“化工原理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考

劉軍海，李志洲，季曉暉，王俊宏，鄭 楠，王 偉，邵先釗

（陜西理工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西漢中723000）

“化工原理實(shí)驗(yàn)”是化工及制藥類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程之一，是在學(xué)生前期學(xué)習(xí)了化工原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)科研和實(shí)踐動手等綜合能力的重要環(huán)節(jié)之一。

化學(xué)工程與工藝專業(yè)圍繞現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和人才需求，培養(yǎng)具備化學(xué)工程與工藝知識，具有良好的理論基礎(chǔ)、扎實(shí)的專業(yè)知識和實(shí)驗(yàn)技能，具有創(chuàng)新意識和較強(qiáng)動手實(shí)踐能力的創(chuàng)新型、應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才[1-2]。因此，化學(xué)工程與工藝本科專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的工程要求中，學(xué)生應(yīng)接受化學(xué)與化工實(shí)驗(yàn)技能等方面的基本訓(xùn)練與綜合實(shí)踐,能夠運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本方法和專業(yè)知識，對具體化工生產(chǎn)中的工藝與工程技術(shù)、產(chǎn)品開發(fā)等問題開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計，并進(jìn)行有效的實(shí)驗(yàn)探索研究，具備準(zhǔn)確獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并解析，關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以獲得有效結(jié)論的能力[3]。

筆者結(jié)合多年來對化學(xué)工程與工藝專業(yè)的“化工原理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)過程的一些問題、方法、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，旨在提高“化工原理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)質(zhì)量，以利于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)本課程。

1 把握“化工原理實(shí)驗(yàn)”課程特點(diǎn)

“化工原理實(shí)驗(yàn)”以化工單元操作原理為切入點(diǎn)，以單元操作設(shè)備為主要內(nèi)容，是化工及相近專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的主要環(huán)節(jié)，包括流體力學(xué)、傳熱、氣體吸收、精餾、吸附、干燥等單元設(shè)備實(shí)驗(yàn)以及簡單的化工流程實(shí)驗(yàn)。“化工原理實(shí)驗(yàn)”是學(xué)生學(xué)完化工原理的理論知識之后的實(shí)際應(yīng)用，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中具備較強(qiáng)的動手能力、分析判斷能力以及解決問題能力。“化工原理實(shí)驗(yàn)”近年來的發(fā)展趨勢是綜合性、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開設(shè)增多，裝置一般也趨于大型化，實(shí)驗(yàn)過程中，數(shù)據(jù)波動較大，機(jī)械零部件及控制儀器較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大多接近實(shí)際化工生產(chǎn)裝置，實(shí)踐性、操作性和工程性是其最突出的特點(diǎn)。

因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要注重對學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練，在強(qiáng)調(diào)獨(dú)立完成的同時，也要注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)。比如在精餾實(shí)驗(yàn)過程中，對于全回流實(shí)驗(yàn)，可針對學(xué)生操作提出問題，如判斷是否達(dá)到全回流，操作是否達(dá)到穩(wěn)態(tài)，何時較適宜取樣等，引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)過程出現(xiàn)的問題，并由學(xué)生自行操作，提高了學(xué)生分析判斷能力和操作動手能力。

2 充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)

隨著信息時代的到來，現(xiàn)代教育技術(shù)不再局限于電化教育、網(wǎng)絡(luò)教育等多媒體技術(shù)，同時也可通過微信、微博、QQ、電視、手機(jī)以及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等多種技術(shù)手段，集聲、文、圖、像等多種內(nèi)容于一體。化工原理的實(shí)驗(yàn)原理生澀且難理解，實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)雜且難操作，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)多且難處理，通過利用現(xiàn)代教育技術(shù)，可以多層次、多方位的提供學(xué)習(xí)平臺，實(shí)現(xiàn)學(xué)生隨時隨地學(xué)習(xí)，并與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師隨時互動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

目前智能手機(jī)已經(jīng)十分普及，幾乎人人都有微信、微博或者QQ，這些社交媒體和平臺可以為“化工原理實(shí)驗(yàn)”提供更為廣泛的語音短信、視頻、圖片和文字等信息來源，實(shí)現(xiàn)與知識的即時分享和共享，與指導(dǎo)老師的互動交流，有效提高學(xué)生化工原理實(shí)驗(yàn)的興趣，如可以在實(shí)驗(yàn)裝置上設(shè)置二維碼，學(xué)生通過掃一掃，了解實(shí)驗(yàn)的原理、目的、裝置流程、數(shù)據(jù)處理等，也可設(shè)置“化工原理實(shí)驗(yàn)”的微信公眾平臺，實(shí)現(xiàn)“化工原理實(shí)驗(yàn)”相關(guān)知識的推送，展示實(shí)驗(yàn)相關(guān)的微知識、微推送、微活動、微報名、微分享、微名片等。

另外，在實(shí)驗(yàn)裝置上或附近設(shè)置電視機(jī)，將指導(dǎo)老師對實(shí)驗(yàn)的講解錄制下來，重復(fù)播放，便于學(xué)生預(yù)習(xí)時或者實(shí)驗(yàn)過程中繼續(xù)學(xué)習(xí)，避免了指導(dǎo)老師在講解過程中，學(xué)生由于沒理解，影響實(shí)驗(yàn)操作或者數(shù)據(jù)處理。學(xué)生可通過視頻的方式再次學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)效果，也減少了老師的重復(fù)講解。

