基于學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的能源化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)聯(lián)動(dòng)實(shí)踐教學(xué)模式探索

（桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院 廣西·桂林 541004）

新時(shí)代的背景下，人類社會(huì)面臨著許多新的挑戰(zhàn)。國(guó)家為了主動(dòng)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)和新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)。能源化學(xué)工程專業(yè)就是面對(duì)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)而建設(shè)的“新工科”專業(yè)，以應(yīng)對(duì)當(dāng)今各區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和國(guó)家戰(zhàn)略建設(shè)的迫切能源相關(guān)領(lǐng)域人才需求。

目前，能源化學(xué)工程專業(yè)的建設(shè)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(xué)資源整合，通過學(xué)科交叉進(jìn)行卓有成效的教學(xué)改革，但主要集中在專業(yè)課程改革建設(shè)上，依然存在教學(xué)體系不完善、教學(xué)難度較大等問題，尤其是學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系依然在初步探索階段，還未能真正結(jié)合當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力。因此，亟需針對(duì)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)和區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，開展能源化學(xué)工程專業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系的研究與建設(shè)，將為“新工科”建設(shè)添磚加瓦，為區(qū)域發(fā)展建設(shè)培養(yǎng)急需人才。

遞進(jìn)式教學(xué)的突出優(yōu)點(diǎn)是前后連貫性極強(qiáng)，上一階段輔助下一階段，下一階段承接上一階段；每個(gè)階段都會(huì)用到上一階段的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，而每個(gè)階段都會(huì)在上一階段的基礎(chǔ)上進(jìn)行迭代升級(jí)，在這個(gè)過程中，對(duì)知識(shí)不斷復(fù)習(xí)同時(shí)又會(huì)不斷深入，因此，教學(xué)效果良好。因此，本文研究探索在實(shí)踐教學(xué)體系上運(yùn)用遞進(jìn)式的理念，進(jìn)行能源化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)的實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)，建立課程間的聯(lián)動(dòng)教學(xué)模式，提高學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)效果。

我們?cè)?jīng)設(shè)計(jì)要求學(xué)生自己保留金工實(shí)習(xí)的作品，作為能源化工綜合實(shí)訓(xùn)的原材料之一，進(jìn)行表面處理或電鍍等實(shí)訓(xùn)操作。實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不僅對(duì)實(shí)驗(yàn)操作非常感興趣，還能主動(dòng)調(diào)研實(shí)驗(yàn)方案，課后的反饋中也表示學(xué)習(xí)效果良好。可見在教學(xué)體系構(gòu)建上，進(jìn)行遞進(jìn)式的設(shè)計(jì)能很好的提高教學(xué)效果。同時(shí)，能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程一般開設(shè)在絕大多數(shù)專業(yè)課之后，即大約在第7學(xué)期；而能源化工專業(yè)的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)緊接在專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程之后，一般也開設(shè)在第7學(xué)期。與此同時(shí)，這兩個(gè)課程在內(nèi)容上的聯(lián)系也非常緊密。因此，兩者具備相互聯(lián)動(dòng)的基礎(chǔ)，可以將兩者相聯(lián)系起來，通過課程體系的設(shè)計(jì)，開展聯(lián)動(dòng)教學(xué)。

1 能源化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)

考慮到生產(chǎn)過程復(fù)雜、周期或者流程長(zhǎng)、裝置易燃易爆等問題，本文設(shè)計(jì)將煤化工、石油化工、生物質(zhì)能源等能源化工相關(guān)實(shí)驗(yàn)開設(shè)為仿真實(shí)驗(yàn)課，如煤制甲醇變換工藝仿真實(shí)驗(yàn)、催化裂化工藝仿真實(shí)驗(yàn)等等。

另一方面，鑒于當(dāng)今對(duì)能源化學(xué)工程專業(yè)本科以上人才需要量較大的行業(yè)主要集中在新興能源化工領(lǐng)域，我們?cè)谡n程體系的設(shè)計(jì)上也比較向新能源化工方面傾斜，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生主要在如鋰電池、超級(jí)電容器、光伏、電能高效利用等領(lǐng)域上的工作科研技能水平。因此，本文設(shè)計(jì)主要集中在這些方面開設(shè)實(shí)操實(shí)驗(yàn)。比如，恒電位法研究金屬的陽(yáng)極行為、測(cè)定鋅的陽(yáng)極溶解曲線、恒電流暫態(tài)法測(cè)定電化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)、恒電位方波法測(cè)定多孔電極的微分電容及比表面積方波電流法測(cè)定化學(xué)電源的歐姆內(nèi)阻、交流阻抗法測(cè)量電極過程參數(shù)、Al陽(yáng)極氧化和著色工藝、工藝參數(shù)對(duì)鍍鋅層性能的影響、復(fù)合電極制備工業(yè)優(yōu)化及電催化性能研究、循環(huán)伏安法測(cè)定鐵氰化鉀的電極反應(yīng)過程及其應(yīng)用、鋅-二氧化錳電池裝配及電性能測(cè)試等等。

