以學(xué)生為主《化工原理實驗》教學(xué)的創(chuàng)新探索

張思科 戴傳波 潘高峰 王衛(wèi)東

摘 要：在工程素質(zhì)教育背景下，本文結(jié)合吉林化工學(xué)院培養(yǎng)“面向生產(chǎn)與管理一線現(xiàn)代工程師”的人才培養(yǎng)目標，根據(jù)化工原理實驗課程的特點，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗，以學(xué)生為主體，進行了化工原理實驗教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和考核方法的創(chuàng)新探索。實踐證明：通過不斷摸索并采用以學(xué)生為主的教學(xué)方法，能夠大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和工程實踐能力，使教學(xué)效果得到顯著提升。

關(guān)鍵詞：化工原理實驗 教學(xué)體系 教學(xué)內(nèi)容 考核方法 創(chuàng)新探索

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（a）-0-02

實驗教學(xué)是高等教育的一個重要環(huán)節(jié)，在教學(xué)活動中具有中心引領(lǐng)作用，是聯(lián)系基礎(chǔ)理論和實踐環(huán)節(jié)的橋梁，具有學(xué)以致用、教學(xué)相長的雙向作用[1]?；ぴ韺嶒炇窃趯W(xué)完高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)等相關(guān)基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)上，針對化工及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門工程實驗課程，主要研究化工生產(chǎn)中的工程技術(shù)問題，其實驗設(shè)備和操作流程接近于工業(yè)生產(chǎn)實際情況[2]。它與化工原理理論教學(xué)、化工原理課程設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成一個有機整體，在化工原理教學(xué)中占有重要地位，是有效培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力、全面提高學(xué)生素質(zhì)的重要實踐環(huán)節(jié)[3]。在化工原理實驗教學(xué)中，應(yīng)以學(xué)生為主體，注重過程考核，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力、工程意識、實施能力、表達及交往能力、團隊協(xié)作精神、法律法規(guī)意識等。在工程素質(zhì)教育背景下，筆者結(jié)合吉林化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)多年來的“工程教育專業(yè)認證”“卓越工程師教育培養(yǎng)”和“面向生產(chǎn)與管理一線現(xiàn)代工程師”的人才培養(yǎng)的經(jīng)驗，提出了以下對策，以期提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 以學(xué)生為主，構(gòu)建“四層次”實驗教學(xué)體系和分層次教學(xué)模式

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)以基礎(chǔ)性驗證性實驗為主，綜合性設(shè)計性實驗甚少，對學(xué)生綜合能力提高幫助不多[4]。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力、工程能力和創(chuàng)新能力，實驗室按照學(xué)生的基礎(chǔ)能力水平設(shè)定項目，分層次開展實驗教學(xué)[5]，構(gòu)建由“基礎(chǔ)型—綜合型—設(shè)計型—創(chuàng)新研究型”的四層次、素質(zhì)和能力要求不斷提升的教學(xué)體系（見圖1）。目前化工原理教學(xué)與實驗中心主要面向本?；瘜W(xué)工程與工藝、輕化工程、應(yīng)用化學(xué)、制藥工程、藥物制劑、生物制藥、生物工程、安全工程等19個本科生開設(shè)化工原理實驗課程?；ぴ韺嶒灲虒W(xué)體系根據(jù)不同專業(yè)的培養(yǎng)目標和教學(xué)大綱，結(jié)合專業(yè)特點及專業(yè)要求，合理調(diào)整實驗內(nèi)容，設(shè)置不同層次教學(xué)目標，實施“分層次”教學(xué)模式（見圖2）。

