新時(shí)代背景下化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

趙揚(yáng) 何璐紅

摘要：在“新工科”建設(shè)、“工程教育專業(yè)認(rèn)證“”等時(shí)代背景下，本文探討了通過研制新型化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐裝置助力于“線上線下”、“虛實(shí)結(jié)合、互為促進(jìn)”的化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建;從而培養(yǎng)具有較強(qiáng)化工行業(yè)背景知識(shí)、工程實(shí)踐能力、滿足行業(yè)發(fā)展需求的“新工科”人才。

關(guān)鍵詞：新工科;實(shí)驗(yàn)教學(xué);實(shí)踐教學(xué);實(shí)驗(yàn)實(shí)踐裝置;教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.3? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）41-0276-02

一、新時(shí)代背景下對(duì)化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教育的要求

國家實(shí)施“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”、“中國制造2025”等重大戰(zhàn)略背景下，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速進(jìn)行，新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)不斷出現(xiàn)，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，化工行業(yè)也迎來新的發(fā)展機(jī)遇，需要大量具有較強(qiáng)化工行業(yè)背景知識(shí)、工程實(shí)踐能力、滿足行業(yè)發(fā)展需求的“新工科”人才支撐行業(yè)的發(fā)展[1，2]。

化工行業(yè)和社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的創(chuàng)新能力、應(yīng)用能力和實(shí)際工程能力提出了更高的要求。為培養(yǎng)“新工科”人才，要把產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的能力需求融入化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，將產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的新發(fā)展、行業(yè)對(duì)職業(yè)素養(yǎng)的新要求引入化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過程，最終構(gòu)建新時(shí)代背景下化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系[3]。

二、新時(shí)代背景下化工實(shí)踐教學(xué)的五個(gè)改變

（一）學(xué)習(xí)目的改變

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證與“新工科”建設(shè)的要求，教育目標(biāo)的定位要求學(xué)生具有解決不同實(shí)際問題的能力。因此，化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教育目標(biāo)是學(xué)生面對(duì)復(fù)雜工程問題運(yùn)用化學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)和工程技術(shù)，在“HSE”、“責(zé)任關(guān)懷”等相關(guān)要求的前提下設(shè)計(jì)化工系統(tǒng)、單元或工藝流程，并且重視工程技能的提升及職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成[4]。

（二）學(xué)習(xí)內(nèi)容改變

傳統(tǒng)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅僅作為化工理論教學(xué)的補(bǔ)充，難以對(duì)接新興產(chǎn)業(yè)所需要的新知識(shí)、新技術(shù);在“新工科”建設(shè)背景下，化工實(shí)驗(yàn)也要以化工技術(shù)發(fā)展為導(dǎo)向更新教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)化工仿真、化工實(shí)驗(yàn)和化工實(shí)踐為主要組成的化工類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的化工思維、化工技能和化工素養(yǎng)，從而使學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，具備適應(yīng)化工發(fā)展的能力。

（三）教學(xué)方式改變

在傳統(tǒng)的化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生對(duì)特定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、特定現(xiàn)象或結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膯我弧⑦^程枯燥，學(xué)生被動(dòng)地完成教學(xué)任務(wù)，缺乏實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)[2]。在新時(shí)代背景下，提倡變“結(jié)果驗(yàn)證”為“興趣激發(fā)”，在教學(xué)過程中增加了實(shí)驗(yàn)裝置的自我組裝，管路的自我選擇、方案的自我制定等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了“玩中做”、“做中學(xué)”、“學(xué)中玩”。

（四）學(xué)習(xí)情境改變

近年來，雖然很多高校建設(shè)了一批化工實(shí)驗(yàn)室，增加了較多種類的化工實(shí)驗(yàn)裝置，但是這些實(shí)驗(yàn)裝置與化工工程實(shí)際相差較遠(yuǎn)，仍然缺乏對(duì)接化工崗位需求的真實(shí)性[5]。新時(shí)代提倡變化工實(shí)驗(yàn)的“裝置操作”為“情境再現(xiàn)”，通過3D仿真演示和“生產(chǎn)線”模擬，實(shí)現(xiàn)行業(yè)企業(yè)工作場(chǎng)景的虛實(shí)結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)“沉浸式”學(xué)習(xí)。

