化工原理實驗課程教學改革探究——基于卓越工程師培養計劃

李友鳳，曾堅賢，黃念東，傅勇堅

(湖南科技大學 化學化工學院，湖南 湘潭 411201)

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化工原理實驗課程教學改革探究
——基于卓越工程師培養計劃

李友鳳，曾堅賢，黃念東，傅勇堅

(湖南科技大學 化學化工學院，湖南 湘潭 411201)

針對化工原理實驗中存在的不足，基于卓越工程師的教育要求，結合湖南科技大學化學工程與工藝專業的特點，探索工程應用型人才的培養模式，從實驗預習、動手操作、實驗報告、結果討論四個環節加強考核，激勵學生學習的積極性和主動性，提高學生的工程意識和專業技術素養，推進我校卓越工程師培養計劃的實施。

卓越工程師；化工原理實驗；教學改革；工程型

卓越工程師培養計劃旨在培養應用型人才，采取校企合作的培養模式，企業深度參與培養過程，學校按通用標準和行業標準來培養工程人才，強化培養學生的工程能力和創新能力。該計劃對促進高等教育面向社會需求培養人才，全面提高工程教育人才培養質量具有十分重要的示范和引導作用[1]。湖南科技大學化學工程與工藝專業于2011年成功加入卓越工程師教育行列，化工原理是其專業基礎課程的主干課。

化工原理課是從自然科學領域的基礎課向工程科學的專業課過渡的入門課程，它在基礎課與專業課之間起著承前啟后、由理及工的重要“橋梁”作用，對培養學生的動手操作能力、工程素養和學好后續專業課程有重要意義[2]。化工原理課程的特點就是理論性強、公式多、抽象概念多、知識點零散，所以理解起來有點困難。化工原理實驗課恰好以具體的實驗裝置和單元操作解釋枯燥的原理，將理論與實踐聯系起來，具有典型的工程應用特點。并且“卓越計劃”對課程體系的發展和改革提出了新的要求和挑戰，在化工原理實驗教學實踐中，通過課前預習、操作實踐、撰寫報告及結果討論等環節的嚴格考核，構建了科研與工程應用并重的化工原理實驗教學模式[3-4]。

1　化工原理實驗課教學中存在的問題

1.1教學模式問題

我校化工原理實驗課開設的特點就是理論課和實踐課不同步，待理論課學完之后，實驗課后續單獨開設，這樣造成上實驗課時學生對于單元操作的原理早已淡薄，嚴重影響理論指導實踐，當然直接影響了實驗課的學習效果。實驗課時，學生只能聽完老師的講解后，按照講義上現成的步驟做實驗，實驗過程中出現問題或異常現象無法分析和做出相應的處理，這樣就未能很好地發揮自主創新的學習方式，造成學生被動學習，無法培養學生獨立性、探索性分析觀察問題的能力，無法培養學生的工程觀念。且目前開設的實驗多為驗證型實驗，綜合性實驗不多，設計型實驗尤其缺乏，這樣達不到培養學生的創新意識和創新精神、分析問題和解決問題能力的目的。

1.2學習積極性問題

很多學生缺乏學習的主動性，課前沒有預習的習慣，進入實驗室后對實驗目的、實驗原理、實驗過程等不了解。且大多學生重理論輕實踐，以為實驗課不重要，做完實驗交一份報告就可以敷衍了事；實驗過程的安排一般是每組3～4人，這樣就造成了部分學生依賴性很強，不愿意動手，怕臟怕累，只想讓同組的同學做，自己做個旁觀者，所以實驗做完以后這部分學生的頭腦仍舊茫然，未能達到理論聯系實際的效果。

