基于工程實踐能力和創新能力培養的化工類專業實踐教學體系探索

【摘 要】本文針對化工類專業實踐教學體系的現狀及存在的問題，從“四層次五模塊”的實踐教學體系設計、實踐教學內容的選取、實踐教學網絡資源庫的建設、突出實驗結果與實驗過程并重的多元化實驗考核評價體系的建立及創新實踐教學模式等方面探索構建化工類專業實踐教學新體系，以提高化工類專業學生的工程實踐能力和創新能力。

【關鍵詞】工程實踐能力 創新能力 化工類專業 實踐教學體系

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）03C-0150-03

工程實踐能力培養是工科教育的重要內容。《中華人民共和國高等教育法》明確規定：高等教育的根本任務是“培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才”。《面向21世紀高等工程教育教學方案內容和課程體系改革計劃》也明確指出：高等教育的目標中也要使大學生工程實踐能力和創新能力有較大的提高。

隨著“大眾創業、萬眾創新”的推進，社會需要越來越多的具有工程實踐能力和創新能力的高素質人才，如何培養具有現場工程師素質和創新能力的大學生，已成為廣泛關注的問題。化工類專業覆蓋了有機化工、無機化工、化學工程、工業化學、石油化工、煤化工、精細化工等多個傳統專業，是廣西的“14+10”千億產業之一，預計到2020年，化工專業人才需求將達到5萬人。因此，推動和完善注重工程實踐能力和創新能力培養的化工類專業課程體系建設，全面提高化工類專業學生現場工程師素質和創新能力是教學改革的趨勢。而化工類專業是實踐性很強的工科專業，實踐教學是培養具有創新能力高素質工程技術人才的重要途徑之一。

一、化工類專業實踐教學的現狀

當前地方高校化工類專業的實踐教學中存在以下問題：

（一）實踐教學資源匱乏、教學內容陳舊、系統性、層次性不夠。化工類專業的實踐教學，不是簡單地把學生帶進基礎化學實驗室，做幾個驗證性實驗。真正的化工類專業實踐教學，是學生在經歷了系統的基礎能力、綜合運用能力、創新能力訓練以后再深入化工廠，親身體驗一個工廠的全套生產過程，真正得到能力的升華，達到實踐教學提升能力的目的。目前大多數院校依然是用基礎的化學實驗教學代替實踐教學，沒能整合教學內容，分出層次，哪些歸到基礎化學實驗部分，哪些歸到專業綜合能力部分，哪些用來培養學生的創新能力，沒有一定的系統性，層次性。

（二）教學模式、教學手段和教學方法單一。目前，很多高校化工類專業的教學模式依然是教師上課先講實驗原理、再講實驗步驟及注意事項，然后學生就照著實驗步驟機械的操作，做出實驗結果，然后完成實驗報告。這種模式在基礎能力訓練階段沒有問題，但隨著學習的深入，如果依然是如此單一的教學模式，必將大大限制學生的綜合能力提升和創新思維的形成，按部就班按著步驟操作，變成機械的操作工。

（三）缺乏實踐教學環節的管理體制和績效評價體系。實踐教學環節的管理體制和績效評價體系是目前很多高校最為薄弱的環節，教師對學生實踐教學效果的評價往往只是看學生交上來的實踐報告，至于這個實驗結果是不是他獨立完成的或者在完成的過程中出現了哪些問題以及完成這個結果的用時多長等，都沒有很好地監控到。這讓學生以為實驗不必認真做，只要實驗報告寫得好就行了，嚴重地限制了學生實踐能力的提升。

因此，以注重工程實踐能力和創新能力人才培養模式為導向，借鑒國外及國內發達地區大學生工程實踐能力和創新能力培養的方法和經驗，對化工類專業實踐教學體系進行改革，不僅有助于現場工程師素質人才的培養，為化工行業培養高層次人才，更好地服務地區經濟，還可為工科類專業的實踐教學體系改革提供經驗借鑒。