2 以學(xué)生為主，優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容

在化工原理實驗課程教學(xué)當中，實驗是非常重要的組成部分，同時在很多方面都會產(chǎn)生特別大的影響[6]。化工原理實驗教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置是“四層次”教學(xué)體系和“分層次”教學(xué)模式構(gòu)建的重要環(huán)節(jié)，因此，教學(xué)內(nèi)容安排盡可能減少驗證型實驗項目，豐富設(shè)計及創(chuàng)新研究型實驗項目。以空氣對流傳熱系數(shù)測定實驗為例，該實驗在單元操作的過程中體現(xiàn)了傳熱和流體力學(xué)等內(nèi)容，實驗過程又集合多個目標組合。針對該實驗的具體做法是：首先是變更實驗題目為“空氣對流傳熱系數(shù)測定及強化傳熱設(shè)計實驗”；其次是要求學(xué)生組成3～4人團隊，通過查閱文獻，自行設(shè)計制作擾流元件，進行傳熱強化實驗研究和阻力損失測定，分析加入擾流元件后的強化傳熱效果和經(jīng)濟性；最后是要求以團隊形式完成實驗報告或研究論文。通過這樣的創(chuàng)新實踐不僅實現(xiàn)多個知識點的統(tǒng)一化，同時也豐富了學(xué)生的知識面，激發(fā)了學(xué)生探索欲望，增強了學(xué)生研究能力、操作能力、組織能力和創(chuàng)新能力等，取得較好效果。近幾年，學(xué)生的研究成果已公開發(fā)表“齒邊穿孔扭帶對管內(nèi)強化傳熱的實驗研究”[7]和“內(nèi)插動態(tài)葉輪式擾流元件對管內(nèi)傳熱影響的實驗研究”[8]等研究論文。此外，增設(shè)萃取、蒸發(fā)、膜蒸餾及雙塔萃取精餾等實驗項目，為學(xué)生實驗和創(chuàng)新活動提供充實的物質(zhì)保障。

3 以學(xué)生為主，創(chuàng)新實踐教學(xué)考核新模式

實驗考核的重要目的之一是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握實驗基本技能、科學(xué)研究方法和理論聯(lián)系實際的能力，通過考核使學(xué)生在實踐能力、綜合能力和創(chuàng)新力等方面得到培養(yǎng)和提高[9-10]。傳統(tǒng)化工原理實驗成績側(cè)重于結(jié)果考核，而實驗過程操作等過程性環(huán)節(jié)無法體現(xiàn)[11]。為此，根據(jù)化工原實驗的特點和流程，加強教學(xué)過程監(jiān)控和效果管理；優(yōu)化學(xué)生實驗的評定方法；增設(shè)實驗討論環(huán)節(jié)；改革創(chuàng)新型實驗報告為科技論文；實行實驗與仿真并行等教學(xué)方式，將工程素質(zhì)教育理念融入化工原理實驗教學(xué)與考核全過程。建立了“實驗—仿真—多角度”的實驗過程評價模式，考核學(xué)生的綜合能力，做到客觀、公正、公平，以最大程度反映學(xué)生的真實水平?？己藦膶W(xué)生的實驗準備、實驗設(shè)計及方案、實驗操作能力、實驗中出現(xiàn)問題的分析和解決問題能力、實驗的創(chuàng)新能力、實驗仿真操作能力及實驗結(jié)果的表述能力等方面進行綜合評價，這樣既可以調(diào)動學(xué)生實驗的積極主動性，又可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果作為反饋，有針對性進行改進，完善教學(xué)過程，形成持續(xù)改進機制，提高實驗教學(xué)質(zhì)量[5]。

4 以學(xué)生為主，規(guī)范實驗教學(xué)準備與運行機制

充分的實驗準備及高效、有序地運行機制是實驗教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。在化工原理實驗教學(xué)過程中，要求學(xué)生實驗前充分準備：了解現(xiàn)場安全知識；摸清實驗裝置測試點和控制點；了解所用檢測儀器、儀表的使用方法及所測數(shù)據(jù)的變化趨勢，做到心中有數(shù)，并預(yù)先制作原始記錄表，并對實驗預(yù)期結(jié)果、可能發(fā)生的故障和排除故障的方法做出合理地判斷。學(xué)生的預(yù)習(xí)準備情況需經(jīng)指導(dǎo)教師通過提問、檢查等方式，確認合格后方可進行實驗。嚴格規(guī)范實驗教學(xué)運行流程，以確保實驗教學(xué)規(guī)范、有序運行，提高教學(xué)質(zhì)量，為“面向生產(chǎn)與管理一線現(xiàn)代工程師”培養(yǎng)目標的達成提供保障。

5 結(jié)語

基于工程素質(zhì)教育，在實驗教學(xué)過程中，如何有效培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力、全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)是我們亟待解決的重要問題。實踐證明，以學(xué)生為主，通過構(gòu)建“四層次”實驗教學(xué)體系和分層次教學(xué)模式、優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新實踐教學(xué)考核新模式及規(guī)范實驗教學(xué)準備與運行機制等措施，能夠大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和工程實踐能力，使教學(xué)效果得到顯著提升。

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