1.3實驗裝備問題

由于實驗條件和實驗經費的限制，我校目前實驗裝備大部分是10年前購置的，實驗過程時而出現故障，導致實驗數據不準確甚至實驗擱淺，并且損壞的實驗儀器得不到及時維修，這樣就會影響實驗的順利進行。陳舊的實驗裝置往往讓學生花費很多時間在等待和反復重試的調試上，學生缺乏學習和操作現代儀器的機會。另外，受到實驗場地的限制，不同的實驗裝置都安裝在一個房間，實驗室擁擠，不同實驗之間的干擾很大，學生缺乏獨立思考的空間。

1.4考核制度問題

目前我校實驗課的考核方式比較傳統，老師依舊主要根據學生上交的實驗報告評定成績，其結果不能很好地反映學生真實的實驗水平。由于學生多老師少，有時實驗做完了，老師還不認識學生，根本就不了解學生實驗過程中的實際操作能力，單憑一紙報告書不能全面反映問題，況且實驗數據的真實性有待考證。有時，不是同一組的學生實驗數據竟然出現相同的情況，顯然是抄襲，這樣容易造成學生被動應試，走過場應付考核。

2　化工原理實驗課教學改革思路的探索與實施

針對上述問題，在現有實驗條件的基礎上，為充分調動學生的主觀能動性，使實驗設備裝置利用率達到最大、理論指導實踐的效果更佳，我們加強實驗預習、實驗操作、實驗數據處理及結果討論四個環節的考核制度，為每個環節制訂具體的量化考核指標。實驗最終總成績傾向于動手操作和處理問題能力，實驗預習占20%，實驗操作與實驗報告各占40%。

2.1完善實驗預習制度的考核

預習是實驗課程的首要環節，化工原理實驗前預習也是必不可少的。由于涉及到實驗設備流程，實驗設備和儀器的操作問題，還涉及到流體輸送機械風機、泵等的安全使用問題，因此要避免預習的盲目性，也不能走馬觀花式的預習。

首先要進行實驗教材預習，結合自己對實驗的理解，以實驗報告的形式寫出實驗的目的、原理，實驗步驟及實驗中的注意事項，如果有疑問可以在網上查找相關知識，即網上預習；我校建立了網絡教學平臺，從平臺上可以下載實驗講義、實驗設備圖片、實驗操作規程及動畫資源等，形成了開放式的教學網絡，為學生自主學習提供方便，當然也可以借鑒相關院校的網絡教學資源；現場觀察才是最直觀的，所以實驗室開設了實地裝置預習；以預約、定期開放或者旁聽的形式，學生可以提前進入實驗室實地觀察，加深對設備結構、操作流程及單元操作原理的了解，還可以提高設備的利用率。有了理論和實際相結合的基礎，最后可進行仿真實驗預習；仿真實驗具有形象化、方便快捷、安全可靠等優點，我們實驗使用的是計算機仿真技術，模擬真實的化工過程，運用全數字化動態模型，使我們深入了解化工原理實驗過程的操作。在對理論掌握的基礎上，可反復操作，熟練實驗步驟，從而對實驗的數據進行處理，起到了理論聯系實際的能力。我們實驗室共開放了流體阻力實驗、離心泵性能實驗、流量計實驗、過濾實驗、傳熱實驗、精餾實驗、萃取實驗和干燥實驗等模擬仿真，每次實驗的研究對象和實驗方法都是明顯不同的，實驗中所測定的數據也是不同的。通過仿真實驗，學生能深入了解設備流程、操作過程和數據的測取，可減少實際實驗操作中可能出現的問題，因此，仿真實驗是一種有效的輔助教學手段。

2.2完善實驗操作制度的考核

實驗室操作是化工原理實驗最關鍵的步驟，是理論聯系實際、用理論來解決具體問題的一步，學生只有親自動手，才能充分理解單元操作的原理。針對卓越工程師，我們要改變以前老師講學生做的教學模式，整個過程都由學生獨立完成。首先要學生自己講解實驗原理、操作步驟及注意事項等，然后同學們一起討論需要完善的地方，每個學生必須發言，老師只起監督和引導作用。如做離心泵性能曲線的測定實驗時，由一個學生講解實驗流程，一個學生講解氣縛現象的相關知識，一個學生講解氣蝕現象產生的原因、危害及消除辦法，還有一個學生講解離心泵操作時的注意事項，待一組人員全部掌握知識點后，由老師做出評價和補充。然后每個學生必須親自動手，都要有自己的操作流程及實驗記錄，同組同學之間只能相互討論，數據不能相同，更不能抄襲。

