化學(xué)工程與工藝專業(yè)“四層次”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革研究

林存輝，范生皓，王 麗，曾興業(yè)，張戰(zhàn)軍

（廣東石油化工學(xué)院，廣東茂名 525000）

廣東石油化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)為國(guó)家級(jí)特色專業(yè)、教育部“卓越計(jì)劃”試點(diǎn)專業(yè)，2019年入選省一流本科專業(yè)、2021年入選國(guó)家一流本科專業(yè)，2016年、2019年兩次通過中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等理工科院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的重要組成部分，是高校培養(yǎng)高水平理工科應(yīng)用型人才創(chuàng)新能力、技術(shù)能力、專業(yè)素養(yǎng)的重要途徑。針對(duì)教育部工程教育專業(yè)認(rèn)證面向產(chǎn)出的要求以及畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)“具有良好的創(chuàng)新精神、思維方式、學(xué)習(xí)方法，身心健康，具備不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)社會(huì)、職業(yè)發(fā)展的能力”中對(duì)創(chuàng)新精神的要求，對(duì)化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革勢(shì)在必行，必須持續(xù)改進(jìn)以滿足下一輪專業(yè)認(rèn)證要求，這也是我校加入廣東省高水平理工科大學(xué)后對(duì)國(guó)辦發(fā)〔2015〕36號(hào)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》的積極響應(yīng)。

1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的局限性

《高等教育法》明確指出，高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才。對(duì)于地方高校化工學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)和素質(zhì)教育中起著非常重要的作用。然而，傳統(tǒng)的化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)越來越顯現(xiàn)出諸多弊端。例如，重理論、輕實(shí)踐，重知識(shí)、輕能力的教學(xué)模式，使培養(yǎng)出來的大多數(shù)學(xué)生缺乏創(chuàng)造性、缺乏分析問題和解決問題的能力。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)只是按標(biāo)準(zhǔn)的程序驗(yàn)證原理和定律，實(shí)驗(yàn)教材對(duì)所需的儀器設(shè)備、操作步驟、觀察內(nèi)容、乃至實(shí)驗(yàn)結(jié)果等均已詳細(xì)說明，這樣的實(shí)驗(yàn)，很難達(dá)到培養(yǎng)動(dòng)手能力、分析與解決問題能力的目的，創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)更是無從談起。再如，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論課程，四大化學(xué)（無機(jī)化學(xué)，有機(jī)化學(xué)，分析化學(xué)和物理化學(xué)）各自設(shè)置實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)又依附于理論課程的教學(xué)體系，這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課僅是對(duì)理論的簡(jiǎn)單驗(yàn)證，因此，為了緊跟時(shí)代步伐和適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的要求，提出打破現(xiàn)有化工學(xué)科傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系，根據(jù)我校性質(zhì)和專業(yè)特點(diǎn)，研究符合本校實(shí)際的新的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式并更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使之適應(yīng)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。這對(duì)于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對(duì)于我校本科教學(xué)水平和學(xué)科建設(shè)上新臺(tái)階都具有十分重要的意義。同時(shí)，對(duì)于推動(dòng)我省地方高?；I(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系的改革與創(chuàng)新也具有積極的促進(jìn)作用。

根據(jù)我?；瘜W(xué)工程學(xué)院所開設(shè)化學(xué)工程與工藝專業(yè)的實(shí)際情況，打破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，構(gòu)建了“四層次”教學(xué)實(shí)驗(yàn)體系，即基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及研究實(shí)驗(yàn)。

2 第一層次——基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)包括無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)等。精煉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使其與理論知識(shí)同步，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，小綜合實(shí)驗(yàn)為輔，既加深理論知識(shí)的理解，又培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)技能與應(yīng)用，為專業(yè)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備條件、打好基礎(chǔ)。

在多數(shù)高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)課程沒有獨(dú)立授課，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)較少，學(xué)生很難得到深入的學(xué)習(xí)鍛煉，因而本層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還可以通過大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)尤其是化學(xué)類實(shí)驗(yàn)基本操作技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生正確操作實(shí)驗(yàn)儀器、正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)而得出結(jié)論的能力和優(yōu)良實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)“以賽促改、以賽促教、以賽促建、以賽促學(xué)”。

3 第二層次——專業(yè)實(shí)驗(yàn)