二、基于工程實踐能力和創新能力培養的化工類專業實踐教學體系的構建

針對當前高校化工類專業實踐教學體系的不足，可以從以下幾個方面來構建適應社會發展需要的化工類實踐教學體系，提高化工類專業畢業生的工程實踐能力和創新能力。

（一）構建“四層次五模塊”的實踐教學體系。當前高校化工類實踐普遍的還是按照傳統的教學模式，四大基礎化學實驗都是緊跟課本，相互之間的接續性不足或者重復開設，比如化學平衡常數的測定，在無機化學實驗中有開設，在物理化學實驗中也有開設，相互之間存在重復。再者，四大基礎化學往往是分布在不同的學期開設，本來相互聯系比較緊密的實驗之間由于時間比較久遠學生往往不能貫通起來，接續性差。基于此，打破傳統的化工類專業實踐教學體系，大膽整合，把無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、儀器分析、化工原理等課程中的部分基礎實驗整合成專業基礎型實驗部分，形成第一層次；將化工熱力學、化學反應工程、精細化工工藝學、精細有機合成等專業核心課程中的實驗與前述課程中的專業實驗整合成綜合運用型實驗部分，形成第二層次；將課程論文、畢業論文（設計）、教師的科研課題、技能競賽實驗項目、學生自主科技立項課題等整合成創新型實驗部分，形成第三層次；將虛擬仿真模擬實訓、跟崗實習、頂崗實習整合成生產實踐模塊，構成第四層次。同時又將四個層次分成五個模塊，實行分層遞進教學、模塊項目化教學（見表1），從而形成與理論教學完美配合的化工類專業實踐教學新體系，實踐課時的比例達50%以上。實驗教學形成了由淺入深、循序漸進，由基礎到前沿，由接受知識到培養能力的逐級提高的過程。

（二）選定注重工程實踐能力和創新能力培養的實踐教學內容。實踐教學體系確定之后，實踐教學內容的選取是關鍵，可以從以下幾個方面優化實踐教學內容。

1.驗證性實驗。將原有的基礎實驗部分中的驗證性實驗進行重組，刪除重復的部分，并按照認知的順序編排，一步一步加深，節約實驗課時的同時有針對性地提高學生的基本操作技能及處理實驗數據和編寫實驗報告的能力。

2.綜合設計性實驗。在驗證性實驗提高了基本操作技能及分析、處理問題能力的基礎上，開展綜合設計性實驗，實驗內容多來源于專業核心課程、教師研究生期間做過的科研課題、地方企業生產過程中的典型工藝等。以某一產品或某一技術工藝為目標，從“項目分析→原料→預處理→化學反應→精餾分析→產品分析測試+過程設計+商業計劃”來設計、重組、優化綜合設計性實驗項目，實驗內容緊密結合，環環相扣，單獨的每一個步驟都是一個獨立的專業實驗項目，連接起來就是一個完整的產品開發過程，培養學生的整體思維和綜合實踐能力。

3.創新開放性實驗。實驗內容包含教師在研的科研課題、化工行業生產過程中遇到的問題、“挑戰杯”等技能競賽、大學生科技自主立項和畢業論文（設計）等。在開展創新性實驗項目過程中，引入研究生培養的理念，使學生經歷項目選題立項、查找文獻收集相關研究資料、開題、進行研究（包括測試、分析）、整理數據及撰寫論文的完整訓練過程，完成獨立研究和創新能力的培養。同時，提高學生外文閱讀能力及計算機應用能力，體現工科學生的培養目標，使其獲得工程師的基本訓練。

4.校內實訓。桂林理工大學南寧分校擁有自治區級冶金化工虛擬仿真實驗教學中心，借助于虛擬仿真實驗教學平臺，可以開展如氧化鋁生產、合成氨、甲醇的合成與精制、多釜串聯反應器返混的測定等涉及復雜、高危險、高污染、教學過程難開展的仿真實驗教學實訓項目，很好地彌補了真實實驗教學的不足，完善學生工程素質的培養。另外，由于是電腦仿真模擬，所以學生可以反復操作練習，直到完全熟練為止，學有余力的學生還可以開發不同的工況故障來進行模擬處理，增強了對生產實際的應對能力，同時還培養了學生的創新能力。