在實驗過程中老師要到處走動，及時解決學生提出的問題及實驗過程中出現異常現象，以免由于學生操作不當而造成人身傷害或設備損壞。實驗結束后，老師要審查完數據的合理性，并對每個學生的實驗操作予以評價。

2.3完善實驗報告制度的考核

實驗報告是對整個實驗過程的總結，主要包括實驗數據處理、問題和討論，是實踐環節的書面表達形式。可以培養學生查看資料、數據處理、撰寫實驗小論文等方面的能力，所以要求實驗報告要完整準確、書寫規范、問題分析要到位，不能草草完事。

實驗報告必須要求學生手寫，不能打印，這樣可以避免復制雷同現象。為了提高學生計算機的運用能力，可以利用Excel Origin等計算機軟件對實驗數據進行處理，這樣不但可以提高實驗數據處理的準確性，還可以提高實驗報告的完成質量。當然，可以用手畫圖來處理數據結果，但不能信手隨便畫，必須用坐標紙對數據點進行準確定位，要標出橫坐標和縱坐標對應的物性參數與量綱，最后根據所有數據點的位置擬合出參數間的線性關系。

2.4完善實驗結果討論的考核

實驗結果是化工原理實驗的核心，直接反映出學生實驗操作的準確性和處理實驗數據的能力。實驗報告交上來以后，老師要嚴格把好關。首先，要對實驗數據記錄的完整性和實驗數據處理的準確性定位，如果誤差超出報告要求的范圍，必須重做，更不允許出現數據處理沒有過程、也沒有計算公式、就一個結果的現象；其次，審查實驗參數之間的關系是否正確，即圖紙畫得是否準確、規范，圖紙坐標上必須要標注數值、參數與量綱及點要擬合成線，否則要返工；再次，就有問題的地方和學生一起討論，引導學生勇于承認錯誤及分析錯誤產生的原因，找到解決的方法；最后，每個學生必須交上一份滿意的實驗報告書，這樣才能客觀公正地評價學生的實驗成績。

3　結語

根據我校化工原理實驗課程教學的現狀和存在的問題，針對化學工程與工藝專業卓越工程師的培養，我們積極進行教學改革探索，提出工程應用型人才的培養模式。形成了課前預習、實地操作和報告撰寫的實驗過程，全方位嚴格考核制度的成績評價體系，努力提高學生的動手能力、動腦能力、創新意識和創新能力。

[1] 李強,施云芬,張延林,等.卓越工程師培養的化工原理實驗教學改革與實踐[J].廣東化工,2014,41(15):278-279.

[2] 鞏冠群,張英杰,王永志.實施過程考核,提高化工原理實驗教學質量[J].山東化工,2014,43(12):139-140.

[3] 王曉,徐銳,姚大虎.“三多法”化工原理實驗教學的探索與實踐[J].洛陽理工學院學報,2013,23(3):84-86.

[4] 吳景雄,童漢清.培養科研與工程素質并重的化工原理實驗教學模式[J].高校實驗室工作研究,2011(1):26-27.

(責任編校謝宜辰)

10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.09.026

20160419

湖南省教育廳資助項目(14C058)；湖南省化學化工類專業校企合作人才培養示范基地資助項目(145812)；湖南省普通高校教學改革研究項目(G21305)

李友鳳(1977-)，女，湖南武岡人，講師，博士，主要從事化學反應設備及超細粉體合成研究。

G642

A

1674-5884(2016)09-0081-03