)督和引導(dǎo)作用。這樣可以增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.強(qiáng)化“工程化”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的重點(diǎn)在于讓學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識設(shè)計實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)習(xí)探索能源化工相關(guān)問題的基本方法，并利用工程思維分析及解決實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題。當(dāng)前的教學(xué)體系缺乏對學(xué)生工程意識和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，無法滿足企業(yè)對高質(zhì)量應(yīng)用型高級人才的需求。針對上述問題，我校能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)盡可能從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向創(chuàng)新性、綜合性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)型，表1中“能源催化轉(zhuǎn)化”與“工業(yè)催化”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目共6個實(shí)驗(yàn)，用24節(jié)課完成，都涉及了工程性的實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生得到較為全面的工程實(shí)踐訓(xùn)練。此外，2個仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中讓學(xué)生模擬操作工廠的工藝流程，進(jìn)一步提升了工程教學(xué)的層次與水平。

（二）專業(yè)實(shí)驗(yàn)與教師的科研相結(jié)合

高校教師具有教學(xué)與科研的雙重任務(wù)，二者相互促進(jìn)。在專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們充分結(jié)合教師的科研方向，把部分實(shí)驗(yàn)分配給有科研條件的教師，讓教師的課題組與實(shí)驗(yàn)室一起承擔(dān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，且每個課題組負(fù)責(zé)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這樣有利于教師將新知識及科研成果引入教學(xué)，以便不斷更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。“光催化分解水制氫實(shí)驗(yàn)”“生物乙醇脫水制備乙烯實(shí)驗(yàn)”及“乙苯脫氫制苯乙烯實(shí)驗(yàn)”均為教師結(jié)合自己的科研方向設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可在其科研實(shí)驗(yàn)室里完成。這樣可以充分利用實(shí)驗(yàn)室資源，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)有限的條件下提高實(shí)驗(yàn)室的利用率。另外，參與教師的科研項(xiàng)目可以促進(jìn)學(xué)生對本專業(yè)知識的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，有利于學(xué)生科研能力的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，有助于提高能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)水平。

（三）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

我校能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備在數(shù)量上沒有優(yōu)勢。為了讓每位學(xué)生都能動手參與實(shí)驗(yàn)，我們靈活進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安排，實(shí)行分班、分組教學(xué)，根據(jù)儀器數(shù)量安排每組學(xué)生的人數(shù)。如仿真實(shí)驗(yàn)為單人操作，可靈活安排時間；“γ－Al2O3催化劑的制備及成形”實(shí)驗(yàn)不受儀器限制，可安排單人實(shí)驗(yàn)；“能源催化轉(zhuǎn)化”及“工業(yè)催化”項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)安排3～4名學(xué)生為一組，以保證每個學(xué)生都有機(jī)會動手操作。產(chǎn)物分析實(shí)驗(yàn)操作時間較短，難點(diǎn)在于學(xué)生對分析方法的理解，因此，該實(shí)驗(yàn)安排學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行采樣分析，以保證每位學(xué)生得到自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而不是一組學(xué)生對相同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不同必然導(dǎo)致不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這也就避免了學(xué)生相互抄襲實(shí)驗(yàn)報告。

結(jié)語

在學(xué)校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的背景下，面對能源化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，教師應(yīng)該不斷提高自身的實(shí)踐教學(xué)能力，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作與時俱進(jìn)。本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性，提高了學(xué)生分析和解決問題的能力，增強(qiáng)了其觀察能力、動手能力和創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)，有利于推動能源化工專業(yè)的發(fā)展。