化學工程與工藝專業實驗課程教學創新體系建設與實踐

王 鋒，陳 波，梁興唐，尹艷鎮

（北部灣大學 石油與化工學院，廣西欽州 535011）

在國家推出的《中國制造2025》這一文件中，化學工程與工藝作為發展過程中的重點和關鍵，逐漸受到重視與關注。同時，化工產業的發展，使得我國的強國夢得以實現，為社會和經濟發展奠定了強有力的基礎。這主要是因為化工產業能夠極大地帶動我國工農行業的發展，并革新和創新相關行業的發展理念，具有非常積極的現實作用。基于此種情況，化學工程與工藝專業實驗課程教學體系的創新就顯得尤為重要。在專業教學的過程中，固有的教學體系使得實驗過程不僅存在著浪費現象，還存在著一定程度的風險。因此，創新實驗體系是教學工作的必然任務，優化實驗模式是教學活動的必經之路。本文簡單概述了化學工程與工藝原理的方式，對其專業實驗教學課程體系的創新展開研究。

1 化學工程與工藝的基本概述

1）從化工產業的關鍵點來分析。在化學工程與工藝中，所需遵循的原則就是科學，科學是確保化學工程與工藝流程合理的關鍵。因此，在實際的工藝流程中，掌握化工專業的理論才是進行研究任務和開發任務的關鍵，而這一切離不開化學實驗的加持和科學原則的約束。在科學的原則下，實驗人員和操作人員才能更加規范和有序地進行具體操作，進而確保操作能夠合理、有效。在實際的生產過程中，模擬訓練的開展和工藝流程的優化都離不開科學這一原理，這同樣也是落實具體指標的關鍵。此外，由于該項工程工藝的涉及面廣，所包含的內容豐富。所以在具體的應用過程中，秉承科學應用的理念，通過分析整合化工行業發展趨勢，針對現狀創新技術是很有必要的。這同樣也為化工實驗教學課程的創新提出了要求，培養更具創新能力和實踐能力的專業人才成為課程優化和創新的主要著力點。

2）從化工學科的核心要素來分析。在化學工程與工藝這門學科中，其核心要素可以歸納為合成化學。合成化學主要通過開發物質的方式，為后續的設計實驗工作提供前提條件。這種方式極大地促進了化工學科實驗創新工作的開展，是實驗課程創新的主要方向。由此可見，合成化學的核心要素可以歸納成創新。在不斷地創新下，化工產業的發展有了更多的可能性，各種不同的設備設施和工藝技術為行業的發展提供了基本的助力。尤其是在信息化時代，這些工藝和工程的創新，更是推動了行業的整體發展。

2 化學工程與工藝實驗教學創新的意義和具體實踐

2.1 優化實驗教學的演示過程

在化工類學科的實驗教學過程中，演示實驗是實驗過程中的關鍵部分，同樣也是實驗教學過程最為有效的方式手段。演示實驗不僅具有實用性和適用性，還能在實驗教學的過程中鞏固學生的化學知識和相關內容，加深學生對化學的認知。并且，在演示的過程中，學生的學習熱情得以調動，求知興趣和探索興趣不斷提升。在這一過程中，采用提問或是設問的方式，還能夠培養學生的邏輯思維和推斷能力，使得學生擁有并具備一定的解題能力，進而為其專業素養的提高和創新能力的提升奠定基礎。此外，演示能夠細致地將實驗的過程和具體操作展示給學生，讓學生掌握規范和標準的實驗方法。因此，在創新實驗教學模式的過程中，要重點優化實驗教學的演示過程，以更好地創新和發展。其具體的措施為：

①教師可以借助信息化技術，開展多媒體輔助教學，以視頻和圖文解析的方式進行演示教學。通過這種方式，提高學生對化學實驗的基本興趣，解決相應的教學難點。②在針對一些瞬間完成或是需要細致觀察的實驗步驟，教師可以采用重點標注或是及時暫停的方式，讓學生能夠顧更加具體和真實地看到實驗的具體流程。③當面臨一些實驗教學要求高、實驗條件不允許的環境時，教師可以直接通過演示的方式，讓學生不必處于危險的實驗環境中，進而在創新實驗教學體系的同時，控制和預防了實驗風險和隱患的出現。如一些具有毒性或是不穩定性的物質實驗；容易失誤并且浪費較大的實驗；微觀物質結構實驗等。這些實驗操作不便，并且具有一定的危險性，通過演示的方式能夠最大限度地將實驗過程和操作規范展示給學生，并且降低了實驗的風險，具有非常積極的教育價值。