（五）學(xué)習(xí)內(nèi)涵改變

新時(shí)代需要的新型人才既要有化工相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)知識(shí)和溝通表達(dá)能力，又能發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合作精神;既要有良好的職業(yè)情操、社會(huì)責(zé)任感，又要在工程實(shí)踐中遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范。因此，提倡變“單一操作”為“團(tuán)隊(duì)協(xié)作”，在實(shí)驗(yàn)過程中，角色分工、協(xié)作一致，完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，樹立工程理念、積累工程素養(yǎng)[6]。

三、化工實(shí)踐教學(xué)模式的探索

（一）構(gòu)建“線上線下”、“虛實(shí)結(jié)合”化工實(shí)踐教學(xué)體系

依托互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，通過構(gòu)建化工實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，將線上虛擬學(xué)習(xí)與線下實(shí)際操作有效融合，完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的知識(shí)講授、操作訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)考試三個(gè)環(huán)節(jié)（教學(xué)體系見圖1）。通過線上、線下的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練與考試等環(huán)節(jié)，把所取得的成績(jī)匯總到化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺(tái)即為該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的總成績(jī)，實(shí)現(xiàn)了“線上線下”、“虛實(shí)結(jié)合的”化工實(shí)踐教學(xué)體系。

（二）發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+化工實(shí)驗(yàn)”，突出以學(xué)生為主體的自學(xué)能力

通過線上“互聯(lián)網(wǎng)+化工實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的發(fā)布與接收、實(shí)驗(yàn)裝置的認(rèn)知與操作、課前預(yù)習(xí)與課后評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)等教學(xué)功能。其中，實(shí)驗(yàn)裝置的認(rèn)知與操作通過“學(xué)習(xí)交互系統(tǒng)”完成，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室漫步、裝置的認(rèn)知、模擬操作、考試測(cè)驗(yàn)等環(huán)節(jié)。[7]

（三）發(fā)揮“化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺(tái)”，突出以行業(yè)崗位需求的技能提升

通過建設(shè)系列化的化工實(shí)驗(yàn)裝置和化工實(shí)踐裝置等，形成項(xiàng)目廣度和難度梯度，從而形成化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺(tái)。在該平臺(tái)上，學(xué)生通過線上獲得的“授權(quán)碼”取得實(shí)驗(yàn)室進(jìn)門、學(xué)習(xí)的資格。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，學(xué)生帶著問題、思考進(jìn)行操作，知道實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的觀察點(diǎn)是什么、難點(diǎn)是什么、體會(huì)是什么[8]。學(xué)生通過掃描二維碼彈出的教學(xué)資源實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)“哪里不會(huì)點(diǎn)哪里”;在實(shí)驗(yàn)操作過程中，學(xué)生可以選擇“引導(dǎo)式”或“過關(guān)式”學(xué)習(xí)模式，控制系統(tǒng)選擇是否給出步驟引導(dǎo)，同時(shí)進(jìn)行評(píng)判。在考試環(huán)節(jié)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出相應(yīng)理論知識(shí)點(diǎn)的考題，實(shí)現(xiàn)“操作質(zhì)量”與“操作與知識(shí)點(diǎn)”的同步測(cè)試。

（四）拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵，突出學(xué)生綜合素質(zhì)的積累

實(shí)訓(xùn)過程中融入更多工程要素，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦L制相關(guān)工藝流程圖，實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的成本核算與成本控制，實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)產(chǎn)生異常現(xiàn)象進(jìn)行辨別與處理，根據(jù)產(chǎn)品需求對(duì)生產(chǎn)線裝置的流程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、搭建等。通過“以學(xué)生為中心”的自主學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，將“新工科”對(duì)應(yīng)的教學(xué)、教育理念承載在化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中，將崗位責(zé)任、崗位意識(shí)、質(zhì)量觀念灌輸其中，經(jīng)過日積月累，自然而然地實(shí)現(xiàn)技能提升，達(dá)到溶于心、畫于型的目的。

四、結(jié)束語

“授人以魚”不如“授人以漁”，在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教育要以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向[9]，以能力提升為基礎(chǔ)，以職業(yè)素養(yǎng)的積累為核心，通過“線上線下”、“虛實(shí)結(jié)合、互為促進(jìn)”的化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建，建立從理論知識(shí)學(xué)習(xí)、虛擬仿真預(yù)習(xí)、真實(shí)裝置操作、工程能力拓展到職業(yè)素養(yǎng)積累的教學(xué)鏈條，從而培養(yǎng)具有較強(qiáng)化工行業(yè)背景知識(shí)、工程實(shí)踐能力、滿足行業(yè)發(fā)展需求的“新工科”人才。

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