化工“卓越工程師”試點專業實驗教學改革

王俊文， 溫亞龍， 郝曉剛， 張忠林， 劉世斌

(太原理工大學化學化工學院，山西 太原 030024)

0 引言

高等教育的根本任務是人才培養。目前，高教改革發展的最核心、最緊迫任務是提高教學質量[1-2]?！白吭焦こ處熍囵B計劃”作為國家高教中長期發展規劃的工程教育改革，其目的是培養一大批創新能力強、適應我國經濟社會發展需要的各類工程技術人才，為我國走新型工業化道路、建設創新型國家和人力資源強國、提升國家核心競爭力提供堅實的人才支撐和智力保證[3-5]。為切實推動我國卓越工程師的培養，2009年教育部開始實施第一批高校參與“卓越工程師培養計劃”試點[6-7];同時也為高校理工類專業的工程教育指出了改革的方向和人才培養的目標[8-11]。作為國家級特色專業和山西省品牌專業，并以化學工程與技術一級學科博士點為支撐，2010年我校化學工程與工藝本科專業開始進行首批“卓越工程師培養計劃”試點教育培養。

太原理工大學化學工程與工藝專業實踐性教學環節已經過多年的改革和實踐，特別是山西省“21世紀初高等教育教學改革”重點項目——“化工類專業課程體系中實踐性教學環節的改革和深化”，于2005年初高水平完成(省級教學成果一等獎)，使教學質量得到顯著的提高[12-14];但作為傳統的強勢工科專業，仍存在片面追求“高、大、全”，工程培養模式單一、創新能力培養不足、社會認可度不高等現實問題。實驗教學環節作為課程體系的重要組成部分，在工科類教學中的地位非常突出，是學生工程素質、創新能力培養的重要環節[15-16]。為此，化工基礎實驗中心針對化工專業卓越工程師培養計劃，以人才培養模式為改革重點，以化工類實驗教學為改革突破口，課程體系構建、教學內容、裝置建設、教學方法、考核管理等等方面，多環節強化培養學生的工程能力和創新能力，全面提高了學生的綜合素質，促進了我?；け究茖I“卓越工程師培養計劃“試點工作的順利實施。

1 調整教學計劃構建化工實驗教學新體系

首先轉變教學理念，在實驗實踐性教學環節，強化學生工程能力和創新能力的培養，擺正實驗教學在整個教學體系中應有的位置，在化工實驗單獨設課的基礎上，增加化工創新實驗教學環節。提出“分階段、交叉式、階梯化培養學生工程實踐和創新能力”的教學模式;系統調整“化學工程與工藝”專業教學計劃，修正和完善教學大綱;調整實驗教學內容，將化工類專業實驗教學調整為5個階段來完成，即“化學基礎+技術基礎+專業基礎+專業實驗+創新實驗”5段式實驗教學新體系，如圖1所示，并擴大實驗教學學時數，除化學基礎實驗外，其余4個模塊均為2個周學時。教學模式上打亂理論教學和實驗教學的界限，進行“交叉式”互動教學模式，根據學科內容，在理論課堂授課后，及時開放實驗教學，切實做到“學以致用、理論與實踐相結合”，充分調動了學生的學習積極性。

圖1 化工“卓越工程師”試點專業實驗教學體系結構示意圖

2 編寫實驗教材，增加化工創新科技實驗

為提高實驗課教學質量，針對新的教學計劃，編寫出新的實驗教材——“化工創新實驗”和實驗指導書。鑒于化工專業實驗往往規模較大，為接近工程實際的多因子影響過程，在內容編排上，按照實驗課教學大綱的基本要求，針對學生普遍存在的實踐薄弱環節，進行了系統的補充和完善。

2.1 創新實驗內容

以化學工程和化學工藝兩個重點學科為科技創新平臺，以學科研究方向為模塊，將指導教師承擔的國家、省部級科研項目內容通過簡化整理，編著了化工創新實驗內容。使學生不但了解了本專業科技創新的熱點，而且增強了學習的興趣，極大調動了學習的積極性。

2.2 工程概念和思維

針對化工生產和實驗研究中的測量技術問題，增加常用測試儀器的基本原理和使用方法，并適當增加誤差分析和數據處理內容，以強調工程概念和工程問題的處理方法，引導學生歸納具有普遍指導意義的基本工程觀點。此工程思維的建立，對于掌握課程內容及畢業論文環節的學習，有著積極的促進作用。

2.3 科研能力培養

以例題和討論題的形式，引導學生如何運用所學的理論去分析裝置結構以及操作等對測量結果的影響，分析和歸納實驗數據，通過與理論比較，提出自己的見解，分析誤差的性質和影響程度。從教學目標上，逐步提高學生的實驗和科研能力。

3 改擴建實驗裝置，營造工程環境

物質是基礎，實驗設備條件的好壞，實驗過程中學生能否進行獨立操作，清楚地觀察實驗現象，將直接影響實驗課教學質量。我校大多實驗裝置為90年代中期產品，已使用15年之久，裝置普遍出現生銹、變形、跑冒滴漏現象，且實驗種類少，測試和控制技術已大大落后，不能適應當前教學改革的基本要求。