隨著3D、VR、AR 等技術(shù)的快速發(fā)展，“化工原理實(shí)驗(yàn)”的虛擬仿真也得到了快速發(fā)展。虛擬仿真的特點(diǎn)是沉浸性、交互性和開放性，最大的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)運(yùn)行成本的降低，無需擔(dān)心實(shí)驗(yàn)安全性，以及學(xué)生可以利用計算機(jī)和手機(jī)，隨時進(jìn)行學(xué)習(xí)，可大大提高“化工原理實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)質(zhì)量[4]。

3 提高實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的實(shí)踐能力

“化工原理實(shí)驗(yàn)”的實(shí)踐性、操作性和工程性特點(diǎn)，要求實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師不僅要有豐富的理論知識，還要具有工程及項(xiàng)目科研背景，并承擔(dān)過化工相關(guān)的工程性項(xiàng)目或在化工企業(yè)有一定的工作經(jīng)歷。“化工原理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)過程中，設(shè)備運(yùn)行難免出現(xiàn)故障，如跑冒滴漏、儀表失靈、電路故障等，需要實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師具備一定的維修能力，減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備的故障率，提高實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行效率。

化學(xué)工程與工藝本科專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中對教師的工程背景要求從事本專業(yè)教學(xué)（含實(shí)驗(yàn)教學(xué)）工作的80%以上的教師應(yīng)有3 個月以上的工程實(shí)踐（包括指導(dǎo)實(shí)習(xí)、與企業(yè)合作項(xiàng)目、企業(yè)工作等）經(jīng)歷。目前很多學(xué)校引進(jìn)教師，更多地關(guān)注其科研能力，對于工程實(shí)踐能力不夠重視，而且在引進(jìn)教師以后的繼續(xù)培養(yǎng)中，忽視對工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，影響了“化工原理實(shí)驗(yàn)”教學(xué)質(zhì)量。

目前來看，很多學(xué)校嘗試多種做法，提高實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的實(shí)踐能力，如將沒有工程背景的化工原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師，安排到化工生產(chǎn)企業(yè)掛職，深入生產(chǎn)一線，提高教師學(xué)科專業(yè)知識的應(yīng)用能力，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的意識和能力，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的工程背景。也可采用聘用化工企業(yè)技術(shù)人才擔(dān)任“化工原理實(shí)驗(yàn)”課程的指導(dǎo)教師，或者輔導(dǎo)學(xué)生的“化工原理實(shí)驗(yàn)”以及老師的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)能力，還可以定期組織集中備課、教學(xué)方法研討和教學(xué)觀摩，共同評課，相互交流，積累經(jīng)驗(yàn)，通過隨堂聽課、實(shí)驗(yàn)課輔導(dǎo)和開課試講等環(huán)節(jié)，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的教學(xué)基本功。

4 構(gòu)建化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系

專業(yè)認(rèn)證是國家“五位一體”的重要環(huán)節(jié)，目前我國工程教育專業(yè)認(rèn)證正在逐步展開，在此背景下，高等學(xué)校工程教育類專業(yè)總體發(fā)展趨勢是：壓縮理論課程學(xué)時數(shù)，強(qiáng)化實(shí)踐性，突出實(shí)踐性、應(yīng)用性教學(xué)環(huán)節(jié)，形成創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系[5]。因此，建設(shè)化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系，創(chuàng)新教育理念，加快實(shí)踐平臺建設(shè)，對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、提高工程素養(yǎng)尤其必要。

全國工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求化學(xué)工程與工藝專業(yè)應(yīng)具有滿足教學(xué)需要的完備的實(shí)踐教學(xué)體系，主要包括化工設(shè)計、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、科技創(chuàng)新、社會實(shí)踐等多種形式。從專業(yè)知識體系看，分為基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)、綜合實(shí)踐教學(xué)和特色實(shí)踐教學(xué)。化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系的重要環(huán)節(jié)，包括化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)兩部分，化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是以單元操作為主的化工原理實(shí)驗(yàn)以及化工流程實(shí)驗(yàn)，化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)則涵蓋了化學(xué)反應(yīng)工程實(shí)驗(yàn)、化學(xué)分離實(shí)驗(yàn)和化工工藝實(shí)驗(yàn)。

化工實(shí)驗(yàn)課程實(shí)踐教學(xué)體系由化工原理實(shí)驗(yàn)、化學(xué)反應(yīng)工程實(shí)驗(yàn)和化學(xué)工藝實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)的課程組成，以創(chuàng)新教育理念為切入點(diǎn)，以實(shí)踐教學(xué)為平臺，以培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究和工程實(shí)踐為目的，構(gòu)成有機(jī)整體，提高教學(xué)質(zhì)量。但目前工程認(rèn)證工作仍處于起步階段，《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》剛剛頒布，還需要對這些方面的教學(xué)進(jìn)行研究，化工實(shí)驗(yàn)課程實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)成體系、建設(shè)方案、考評體系等仍需要進(jìn)一步的探索。

5 思考與探索

“化工原理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)過程中要突出實(shí)踐性、操作性和工程性，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在教學(xué)過程中，以提高實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師實(shí)踐能力為抓手，以現(xiàn)代教育技術(shù)為手段，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。以工程教育專業(yè)認(rèn)證為目標(biāo)，以《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，制訂專業(yè)人才培養(yǎng)方案，構(gòu)建化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

“化工原理實(shí)驗(yàn)”過程中，要求老師具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力，學(xué)生具有較強(qiáng)的操作能力。老師在教的同時要不斷學(xué)習(xí)，更新教學(xué)理念和教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方式和教學(xué)方法，以提高教學(xué)水平，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的應(yīng)用性人才。