專業(yè)實(shí)驗(yàn)包含化工原理、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工分離工程等專業(yè)基礎(chǔ)課和所有專業(yè)課的綜合實(shí)驗(yàn)，及具有鮮明石油化工特色的油品分析實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)訓(xùn)。專業(yè)實(shí)驗(yàn)以教學(xué)單元組合式開設(shè)，這種教學(xué)的優(yōu)勢(shì)是在有限教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)合理分配實(shí)驗(yàn)時(shí)間，不讓實(shí)驗(yàn)過于單調(diào)泛味，把幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合在一起，滿足綜合型實(shí)驗(yàn)要求。

本層次實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)著本科化工類專業(yè)核心課程，是理論教學(xué)的實(shí)踐延伸，通過建設(shè)雙師型教師隊(duì)伍，使得理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)協(xié)調(diào)融合。我校是一所石油化工特色鮮明的理工科院校，作為我校的龍頭專業(yè)，化學(xué)工程與工藝專業(yè)也是國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的“油味”十足的化工專業(yè)，專業(yè)實(shí)驗(yàn)包括了石油產(chǎn)品餾程、密度、蒸氣壓、閃點(diǎn)、酸值、黏度、殘?zhí)?、灰分等性質(zhì)的測(cè)定及原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾實(shí)驗(yàn)在內(nèi)的油品分析實(shí)驗(yàn)。工程實(shí)訓(xùn)則包括了延遲焦化工程實(shí)訓(xùn)（在校內(nèi)“延遲焦化-蒸餾”一體化中試裝置上進(jìn)行）、乙烯裂解工程實(shí)訓(xùn)（在國(guó)內(nèi)高校唯一的乙烯裂解中試裝置上進(jìn)行）、化工管路拆裝實(shí)訓(xùn)（利用化工生產(chǎn)管線閥門為實(shí)物供學(xué)生拆裝訓(xùn)練）等，體現(xiàn)了工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的石油化工特色。這些特色實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)有力推動(dòng)了高等學(xué)?；ゎ悓I(yè)“新工科”建設(shè)，提高了本科化工類專業(yè)核心課程教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)了大學(xué)生綜合素質(zhì)與能力培養(yǎng)，提升了教育服務(wù)石油和化工行業(yè)發(fā)展的水平，有利于培養(yǎng)滿足新時(shí)代社會(huì)需求的復(fù)合型高技能化工人才。

此外，從綠色環(huán)保和實(shí)驗(yàn)安全的角度，本層次實(shí)驗(yàn)剔除了部分有害、高危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，例如油品分析實(shí)驗(yàn)中的石油產(chǎn)品苯胺點(diǎn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)。苯胺（又稱氨基苯）對(duì)環(huán)境有害，可對(duì)水體造成污染，且具有中等毒性，實(shí)驗(yàn)中若意外導(dǎo)致皮膚吸收或吸入大量苯胺會(huì)先出現(xiàn)高鐵血紅蛋白血癥，在中毒4d左右可能會(huì)發(fā)生溶血性貧血，在中毒后2～7d可能會(huì)發(fā)生毒性肝病，對(duì)人體的傷害具有潛伏性。高危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)的剔除體現(xiàn)了以生為本、安全第一的育人理念，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的人文 關(guān)懷。

4 第三層次——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以研究性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、自主實(shí)驗(yàn)、初步培養(yǎng)科研能力。本層次實(shí)驗(yàn)可以采用一人一機(jī)的形式進(jìn)行，也可由學(xué)生自主組隊(duì)進(jìn)行，既可以鍛煉學(xué)生獨(dú)立自主的分析問題、解決問題的能力，也可以加強(qiáng)學(xué)生的溝通交流、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作精神。本層次實(shí)驗(yàn)提高了學(xué)生的主動(dòng)性，消除了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注入式的教學(xué)方法。此外，在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如果實(shí)驗(yàn)失敗或?qū)嶒?yàn)結(jié)果不理想，學(xué)生往往不會(huì)主動(dòng)要求重新做實(shí)驗(yàn)，而本層次實(shí)驗(yàn)則很好地改善了這一情況，實(shí)驗(yàn)是由學(xué)生自主設(shè)計(jì)的，學(xué)生會(huì)通過各種途徑包括尋求指導(dǎo)來保障實(shí)驗(yàn)的順利完成，避免了濫竽充數(shù)的情況，切實(shí)提高學(xué)生的能動(dòng)性和探究能力。

