打造化學化工實驗教學中心品牌，助力一流專業建設*

蘇碧云，張新強，賈新剛，宋紹富，黃風林，王文珍，冉良濤

(西安石油大學化學化工學院，陜西 西安 710065)

西安石油大學化學化工實驗教學中心始建于1958年的“普通化學實驗室”，先后通過原煤炭部“基礎實驗室達標工程”建設、“教育部本科教學合格評估”和“省教委基礎課教學實驗室”評估，2003年通過實驗室重組和優化成立了化學化工實驗教學中心，2013年經陜西省教育廳批復(陜教高[2013]29號)設立省級實驗教學示范中心。學校以提升學生綜合素質、實踐技能和創新精神為出發點[1]，按照“層次有別、配置合理、資源共享”的原則，對生均儀器設備值、百名學生儀器臺套數、實驗開出率等提出指標要求，有步驟、分階段地推動省級實驗教學示范中心建設。經過建設，中心現有實驗教學面積4000 m2，單價1000元以上的各類實驗儀器854臺套，資產總值2520余萬元，設立有基礎化學實驗室、化工專業基礎實驗室、化工模擬與仿真實驗室、化工、能化、應化、環境四大專業以及普通化學等8大實驗室。此外，依托本校分析測試中心、低碳能源中心，工程訓練中心以及學院工業催化、能源化工、油田化學等科研實驗室，建成堅實的本科生科研訓練及工程實踐平臺。實驗教學中心承擔著本院4大專業以及本校石油工程、油氣儲運、資源勘探等32個專業的化學化工類實驗課程，同時也是本科畢業論文及大學生課外創新創業實踐基地、校內仿真實習基地和課外科技活動的重要場所之一[2]。

化學化工實驗教學示范中心以培養“寬口徑、厚基礎、高素質、重特色，具有創新精神和實踐能力的高素質應用型工程技術人才”為目標，樹立“學生中心，產出導向，持續改進”的OBE理念[3]，努力探索以基本操作——綜合實驗——探究創新為主線的人才培養模式和課程體系，以培養學生創新意識與工程實踐能力[4]。實驗教學中心作為各類學科競賽以及科研項目的孵化器取得了良好的成績，近3年來我校學生在全國大學生化工設計競賽、全國大學生化工實驗大賽、大學生創新創業訓練計劃項目、“互聯網+創業大賽”中獲得國家級和省部級獎項67人次，公開發表學術論文25篇，獲批發明專利5項。化學化工實驗教學中心以化學工程與技術省級重點學科為依托，將進一步突出學科方向，加強石油石化特色，積極打造實驗教學中心品牌，將其建設成為西北地區具有影響力的示范性實驗教學中心，為國家、省級一流專業建設助力添彩。

1 化學化工實驗教學中心建設舉措

1.1 聚焦學生培養目標，優化實驗課程體系

根據《西安石油大學關于加強實踐教學工作的決定》，實踐體系構建應按照“注重基礎、強化訓練、加強綜合、培養能力”的思想，遵循目標性、系統化、整體化，以及標準化原則。在上述原則指導下，化學化工實驗教學中心提出以下三條原則對原有實驗課程體系不斷優化：①聚焦各專業學生培養目標，以培養學生解決化學化工領域復雜工程問題的能力為導向，建立理論與實踐并重的實驗課程體系。②按照《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》《工程教育認證標準》《化工與制藥類及相關專業補充標準》等標準對實驗課程的要求，遵循認知規律并注重課程間的邏輯關系，在原有的四大化學實驗——專業基礎實驗——專業實驗的課程體系基礎上，逐步整合優化，建立以基本操作——綜合實驗——探究創新為主線的課程體系。③突出我校石油石化為特色的發展定位，確立基于服務能源和化工行業領域、具有石油石化特色的實驗課程體系。例如，為了有效達成學生的培養目標和畢業要求，培養學生工程經濟、安全和環保等能力和素質[5]，對化學工程與工藝專業人才培養方案的實驗課程體系進行了優化，主要包括：為強化畢業要求4(研究)的支撐力度并提高學生解決復雜工程問題的能力，《化工專業基礎實驗》課程增加有機混和物分子蒸餾演示實驗、洞道干燥速率曲線測定、恒壓過濾仿真實驗、多效蒸發仿真實驗和萃取仿真實驗；《化工專業實驗》課程通過增加綜合型實驗“一氧化碳中低溫變換”和探究型實驗“原油及其餾分油的性能評價”，后者讓學生通過原油實沸點蒸餾及系列窄餾分的性質測定規劃該原油的加工方案，有效提高研究及工程實踐能力。為強化畢業要求6(工程與社會)的支撐力度，將課程《化工安全與環保》由選修課改為必修課，同時在《畢業設計(論文)》的教學大綱中要求學生在畢業設計中增加可行性分析和環境評價。為幫助學生對本專業性質的了解，強化學生工程觀念與“責任關懷”意識的培養，增加工程實踐類必修課《專業認知實踐》。同時，為了凸顯我校石油石化特色的發展定位，在化工專業實驗課程中增設了“原油及其餾分油的性能評價”和“石油餾分油催化裂化”實驗項目。

