化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗的教學(xué)改革與實踐

曾興業(yè)　洪曉瑛　王寒露　吳世逵

[摘 要]工程教育專業(yè)認(rèn)證對課程建設(shè)提出了新標(biāo)準(zhǔn)和新要求，項目組以化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗課程為例，從教學(xué)大綱、教學(xué)條件、教學(xué)內(nèi)容及考核方式等方面對其進(jìn)行了改革和探索，介紹了該門課程的目標(biāo)達(dá)成度評價，并針對評價結(jié)果提出持續(xù)改進(jìn)建議與措施。

[關(guān)鍵詞]專業(yè)認(rèn)證;化學(xué)工程與工藝專業(yè);專業(yè)實驗

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）06-0096-03

我國已于2016年6月正式加入《華盛頓協(xié)議》，該協(xié)議作為國際工程聯(lián)盟較為完整、國際化程度較高、最具權(quán)威性的協(xié)議之一，主要針對國際上本科工程學(xué)歷的資格互認(rèn)。加入《華盛頓協(xié)議》，標(biāo)志著我國工程教育質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)了國際實質(zhì)等效，工程教育質(zhì)量保障體系得到了國際認(rèn)可[1]。而工程教育專業(yè)認(rèn)證是指專業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)針對高等教育機(jī)構(gòu)開設(shè)的工程類專業(yè)教育實施的專門性認(rèn)證，由專門職業(yè)或行業(yè)協(xié)會（聯(lián)合會）、專業(yè)學(xué)會會同該領(lǐng)域的教育專家和相關(guān)行業(yè)企業(yè)專家一起進(jìn)行評估，旨在為相關(guān)工程技術(shù)人才進(jìn)入工業(yè)界從業(yè)提供預(yù)備教育質(zhì)量保證。目前，國內(nèi)很多高校和專業(yè)致力于工程教育專業(yè)認(rèn)證，以提升專業(yè)辦學(xué)水平和培養(yǎng)高素質(zhì)工程技術(shù)人才。

廣東石油化工學(xué)院（以下簡稱“我?！保┗瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)是國家特色專業(yè)和省特色專業(yè)，也是教育部“卓越工程教育培訓(xùn)計劃”試點專業(yè)、2019年廣東省一流本科專業(yè)建設(shè)點。該專業(yè)于2016年第一次參加工程教育專業(yè)認(rèn)證并順利通過，并于2019年再次接受工程教育專業(yè)認(rèn)證專家進(jìn)?？疾?。工程教育專業(yè)認(rèn)證課程建設(shè)提出了新標(biāo)準(zhǔn)和新要求，作為該專業(yè)最重要的專業(yè)實驗課程之一的化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗，是一門工程性和實踐性非常強(qiáng)的課程，是理論課和實踐課之間的橋梁[2]。本文以該課程為例，從教學(xué)大綱、教學(xué)條件、教學(xué)內(nèi)容及考核方式等方面進(jìn)行了改革和探索，介紹了該門課程的目標(biāo)達(dá)成度評價，并針對評價結(jié)果提出持續(xù)改進(jìn)建議與措施。

一、化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗課程簡介

化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗是化學(xué)工程與工藝本科專業(yè)一門必修實驗實踐課，因不同院校的化學(xué)工程與工藝專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求不完全一致，其實驗課程具體內(nèi)容也各不相同[3]。我?；瘜W(xué)工程與工藝本科專業(yè)方向偏向石油化工行業(yè)，其目標(biāo)是培養(yǎng)能在石油煉制、石油化工、能源、安全環(huán)保等化工相關(guān)領(lǐng)域從事工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管理等方面工作的專業(yè)人才。因此，化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗課程包括油品分析及工程工藝類實驗兩部分，油品分析以石油化工行業(yè)或國家的分析方法標(biāo)準(zhǔn)為參考，開設(shè)石油產(chǎn)品殘?zhí)繙y定、石油產(chǎn)品灰分測定、石油產(chǎn)品機(jī)械雜質(zhì)測定、石油產(chǎn)品雷德蒸氣壓測定、石油產(chǎn)品酸值（酸度）測定、石油產(chǎn)品銅片腐蝕試驗、石油產(chǎn)品水溶性酸堿測定等實驗項目;工程工藝類實驗包括氣相色譜在化工專業(yè)實驗中的應(yīng)用、恒沸精餾制備無水乙醇、催化反應(yīng)精餾制備乙酸乙酯（或甲縮醛）、乙苯脫氫制備苯乙烯、連續(xù)流動反應(yīng)器中的返混測定、液膜分離法脫除污染物等實驗項目。

