基于學生實踐能力培養的能源化學工程專業實驗與實訓聯動實踐教學模式探索

（桂林理工大學化學與生物工程學院 廣西·桂林 541004）

新時代的背景下，人類社會面臨著許多新的挑戰。國家為了主動應對這些挑戰和新一輪科技革命與產業變革，積極推進“新工科”建設。能源化學工程專業就是面對戰略性新興產業而建設的“新工科”專業，以應對當今各區域經濟快速發展和國家戰略建設的迫切能源相關領域人才需求。

目前，能源化學工程專業的建設依然處在“摸著石頭過河”的階段。雖然各大院校踴躍開展教學資源整合，通過學科交叉進行卓有成效的教學改革，但主要集中在專業課程改革建設上，依然存在教學體系不完善、教學難度較大等問題，尤其是學生實踐創新能力培養體系依然在初步探索階段，還未能真正結合當前產業發展需求培養學生相應的實踐創新能力。因此，亟需針對當前經濟建設和區域產業發展需求，開展能源化學工程專業實踐創新能力培養體系的研究與建設，將為“新工科”建設添磚加瓦，為區域發展建設培養急需人才。

遞進式教學的突出優點是前后連貫性極強，上一階段輔助下一階段，下一階段承接上一階段；每個階段都會用到上一階段的關鍵知識點，而每個階段都會在上一階段的基礎上進行迭代升級，在這個過程中，對知識不斷復習同時又會不斷深入，因此，教學效果良好。因此，本文研究探索在實踐教學體系上運用遞進式的理念，進行能源化學工程專業實驗與實訓的實踐教學體系設計，建立課程間的聯動教學模式，提高學生的實踐能力培養效果。

我們曾經設計要求學生自己保留金工實習的作品，作為能源化工綜合實訓的原材料之一，進行表面處理或電鍍等實訓操作。實踐過程中發現，學生不僅對實驗操作非常感興趣，還能主動調研實驗方案，課后的反饋中也表示學習效果良好。可見在教學體系構建上，進行遞進式的設計能很好的提高教學效果。同時，能源化工專業實驗課程一般開設在絕大多數專業課之后，即大約在第7學期；而能源化工專業的實訓環節緊接在專業實驗課程之后，一般也開設在第7學期。與此同時，這兩個課程在內容上的聯系也非常緊密。因此，兩者具備相互聯動的基礎，可以將兩者相聯系起來，通過課程體系的設計，開展聯動教學。

1 能源化學工程專業實驗課程設計

考慮到生產過程復雜、周期或者流程長、裝置易燃易爆等問題，本文設計將煤化工、石油化工、生物質能源等能源化工相關實驗開設為仿真實驗課，如煤制甲醇變換工藝仿真實驗、催化裂化工藝仿真實驗等等。

另一方面，鑒于當今對能源化學工程專業本科以上人才需要量較大的行業主要集中在新興能源化工領域，我們在課程體系的設計上也比較向新能源化工方面傾斜，重點培養學生主要在如鋰電池、超級電容器、光伏、電能高效利用等領域上的工作科研技能水平。因此，本文設計主要集中在這些方面開設實操實驗。比如，恒電位法研究金屬的陽極行為、測定鋅的陽極溶解曲線、恒電流暫態法測定電化學反應的動力學參數、恒電位方波法測定多孔電極的微分電容及比表面積方波電流法測定化學電源的歐姆內阻、交流阻抗法測量電極過程參數、Al陽極氧化和著色工藝、工藝參數對鍍鋅層性能的影響、復合電極制備工業優化及電催化性能研究、循環伏安法測定鐵氰化鉀的電極反應過程及其應用、鋅-二氧化錳電池裝配及電性能測試等等。

這些實驗大多都是在下一階段實訓環節中將會運用到的測試表征手段，或者材料的制備相關操作。學生可以在專業實驗課程中，學習測試操作技能、完成實訓課題里的原材料制備，將其所制備的產品直接應用在下一階段的實訓環節。由此，學生在上課時有了明確的學習目標，也能對自己所學專業有更深入的認識，可以大大提高學生的責任心和團結協作，杜絕以往實驗教學過程中學生課前不預習、實驗操作敷衍了事的現象。

2 能源化工工藝技能實訓和綜合實訓設計

為應對當今新興能源領域的迫切人才需求，我們的實訓環節的內容主要在新能源領域范圍選題。本文設計在能源化工工藝技能實訓環節開設電池設計與裝配綜合性設計實訓，在能源化工綜合實訓環節開設太陽能電池、儲能電池、電化學工程制備工藝等方面的綜合實驗或創新型實驗。老師不直接給學生布置固定的實驗課題，由學生以小組為單位，在這些范圍內進行自主的調研相關文獻，自主設計他們喜歡的課題，經過老師評審，判定可以施行后，再確定選題。

打破實訓環節的孤立性，將能源化工工藝技能實訓和綜合實訓環節都分解成兩個階段：調研方案或選題階段、實操階段。學生在調研方案或選題階段以小組為單位自主選擇實訓的課題，并在教師的指導下確定實驗方案，根據培養方案要求，每個小組所選的課題不能重復。由此，鍛煉學生的文獻調研與理論知識的運用能力，培養學生的團隊協作和實踐創新能力。到實操階段進行實踐操作時，學生對自己課題的原理和方案都理解透徹，才能更明確目標，更積極主動地進行操作訓練。

3 課程間聯動教學設計

在排課時，將實訓的調研方案或選題階段排在能源化學工程專業實驗課程之前，而實訓的實操階段則排在之后。

在實訓環節的調研方案或選題階段，要求學生經過調研相關文獻，提前確定小組的課題，設計好實驗方案和試劑材料。通過這樣的方式，學生就能明確在接下來的實操階段將會運用到什么實驗技能，在緊接下來的能源化學工程專業實驗課程中，學生才能帶著目標去主動學習，能積極主動預習實驗原理和操作，在實驗過程中也會更加愿意親自動手操作。另一方面，明確了實操階段需要制備的原材料，學生可以在專業實驗課中按照該原材料的配方進行相關材料制備實驗，將自己所制備的產品直接拿到實訓環節中使用，這樣即節約了時間，學生也會更認真謹慎的進行專業實驗學習和操作。同時專業實驗的內容也因此而不再一成不變，學生更加理解當前所學內容的上游和下游，能有效激發學生創新實踐的興趣，大大提高了專業實驗課的教學效果，并促使學生提高能力，從一個實驗操作工轉換為科研工作者。

最后在實訓環節的實操階段，學生能更加有效的應用專業實驗課程中所學技能，促進實踐訓練的培養效果，最終達到共同提高教學質量的目的。

4 總結

能源化學工程專業實驗與實訓聯動實踐教學模式，打破了以往實踐教學的固有模式，有利于增強學生的學習興趣、目的性和自主性，有效促進團隊協作，大大提高了學生實踐動手能力、獨立思考能力的鍛煉效果，為其以后從事相關科研和工作打下堅實的基礎。在新時代的背景下，高等教育在不斷的前進，教師應進一步改善實驗實踐教學模式和體系，與時俱進，不停地探索和改進，更好地培養新時代人才的實踐創新能力。