1.2 以專業認證為契機，建立標準化實驗室

我院“化學工程與工藝”專業于2019年6月通過國家工程教育專業認證，全方位引入OBE教育理念并積極落實新版專業人才培養方案。以此為契機，化學化工實驗教學中心大力改革取得了良好成效。首先，對實驗室面積進行擴建，建成了3000m2的化學基礎實驗室、化工專業實驗室、專業基礎實驗室以及虛擬仿真實驗室，完全滿足專業認證標準對生均實驗面積的要求；其次，購置補充了一批新型化工教學實驗設備，達到了認證標準對生均實驗設備臺套數的要求；另外，對實驗教學中心進行了全面的通排風改造，排風效果達到了專業認證標準；此外，按照認證標準以及相關實驗室安全規范，對所有實驗室進行標準化改造，安裝了應急噴淋裝置、應急消防設施、各類安全標識、爐體安全防護罩等安全設施。

除過硬件設施建設，實驗教學中心還制定嚴格的實驗室準入制度以及廢棄物分類處置規范。每一學年組織學生參加安全培訓和實驗室安全知識問答，考核合格之后方能進入實驗室。此外，通過定期開展安全消防知識講座、實景消防演練、課前實驗安全教育、“紅十字”急救培訓等活動，不斷提高學生的安全意識，使其將安全規范入腦入心。從環保、健康、安全的角度教育學生隨意處置危險廢棄物可能造成的嚴重后果，要求學生在實驗過程中分類收集或妥善處理各類廢棄物，并鼓勵廢物利用的小創意，小發明。例如硫酸亞鐵銨的合成實驗中獲得的產品可用作開心農場的化肥；水的凈化實驗中陰離子交換樹脂通過再生可進行反復利用。通過以上舉措培養學生的綠色科研意識以及科學嚴謹的實驗習慣，為學生從事化學化工類職業習得良好的職業素養。