2.2 采用更具現代化特點的微型實驗

微型實驗起源于20世紀80年代，是一種安全、穩定、綠色、環保的實驗新方式。對于化學工程與工藝實驗課程體系的創新而言，采用微型實驗的作用也是很明顯的。在微型實驗下，所需的實驗試劑和實驗儀器微型化，所帶來的污染減少了，發生反應的時間也減少了，并且操作較為方便，具有節約、環保、安全等特點。一般來說，該實驗針對的是一些材料昂貴、危險性大、消耗量大，或是可能燃燒、爆炸具有不穩定特征等物質。通過微型實驗能夠在控制風險的過程中實驗綠色化學實驗，它不單單是化工專業實驗過程中的重點，更是其相關專業實驗體系創新的關鍵，是未來化工實驗發展的主要方向之一。其具體的措施為：

首先，要明確微型實驗的不足之處，并根據不足來選擇應對策略。通常來說，在化工專業的常規實驗中，微型實驗模式的優勢很明顯，但是由于儀器和設備的縮小，使得實驗的效果可能會出現不明顯、不突出等問題。這個時候，教師就可以采用放大投影的方式來進行補救，以此來根據實驗的不足定對策。其次，要規范微型實驗的具體操作過程。微型實驗的實驗設備縮小了，所以在具體的實驗流程中，針對一些需要攪拌、分液或是控溫等實驗，需要更加細致地進行。具體可以通過課前傳授操作要點，課中進行實驗指導的方式來實現。但是要注意的是，微型實驗知識創新體系的一部分，是一種面臨特殊情況時的應急備案，不能取代或是接替傳統的實驗模式。

2.3 提倡并發展循環實驗

循環經濟和綠色發展一直是我國的發展口號，是化工企業發展的主要發展方向。因此，在化工學科實驗教學體系創新的過程中，也要根據這一發展方向，更具針對性地進行實驗創新，提倡并發展循環實驗的模式。在循環實驗下，實驗的過程實現了現代化發展，實驗的消耗情況得以控制，進而為實驗模式的優化和完善提供了先決條件。與此同時，正是因為循環實驗的存在，使得學生具備了綠色實驗的理念，進而為未來踏入化工產業，科學創新并開發合成化學原料奠定了基礎。

以《二元液系相圖》實驗為例。在該實驗過程中，其所用的乙醇和環乙烷實際的價格偏高，而每次實驗會產生多于200mL 的乙醇-環己烷廢液。實驗結束后的廢液處理，往往是直接傾倒，不僅浪費了試劑和實驗，還有可能影響到環境。針對這一情況，教師可以通過以下措施來進行循環實驗。首先，實驗教師可以根據這一問題向校方反應，并申請資金來建設和創新實驗教學體系。其次，教師要根據實驗廢液進行探索，產生的廢液，判斷是否可以進行二次實驗或是循環實驗。以乙醇-環己烷廢液為例，教師可以將共沸蒸餾的實驗轉變為乙醇-環己烷的回收實驗。將乙醇和環己烷進行回收，并用于新的化工實驗之中。通過這種方式，減少實驗室試劑的開支，幫助學生養成綠色、科學的實驗理念，進一步創新和優化實驗課程教學體系。

3 化工實驗課程創新發展展望

1）高科技化發展。對于化學工程與化學工藝專業的實驗課程而言，其未來的實驗課程一定是沿著高科技化方向發展的。如合成技藝、催化分離工藝等都是未來化工實驗課程創新發展的必由之路。因此，在實驗課程的開展過程中，新科技、新技術和新理念的應用勢在必行，通過增加商品附加值的方式，讓實驗的創新有一條行之有效的道路。同時，還可以根據數字化和智能化等技術，促使整體的實驗流程沿著個性化的方向前進。

2）功能性發展。功能性發展是當前化工企業的主要方向，而化工學科的實驗創新也應根據這一方向進行發展。通過這種方式，減少和降低對實驗試劑的使用，促使實驗能夠高效地進行。同時，實驗過程可以重點根據新材料進行新發展，尤其是一些具有功能性的新材料，更是要重視。要明確的是，功能性原料的生產一般來源于化工企業，但是我國的我國企業卻很少參與，這主要是因為人才的缺失和技術的封鎖。所以在創新化工專業實驗課程的過程中，教師要引導者學生向著功能性的方向發展，進而為學生未來的發展以及國家未來的建設提供必要的人才基礎。

3）一體化發展。一體化發展指的是產學一體化，在實驗教學過程中，學校可以通過構建專業園區的方式，以相互競爭為驅動，促使實驗教學體系的創新與發展。同時，優化教學資源，為實驗過程提供更多的交流平臺，進一步豐富創新的途徑。

4 結束語

對于化學工程與工藝這門學科專業而言，其實驗教學體系的創新和發展是很有必要的。因此，在實際的實驗教學過程中，教師應在了解工藝特點的基礎上，根據創新所帶來的意義展開分析，為學生的具體實驗提供更加標準和規范合理的實驗體系。通過這種方式，優化學科專業的教學過程，引導學科專業沿著現代化的方向前進。