以學生為主《化工原理實驗》教學的創新探索

張思科 戴傳波 潘高峰 王衛東

摘 要：在工程素質教育背景下，本文結合吉林化工學院培養“面向生產與管理一線現代工程師”的人才培養目標，根據化工原理實驗課程的特點，結合多年的教學經驗，以學生為主體，進行了化工原理實驗教學體系、教學內容和考核方法的創新探索。實踐證明：通過不斷摸索并采用以學生為主的教學方法，能夠大大提高學生的學習主動性和工程實踐能力，使教學效果得到顯著提升。

關鍵詞：化工原理實驗 教學體系 教學內容 考核方法 創新探索

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（a）-0-02

實驗教學是高等教育的一個重要環節，在教學活動中具有中心引領作用，是聯系基礎理論和實踐環節的橋梁，具有學以致用、教學相長的雙向作用[1]。化工原理實驗是在學完高等數學、大學物理、物理化學等相關基礎課的基礎上，針對化工及其相關專業學生開設的一門工程實驗課程，主要研究化工生產中的工程技術問題，其實驗設備和操作流程接近于工業生產實際情況[2]。它與化工原理理論教學、化工原理課程設計等教學環節構成一個有機整體，在化工原理教學中占有重要地位，是有效培養學生工程實踐能力、全面提高學生素質的重要實踐環節[3]。在化工原理實驗教學中，應以學生為主體，注重過程考核，培養學生的工程實踐能力、創新能力、工程意識、實施能力、表達及交往能力、團隊協作精神、法律法規意識等。在工程素質教育背景下，筆者結合吉林化工學院化學工程與工藝專業多年來的“工程教育專業認證”“卓越工程師教育培養”和“面向生產與管理一線現代工程師”的人才培養的經驗，提出了以下對策，以期提高人才培養質量。

1 以學生為主，構建“四層次”實驗教學體系和分層次教學模式

傳統的實驗教學以基礎性驗證性實驗為主，綜合性設計性實驗甚少，對學生綜合能力提高幫助不多[4]。為提高學生學習的主動性，培養學生解決問題能力、工程能力和創新能力，實驗室按照學生的基礎能力水平設定項目，分層次開展實驗教學[5]，構建由“基礎型—綜合型—設計型—創新研究型”的四層次、素質和能力要求不斷提升的教學體系（見圖1）。目前化工原理教學與實驗中心主要面向本校化學工程與工藝、輕化工程、應用化學、制藥工程、藥物制劑、生物制藥、生物工程、安全工程等19個本科生開設化工原理實驗課程。化工原理實驗教學體系根據不同專業的培養目標和教學大綱，結合專業特點及專業要求，合理調整實驗內容，設置不同層次教學目標，實施“分層次”教學模式（見圖2）。

2 以學生為主，優化實驗教學內容

在化工原理實驗課程教學當中，實驗是非常重要的組成部分，同時在很多方面都會產生特別大的影響[6]。化工原理實驗教學內容的設置是“四層次”教學體系和“分層次”教學模式構建的重要環節，因此，教學內容安排盡可能減少驗證型實驗項目，豐富設計及創新研究型實驗項目。以空氣對流傳熱系數測定實驗為例，該實驗在單元操作的過程中體現了傳熱和流體力學等內容，實驗過程又集合多個目標組合。針對該實驗的具體做法是：首先是變更實驗題目為“空氣對流傳熱系數測定及強化傳熱設計實驗”；其次是要求學生組成3～4人團隊，通過查閱文獻，自行設計制作擾流元件，進行傳熱強化實驗研究和阻力損失測定，分析加入擾流元件后的強化傳熱效果和經濟性；最后是要求以團隊形式完成實驗報告或研究論文。通過這樣的創新實踐不僅實現多個知識點的統一化，同時也豐富了學生的知識面，激發了學生探索欲望，增強了學生研究能力、操作能力、組織能力和創新能力等，取得較好效果。近幾年，學生的研究成果已公開發表“齒邊穿孔扭帶對管內強化傳熱的實驗研究”[7]和“內插動態葉輪式擾流元件對管內傳熱影響的實驗研究”[8]等研究論文。此外，增設萃取、蒸發、膜蒸餾及雙塔萃取精餾等實驗項目，為學生實驗和創新活動提供充實的物質保障。

3 以學生為主，創新實踐教學考核新模式

實驗考核的重要目的之一是檢驗學生學習和掌握實驗基本技能、科學研究方法和理論聯系實際的能力，通過考核使學生在實踐能力、綜合能力和創新力等方面得到培養和提高[9-10]。傳統化工原理實驗成績側重于結果考核，而實驗過程操作等過程性環節無法體現[11]。為此，根據化工原實驗的特點和流程，加強教學過程監控和效果管理；優化學生實驗的評定方法；增設實驗討論環節；改革創新型實驗報告為科技論文；實行實驗與仿真并行等教學方式，將工程素質教育理念融入化工原理實驗教學與考核全過程。建立了“實驗—仿真—多角度”的實驗過程評價模式，考核學生的綜合能力，做到客觀、公正、公平，以最大程度反映學生的真實水平。考核從學生的實驗準備、實驗設計及方案、實驗操作能力、實驗中出現問題的分析和解決問題能力、實驗的創新能力、實驗仿真操作能力及實驗結果的表述能力等方面進行綜合評價，這樣既可以調動學生實驗的積極主動性，又可根據學生的學習效果作為反饋，有針對性進行改進，完善教學過程，形成持續改進機制，提高實驗教學質量[5]。

4 以學生為主，規范實驗教學準備與運行機制

充分的實驗準備及高效、有序地運行機制是實驗教學的重要環節。在化工原理實驗教學過程中，要求學生實驗前充分準備：了解現場安全知識；摸清實驗裝置測試點和控制點；了解所用檢測儀器、儀表的使用方法及所測數據的變化趨勢，做到心中有數，并預先制作原始記錄表，并對實驗預期結果、可能發生的故障和排除故障的方法做出合理地判斷。學生的預習準備情況需經指導教師通過提問、檢查等方式，確認合格后方可進行實驗。嚴格規范實驗教學運行流程，以確保實驗教學規范、有序運行，提高教學質量，為“面向生產與管理一線現代工程師”培養目標的達成提供保障。

5 結語

基于工程素質教育，在實驗教學過程中，如何有效培養學生工程實踐能力、全面提高學生綜合素質是我們亟待解決的重要問題。實踐證明，以學生為主，通過構建“四層次”實驗教學體系和分層次教學模式、優化實驗教學內容、創新實踐教學考核新模式及規范實驗教學準備與運行機制等措施，能夠大大提高學生的學習主動性和工程實踐能力，使教學效果得到顯著提升。

參考文獻

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