二、化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗教學(xué)概況

本課程的開課單位為石油化工實驗與實踐實訓(xùn)中心，該中心為廣東省實驗教學(xué)示范中心。該中心由化學(xué)工程與工藝專業(yè)綜合實驗室、石油化工生產(chǎn)過程訓(xùn)練平臺、石油化工生產(chǎn)模擬訓(xùn)練平臺和油品分析測試平臺組成。該中心現(xiàn)有專職實驗教學(xué)管理人員10人，實驗室總面積為2058平方米?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)實驗共3學(xué)分，包含如化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工分離工程等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課相關(guān)的綜合實驗，分為化工專業(yè)實驗（一）（1學(xué)分，第5學(xué)期開設(shè)）、化工專業(yè)實驗（二）（2學(xué)分，第6學(xué)期開設(shè)），單列實驗周開課。具體開設(shè)的實驗項目如表1所示。

三、化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗課程教學(xué)改革

（一）根據(jù)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)修訂教學(xué)大綱

圍繞“以學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向、堅持持續(xù)改進(jìn)”的工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念，實驗中心制訂了符合專業(yè)認(rèn)證要求的化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗教學(xué)大綱，明確課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)以及課程目標(biāo)對畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐，旨在促進(jìn)學(xué)生對理論知識的深化理解，提高其動手能力和創(chuàng)新水平。新制訂的教學(xué)大綱將該實驗課程目標(biāo)分解成3個子目標(biāo)，具體如表2所示。

（二）改善教學(xué)體系和改進(jìn)教學(xué)方法

1.實驗教學(xué)體現(xiàn)課程思政。將我校“聽黨召喚，為國奉獻(xiàn)，艱苦創(chuàng)業(yè)，忠誠擔(dān)當(dāng)”的“西遷精神”貫穿于實驗教學(xué)中，在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)實驗室條件的來之不易，讓學(xué)生珍惜已有的實驗條件，勤奮學(xué)習(xí)，認(rèn)真做好每一個實驗，取得好的學(xué)習(xí)成果，將課程思政做到教學(xué)育人“潤物細(xì)無聲”。

2.實驗教學(xué)融入“雙體系”教學(xué)思想。為強(qiáng)化本專業(yè)“教必蘊(yùn)育，育必鑄靈”雙體系教育教學(xué)綜合改革創(chuàng)新思想[4]，實驗中心以建設(shè)特色實驗項目為抓手，打造以特色教材為基礎(chǔ)，以工程背景與產(chǎn)教融合為出發(fā)點，在專業(yè)實驗教學(xué)中堅持采用“貼合專業(yè)”“特色鮮明”和“石化滲透”的教學(xué)新模式。

3.出版配套實驗教材。組織具有豐富經(jīng)驗的實驗實訓(xùn)教師對本專業(yè)的專業(yè)實驗課程和教案進(jìn)行系統(tǒng)性修訂和總結(jié)，出版了與實驗裝置相匹配的化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗教材，完善和規(guī)范了實驗教學(xué)內(nèi)容。教材編寫強(qiáng)調(diào)了實驗課程的系統(tǒng)設(shè)計和能力培養(yǎng)、強(qiáng)化專業(yè)知識與數(shù)學(xué)能力的融合，樹立學(xué)生解決復(fù)雜化學(xué)工程問題的觀念。

4.教學(xué)過程中貫穿“實驗安全”意識。各項規(guī)章制度按規(guī)定做好張貼展示，做好實驗項目安全培訓(xùn)，教師課前須向?qū)W生介紹實驗教學(xué)“安全三部曲”，即所在位置緊急疏散示意圖、實驗項目安全預(yù)警措施、分享安全小故事。結(jié)合實驗室安全事故進(jìn)行警示教育并討論“事故是否與我有關(guān)”等問題，同時結(jié)合安全管理規(guī)章制度進(jìn)行探討，強(qiáng)化學(xué)生的安全意識。