1.3 培育虛擬仿真實驗項目群，打造線上實驗課程教學平臺

由于線下實驗教學在時間、空間、設備、安全性等方面的局限，很多新型實驗技術和內容難以引入到本科實驗教學中。隨著科學技術的發展，虛擬仿真實驗為解決這一難題提供了有效途徑[6]。虛擬仿真不僅突破了實體實驗教學在課時、場地、試劑藥品、儀器設備以及實驗溫度、壓力和有毒有害等安全性方面的限制，還實現了虛擬現實模擬、多媒體交叉、人機互動的高度融合[7]。特別是新冠疫情期間學生無法返校進行線下實體實驗，遠程進行的虛擬仿真可有效解決實驗教學的問題。近年來，我院依托化學化工實驗教學示范中心積極開發各類虛擬仿真實驗項目，目前已獲批陜西省化學及化工虛擬仿真實驗項目2項，校級項目4項，均已應用到本科生和研究生教學當中，對實驗教學的形式拓展、質量提升起到了強有力的推動作用。通過虛擬仿真，學生可以利用人機互動模式在線自主實驗，突破實驗資源的限制反復練習，提高學習積極性及自主學習能力。虛擬仿真實驗與BB網絡輔助教學平臺等在線教學資源相結合，將進一步拓寬知識平臺，提升學生對實驗的理解和認知水平。依托中心已建成的化工類虛擬仿真實驗教學項目“流體流動綜合測定虛擬仿真實驗教學平臺”、“催化裂化虛擬仿真實習教學項目”以及化學類虛擬仿真實驗教學項目“氣相色譜/質譜聯用儀測定有機混合溶劑”、“基于虛擬仿真技術的X射線衍射原理及應用”，我們擬進一步拓展實驗項目系列，培育虛擬仿真實驗項目群，以構建“化工原理虛擬仿真實驗教學平臺”以及“儀器分析虛擬仿真實驗教學平臺”。在這些教學平臺上，學生可以在三維虛擬環境下熟悉各大型儀器的組成構造、工作原理、樣品制備、測定流程、數據處理與分析等理論知識和實驗操作。

1.4 參與全國大學生化工實驗大賽，鍛煉隊伍，檢驗成效

實驗是一門實踐性很強的科目，針對實驗課程鮮明的特點，實驗教學中心積極改革傳統的考核模式，將單一的唯結課考試的“終結評價”改進為兼顧學習態度、預習、操作、實驗報告、實驗方案設計等環節的“過程性評價”與期末考試等“終結評價”的“形成性評價”考核機制，將“以知識為中心”的考核升級為“知識、能力、素質”的考核。在諸多考核方式中，實驗大賽作為檢驗學習效果的高階手段，能夠很好地檢驗實驗教學成效和學生的綜合能力。例如在全國大學生化工實驗大賽中，學生要具有較強的適應性和再學習能力，能快速熟悉新設備，摸清實驗流程，發揮團隊智慧又快又好地完成實驗，提交完備規范的實驗報告。自2017年舉辦首屆全國大學生化工實驗大賽以來，我校連續參賽獲得了優異成績，并于2019年順利承辦了第三屆全國大學生化工實驗大賽西北賽區決賽，我校參賽隊伍獲得特等獎和一等獎，在全國總決賽中與64所獲得區賽特等獎的高校角逐，獲得了國家一等獎的好成績。通過參加各類賽事很好地鍛煉了隊伍，提升了水平，也檢驗了實驗教學成效。

2 打造化學化工實驗教學中心品牌，助力一流專業建設

近五年來，學校先后投入1500萬元對化學化工實驗教學中心持續建設，目前中心已建立起系統完善的化學化工實驗教學平臺，為本學院化學工程與工藝、能源化學工程、應用化學、環境工程專業以及本校石油工程等專業的發展注入巨大活力。特別是對我院化工專業的發展起到極大的支撐作用。依托實驗教學示范中心，該專業于2013年獲批教育部“卓越工程師教育培養計劃”和陜西省“專業綜合改革試點”，2017年獲批陜西省“一流專業”建設項目，2019年被教育部認定為省級“一流專業”，2019年通過國家工程教育專業認證，2020年獲批第二學士學位授權點。化工專業的發展也在不斷促進實驗教學中心教學項目和信息化手段的質量和水平，使得實驗教學條件、實驗設備不斷改善，大學生科研訓練、創新創業項目持續增加，工程實踐能力不斷提高，近三年本專業一次就業率穩定在95%以上，對吸引優秀生源起到了積極的推動作用。

3 結 語

實驗室是實施素質教育，培養學生創新能力和實踐能力的重要場所，實驗教學示范中心的持續建設成為提高高等教育質量，促進一流專業和一流學科建設的重要組成部分。西安石油大學化學化工實驗教學中心將按照新世紀創新人才的培養目標，深化教學改革，緊密結合石油石化特色，構建特色鮮明的實驗教學課程體系，探索新的實驗教學理念、增加與時俱進的實驗內容，使化學化工實驗教學水平和硬件設施達到省內領先、在西北地區具有較強輻射作用的示范性實驗教學基地。