這些實(shí)驗(yàn)大多都是在下一階段實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中將會(huì)運(yùn)用到的測(cè)試表征手段，或者材料的制備相關(guān)操作。學(xué)生可以在專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)習(xí)測(cè)試操作技能、完成實(shí)訓(xùn)課題里的原材料制備，將其所制備的產(chǎn)品直接應(yīng)用在下一階段的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。由此，學(xué)生在上課時(shí)有了明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，也能對(duì)自己所學(xué)專業(yè)有更深入的認(rèn)識(shí)，可以大大提高學(xué)生的責(zé)任心和團(tuán)結(jié)協(xié)作，杜絕以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中學(xué)生課前不預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作敷衍了事的現(xiàn)象。

2 能源化工工藝技能實(shí)訓(xùn)和綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)

為應(yīng)對(duì)當(dāng)今新興能源領(lǐng)域的迫切人才需求，我們的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的內(nèi)容主要在新能源領(lǐng)域范圍選題。本文設(shè)計(jì)在能源化工工藝技能實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)開設(shè)電池設(shè)計(jì)與裝配綜合性設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)，在能源化工綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)開設(shè)太陽(yáng)能電池、儲(chǔ)能電池、電化學(xué)工程制備工藝等方面的綜合實(shí)驗(yàn)或創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。老師不直接給學(xué)生布置固定的實(shí)驗(yàn)課題，由學(xué)生以小組為單位，在這些范圍內(nèi)進(jìn)行自主的調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn)，自主設(shè)計(jì)他們喜歡的課題，經(jīng)過老師評(píng)審，判定可以施行后，再確定選題。

打破實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的孤立性，將能源化工工藝技能實(shí)訓(xùn)和綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)都分解成兩個(gè)階段：調(diào)研方案或選題階段、實(shí)操階段。學(xué)生在調(diào)研方案或選題階段以小組為單位自主選擇實(shí)訓(xùn)的課題，并在教師的指導(dǎo)下確定實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)培養(yǎng)方案要求，每個(gè)小組所選的課題不能重復(fù)。由此，鍛煉學(xué)生的文獻(xiàn)調(diào)研與理論知識(shí)的運(yùn)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和實(shí)踐創(chuàng)新能力。到實(shí)操階段進(jìn)行實(shí)踐操作時(shí)，學(xué)生對(duì)自己課題的原理和方案都理解透徹，才能更明確目標(biāo)，更積極主動(dòng)地進(jìn)行操作訓(xùn)練。

3 課程間聯(lián)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)

在排課時(shí)，將實(shí)訓(xùn)的調(diào)研方案或選題階段排在能源化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程之前，而實(shí)訓(xùn)的實(shí)操階段則排在之后。

在實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的調(diào)研方案或選題階段，要求學(xué)生經(jīng)過調(diào)研相關(guān)文獻(xiàn)，提前確定小組的課題，設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)方案和試劑材料。通過這樣的方式，學(xué)生就能明確在接下來的實(shí)操階段將會(huì)運(yùn)用到什么實(shí)驗(yàn)技能，在緊接下來的能源化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生才能帶著目標(biāo)去主動(dòng)學(xué)習(xí)，能積極主動(dòng)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理和操作，在實(shí)驗(yàn)過程中也會(huì)更加愿意親自動(dòng)手操作。另一方面，明確了實(shí)操階段需要制備的原材料，學(xué)生可以在專業(yè)實(shí)驗(yàn)課中按照該原材料的配方進(jìn)行相關(guān)材料制備實(shí)驗(yàn)，將自己所制備的產(chǎn)品直接拿到實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中使用，這樣即節(jié)約了時(shí)間，學(xué)生也會(huì)更認(rèn)真謹(jǐn)慎的進(jìn)行專業(yè)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和操作。同時(shí)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容也因此而不再一成不變，學(xué)生更加理解當(dāng)前所學(xué)內(nèi)容的上游和下游，能有效激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的興趣，大大提高了專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果，并促使學(xué)生提高能力，從一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作工轉(zhuǎn)換為科研工作者。

最后在實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的實(shí)操階段，學(xué)生能更加有效的應(yīng)用專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程中所學(xué)技能，促進(jìn)實(shí)踐訓(xùn)練的培養(yǎng)效果，最終達(dá)到共同提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

4 總結(jié)

能源化學(xué)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)聯(lián)動(dòng)實(shí)踐教學(xué)模式，打破了以往實(shí)踐教學(xué)的固有模式，有利于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、目的性和自主性，有效促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，大大提高了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力的鍛煉效果，為其以后從事相關(guān)科研和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在新時(shí)代的背景下，高等教育在不斷的前進(jìn)，教師應(yīng)進(jìn)一步改善實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)模式和體系，與時(shí)俱進(jìn)，不停地探索和改進(jìn)，更好地培養(yǎng)新時(shí)代人才的實(shí)踐創(chuàng)新能力。