（三）改善實驗教學(xué)條件

工程教育專業(yè)認(rèn)證非常重視實驗教學(xué)環(huán)境、實驗設(shè)備以及實驗室安全等教學(xué)條件?；I(yè)實驗教學(xué)依托石油化工實驗與實踐中心的建設(shè)為契機(jī)，在2015年對化工專業(yè)實驗室進(jìn)行了全面改造，包括實驗室面積調(diào)整、單間實驗室面積擴(kuò)增、實驗設(shè)備更新與臺套數(shù)增加、水電規(guī)范化改造、墻壁和地面裝修、完善實驗室安全標(biāo)識和儀器設(shè)備操作規(guī)程、增加消防和防護(hù)設(shè)施等。實驗要做到小型實驗設(shè)備每2位學(xué)生共同一套，大型實驗設(shè)備每4位學(xué)生共用一套。在2019年繼續(xù)增補(bǔ)了部分實驗教學(xué)裝置，同時對實驗室的試劑、實驗室安全和檔案文件進(jìn)行規(guī)范化管理，修訂實驗室開放與準(zhǔn)入制度，完善實驗室安全預(yù)警措施，開放實驗室安全在線考試平臺。引入在線試劑采購平臺，將平臺作為試劑倉庫的有力保障，進(jìn)一步減少試劑和化學(xué)品庫存，以提高試劑的共享利用率。

（四）改革考核方式

實驗中心結(jié)合專業(yè)認(rèn)證的理念，改變了以往主要依據(jù)出勤和實驗報告評定成績的做法。以學(xué)為中心，注重學(xué)習(xí)過程，每項實驗成績由不同觀察點組成，如表3所示。將相應(yīng)的觀察點印制在學(xué)生實驗報告的首頁，讓學(xué)生了解教師的關(guān)注點，同時也起到對學(xué)生提醒與警示的作用。上述設(shè)置顯著提高了學(xué)生對實驗課程的重視程度和現(xiàn)場操作能力，強(qiáng)化了學(xué)生的安全意識、分析和解決問題的能力。同時，教師根據(jù)各項觀察點評分情況，有針對性地進(jìn)行改進(jìn)，完善教學(xué)過程，形成持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，以全面提高教學(xué)質(zhì)量。

（五）課程目標(biāo)達(dá)成度評價及分析

課程達(dá)成度評價是畢業(yè)要求達(dá)成度評價的基礎(chǔ)，根據(jù)上述各項觀察點獲得分值。以化學(xué)工程與工藝專業(yè)2016級7個班共236人的平均分值為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具體的課程達(dá)成度評價結(jié)果如表4所示。

由表4得到的課程目標(biāo)達(dá)成度分析及改進(jìn)建議如下。

課程目標(biāo)1是評價學(xué)生是否了解石油工業(yè)的原料及產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)要求和技術(shù)管理問題。學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)，已經(jīng)基本了解油品的質(zhì)量指標(biāo)及技術(shù)問題，按照國家標(biāo)準(zhǔn)或石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，了解各種分析測試方法的適用范圍，選擇正確的分析方案，搭建實驗裝置，正確操作石油化工產(chǎn)品分析儀器，因此可達(dá)到較好的達(dá)成度值，達(dá)成度為0.865，即學(xué)生掌握程度較好。課程目標(biāo)2是評價學(xué)生對相關(guān)專業(yè)課程的實驗技術(shù)和方法的掌握情況，以及學(xué)會過程開發(fā)的基本研究方法和常用的實驗基本技能，達(dá)成度為0.885，是三項課程目標(biāo)中數(shù)值最高的。這是因為學(xué)生對專業(yè)課程理解較透徹，并且專業(yè)知識掌握比較扎實。課程目標(biāo)3是評價學(xué)生正確分析和處理數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律和解決石油化工的復(fù)雜工程問題，達(dá)成度為0.820，是三項課程目標(biāo)中數(shù)值最低的，這反映了學(xué)生難以通過幾項實驗總結(jié)具體的工程規(guī)律，因此要想解決石油化工復(fù)雜工程問題還需要進(jìn)一步強(qiáng)化專業(yè)技能。

持續(xù)改進(jìn)的建議：在專業(yè)實驗以及后續(xù)工程實訓(xùn)課程中應(yīng)繼續(xù)強(qiáng)化對工程問題規(guī)律的總結(jié)，以提高學(xué)生歸納總結(jié)能力;在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中，應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計課題，加強(qiáng)學(xué)生工程設(shè)計的訓(xùn)練，以提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

四、結(jié)論

以化學(xué)工程與工藝專業(yè)實驗為例，本文探討了該課程在教學(xué)大綱、教學(xué)條件、教學(xué)內(nèi)容、考核方式及課程的目標(biāo)達(dá)成度評價等方面的改革與實踐，加強(qiáng)了對學(xué)生的工程實踐能力和安全意識的培養(yǎng)，提高了實驗課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，以達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：劉鳳華]