本層次實(shí)驗(yàn)有賴于化工實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)中心的耗材和儀器設(shè)備支持，加大資金投入，通過教學(xué)、科研實(shí)驗(yàn)室資源共享，打造開放實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和必需實(shí)驗(yàn)用品，學(xué)生通過預(yù)約開展實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)學(xué)過的實(shí)驗(yàn)原理，獨(dú)立或組隊(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)藥品的選擇，提高學(xué)生的主動(dòng)性、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。由于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案難免會(huì)存在安全隱患，所以學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案須經(jīng)實(shí)驗(yàn)員老師確認(rèn)排除安全隱患并做適當(dāng)操作指導(dǎo)后方可實(shí)施。

5 第四層次——研究實(shí)驗(yàn)

研究實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以科研成果為導(dǎo)向。學(xué)生在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下，依托相關(guān)的科研平臺(tái)進(jìn)行創(chuàng)新研究實(shí)驗(yàn)，并以一定的科研成果產(chǎn)出為目的，該層次的實(shí)驗(yàn)與畢業(yè)論文無縫對(duì)接，為畢業(yè)論文的順利進(jìn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

前面三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)都存在小組實(shí)驗(yàn)的形式，在實(shí)際進(jìn)行過程中，難免會(huì)出現(xiàn)一兩個(gè)同學(xué)動(dòng)手操作，其余同學(xué)只記錄數(shù)據(jù)的情況。而本層次實(shí)驗(yàn)一般是通過指導(dǎo)老師制定一人一課題的形式進(jìn)行，確保學(xué)生的實(shí)踐能力得到培養(yǎng)，且實(shí)驗(yàn)方案都是開放性的，彌補(bǔ)了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的不足，極大提高了學(xué)生解決問題的能力。

我校化學(xué)工程學(xué)院為全面貫徹黨的教育方針政策，充實(shí)完善“全員育人、全程育人、全方位育人”的育人體系，更好發(fā)揮教師教書育人的作用，本著以學(xué)生為中心理念，體現(xiàn)因材施教和個(gè)性化培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，切實(shí)提高本科教育教學(xué)質(zhì)量，制定了《化學(xué)工程與工藝本科生成長(zhǎng)導(dǎo)師制實(shí)施方案》。本層次實(shí)驗(yàn)以“本科生成長(zhǎng)導(dǎo)師制”為依托，專業(yè)教師作為指導(dǎo)老師按照學(xué)校有關(guān)規(guī)定和專業(yè)培養(yǎng)方案要求，積極指導(dǎo)學(xué)生開展科學(xué)研究和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練（國(guó)家級(jí)和省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽等），安排學(xué)生參與科研課題或教學(xué)改革課題的研究或輔助性工作，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生科研興趣、科研能力、創(chuàng)新能力。此外，本層次實(shí)驗(yàn)也是我校化學(xué)工程學(xué)院“良師益友”工作方案的組成部分，指導(dǎo)老師在指導(dǎo)學(xué)生開展研究實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，也要了解學(xué)生學(xué)習(xí)生活中所思所想，幫助學(xué)生答疑、解惑、解困，加強(qiáng)指導(dǎo)，進(jìn)一步推進(jìn)“三全”育人，更好地培養(yǎng)人格健全的石油化工工程應(yīng)用型人才。

6 結(jié)束語

廣東石油化工學(xué)院不斷適應(yīng)高等教育改革和發(fā)展的形勢(shì)，積極探索高等院?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)律，始終堅(jiān)持面向廣東省化學(xué)化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)及進(jìn)一步深造需求進(jìn)行創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)。打破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在化學(xué)工程與技術(shù)一級(jí)學(xué)科平臺(tái)上構(gòu)建完整的、貫通的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系，形成“四層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，體現(xiàn)了“基礎(chǔ)性、專業(yè)性、設(shè)計(jì)性、研究性”的特點(diǎn)。所形成的專業(yè)特色突出、體系獨(dú)立完整、管理科學(xué)、師資雄厚、學(xué)生主體地位突出的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是一套滿足“專業(yè)認(rèn)證”要求的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，可以為地方高校進(jìn)行化工學(xué)科的實(shí)驗(yàn)課程改革探索一種新模式。