針對這種困境，實驗中心以“211”工程建設目標為導引，緊抓化學工程與工藝專業“卓越工程師”教育培養的契機，依托一級學科博士點，對化工基礎實驗中心進行了重點建設，通過充分調研、認真論證等形式，以設計性和綜合性專業實驗為導向，自行設計和開發出多套創新性實驗裝置和平臺，如煤基合成油系列綜合實驗(煤層氣部分氧化制合成氣實驗—合成氣制甲醇實驗—煤基甲醇合成燃料油實驗)、焦化粗苯低溫催化加氫精制實驗以及超臨界萃取實驗等，完成實驗裝置的改擴建工程，在體現先進性與實用性相統一、可視性與工程性相統一的同時，營造出工程環境，突出了煤化工專業特色，為實驗教學改革提供硬件基礎。

4 改革教學方法，實施多方位教學

有了實驗裝置及教材的硬件基礎，如不講究教學方法，尚不能起到預期的效果。為提高學生綜合素質，需要進行軟件建設，即教學方法的改革。

4.1 增加實驗課的講授

由系、部選出經驗豐富的教師，進行卓越班的實驗授課。特別是針對化工專業實驗和化工創新實驗環節，根據教材內容，在講解實驗基礎理論的同時，重點講授實驗裝置設計或開發的思路等，并結合實驗指導書進行操作工藝的討論。

4.2 多方位預習

在實驗講授的基礎上，進行多方位的實驗預習，包括裝置現場、實驗仿真、撰寫實驗預習報告等。

4.3 開放式實驗操作

學生在預定的時間內，主動地、有目的地獨立完成實驗。導師采用啟發式教學模式，將主要精力放在巡視中，注意每個學生的實驗細節，及時提出存在的問題，針對實驗原始性數據，進行部分的提問。使學生不但鞏固理論知識，且增強其動手能力，逐步培養和挖掘出其創新能力。

5 規范考核標準，綜合評定成績

為了全面反映卓越班同學的工程素質以及創新能力，充分調動學生上好實驗課的積極性，根據實驗教學大綱和實驗教學內容，采取了分項考核記分的方式，綜合評定學生每次實驗的成績。表1為專業性實驗的考核內容、方法以及比例等。

考核環節為實驗設計、現場操作和思考題三部分。對于設計性、綜合性實驗，特別是創新實驗，是工程素質和創新能力培養的關鍵環節，不看重實驗結果的好壞，而注重實驗的設計環節與實驗操作，指導教師通過討論和啟發等多種形式(比如查閱科技文獻，撰寫開題報告等)逐步培養學生掌握現代科技的能力;并以討論題的形式進行書面論述，考察學生分析和解決問題的能力，初步培養學生的研發創新能力。

表1 實驗成績考核項目、方法及比例分數

6 結語

實踐性教學環節是卓越工程師班培養的核心問題。實驗教學改革中遇到的問題較多，著重解決的問題主要有:

(1)5個分階段實驗教學環節中教學內容的調整和優化。比如:化工儀表和自動化實驗環節和化工原理實驗環節，同屬于技術基礎模塊，部分教學內容有重復現象，如何相應地調整教學計劃和優化授課內容，以使學生掌握專業知識，且避免教學學時緊張的局面。

(2)改擴建實驗裝置是項目順利實施的關鍵。硬件的落后，是工程實驗教學的死結。我校采取分階段逐步投入專項資金，通過產學研相結合，自行研發專業實驗裝置，保證了后續教學方法等改革的順利實施。

通過2年多化工卓越工程師的培養計劃的實施，我校卓越班同學的工程素質得到大幅度提高，特別是對化工專業具有很強的求知欲和上進心。

[1] 林 健.注重卓越工程教育本質 創新工程人才培養模式[J].中國高等教育，2011(6):19-21.

[2] 傅 宇.高等工程教育的工程能力結構及其培養途徑[J].理工高教研究，2006，25(3):79-80.

[3] 龔 克.關于“卓越工程師”培養的思考與探索[J].中國大學教學，2010(8):4-5.

[4] 林 健.談實施“卓越工程師培養計劃”引發的若干變革[J].中國高等教育，2010，17:30-32.

[5] 張安富，劉興鳳.實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J].高等工程教育研究，2010(4):56-59.[6] 林 健.“卓越工程師教育培養計劃”專業培養方案研究[J].清華大學教育研究，2011，32(2):47-55.

[7] 林 健.面向“卓越工程師”培養的課程體系和教學內容改革[J].高等工程教育研究，2011(5):1-9.

[8] 崔 剛，陸 勇.面向“卓越工程師”培養的工科院校實踐教學體系之架構[J].江蘇高教，2012(5):97-98.

[9] 周 英.落實卓越工程師教育培養計劃大力培養工程科技創新人才[J].中國大學教學，2011(8):11-13.

[10] 毛立群，楊 浩，宋立華，等.化學工程卓越工程師培養淺談[J].化學工程與裝備，2012(1):175-176.

[11] 劉 崢，陶慧林，張淑華.地方高校基于卓越工程師培養的化學化工課程體系改革[J].高等理科教育，2012(3):115-118.

[12] 王俊文，郝曉剛，劉世斌.改革實驗教學方法，增強學生工程意識[J].實驗技術與管理，2000，17(6):107-110.

[13] 張林香，王忠德，王俊文，等.針對卓越工程師培養，深化改革實驗教學體系[J].教育學術月刊，2012(1):107-108.

[14] 段東紅，劉世斌，郝曉剛，等.化工類本科專業課程體系實踐性教學環節改革方案的探索與實踐[J].化工高等教育，2007(1):25-27.

[15] 溫喜寶.大學生創新性實驗計劃的開展與研究[J].實驗室研究與探索，2009，28(04):5-8.

[16] 陳 靈，彭成紅.加強研究性實驗教學，提高學生的創新能力[J].實驗室研究與探索，2010，29(8):202-204.