5.校外實習。校外實習是“四層次五模塊”實踐教學體系的閉環，所有技能的學習都要得到實際生產的檢驗。校外實習基地的選取緊貼地方行業特色，如廣西是有色金屬之鄉，可以選取中國鋁業廣西分公司、廣西南方有色金屬集團等知名企業作為固定的實習基地，在大企業鍛煉過的學生見多識廣，工程實踐能力強，為以后畢業生的就業打好基礎；同時，運行“理論課知識培訓→生產實習→專業課學習”校外實習教學模式：學生在進行校外實習之前，先對其進行基本理論知識的培訓，同時利用虛擬仿真實驗教學平臺熟練掌握現場工藝，帶著儲備及問題下工廠實地實習，實習后再回到學校學習專業課程，進一步和現場實習對照，從而將理論和現場工藝有機結合起來，提高學生的學習興趣，達到較為理想的教學效果。

（三）建設化工類專業實踐教學網絡資源庫。利用網絡教學綜合平臺，整合實驗課程的課程標準、課程設計、實驗項目設計、微課、多媒體課件、實驗操作視頻、工程案例、工廠現場錄像等電子資源為網絡教學資源庫，豐富教學手段，運行化工類專業實驗教學的混合式教學模式，強化工程實踐能力的培養。比如，在驗證性實驗模塊，學生通過實踐教學網絡資源庫，觀看實踐教學視頻，掌握實驗操作步驟和操作要點，然后進入實驗室直接上手操作，省去教師講解環節，增加動手操作時間；在綜合設計實驗模塊，學生通過實踐教學網絡資源庫，可以查詢到前人對這類問題是如何解決的，都用到了哪些實驗方案，通過比對、創新從而設計出自己的實驗方案。

（四）建立體現工程實踐能力和創新能力的考核評價體系。傳統的實踐教學考核只注重實驗的結果，這無形中抑制了學生創新能力的培養。應突出“教、學、做”一體化的實踐教學模式，建立一套既注重實驗結果又突出實驗過程創新性的多元化實驗考核評價體系，促進學生創新能力的提高。比如，在專業基礎型實驗層次，打破以往的教師只看實驗報告就給出成績的考核評價體系，教師全程參與學生的實驗過程，及時發現并記錄每一位學生的實驗情況及完成實驗的時長，這一部分占到總體評價的50%，通過實驗報告，評價學生處理實驗數據及分析實驗結果的能力，這一部分又占總體評價的50%。另外，如果學生在實驗過程中提出了新的方法或值得思考和探討的問題，給予5%的附件分，在基礎階段就引導大家勤于思考，勇于創新。

（五）創新實踐教學新模式。對化工類專業實踐教學體系設計、實踐內容選取、考核評價體系創新等方面進行探索的同時，實驗教師的教學模式應該緊跟要求，擯棄以前的“填鴨式”教學：老師將實驗步驟寫在黑板上，學生跟著做，整個實驗過程不能激發學生任何的能動性和創新性。根據設計層次要求，在驗證性實驗層次，老師可以突出傳授實驗技能，盡可能詳細地演練實驗過程；在綜合設計性實驗層次，老師可以鍛煉學生的主觀能動性，教師只需監控整個實驗過程，適時做出指導；在創新開放性實驗階段，老師與學生共同學習，輔助學生完善實驗方案；在生產實踐階段，師生共同解決一些生產實踐過程中的技術問題。通過層層遞進，教師逐漸轉換自己的角色，形成從主導→過程監控→指導→共同參與的實踐教學新模式，一步步提高學生的工程實踐能力和創新能力。

綜上所述，從“四層次五模塊”的實踐教學體系設計、實踐教學內容的選取、實踐教學網絡資源庫的建設、突出實驗結果與實驗過程并重的多元化實驗考核評價體系的建立以及創新實踐教學模式等幾個方面探索化工類專業實踐教學的新體系，符合創新創業教育這一時代背景下，化工類企業對大學生工程實踐能力和創新能力的要求，在后續的教學過程中，隨著改革進一步推進，這種新的教學模式的優越性將日益凸顯。

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【基金項目】桂林理工大學南寧分校2015課程改革與建設立項項目“《儀器分析》課程教學改革建設”（2015KGA03）；桂林理工大學2017年度校級本科教學改革工程立項項目“基于工程實踐能力和創新能力培養的化工類專業實踐教學體系構建與實踐”（2017B50）

【作者簡介】王軍正（1984— ），男，河南駐馬店人，桂林理工大學南寧分校講師，研究方向：應用化工技術專業、工業分析技術專業教學。

（責編 蘇 洋）