專業認證背景下化工原理實驗的教學改革與實踐

馮艷艷，楊 文，王桂霞，劉 崢

(桂林理工大學 化學與生物工程學院，廣西 桂林 541004)

開展工程教育專業認證工作是規范我國高等學校工程教育專業、提高工程教育質量的重要舉措，同時專業認證作為質量保障手段之一，在我國高等學校教育中正日益發揮其獨特的作用[1]。桂林理工大學化學工程與工藝專業于2019年6月通過了工程教育專業認證，作為化工專業的專業基礎課程與重要的工程實踐能力培養環節，在2018年11月專家組進校時化工原理實驗受到了高度重視。本文以桂林理工大學化學工程與工藝專業為切入點，針對實驗過程中學生學習主動性低、對教師過度依賴、創新能力弱和實驗動手能力差的現象，結合工程教育專業認證的標準要求，對課程的實驗項目、仿真實驗、實驗操作過程、實驗報告及成績評定等進行完善，構建了新的更為充實的教學體系。

1 教學大綱和實驗項目內容的充實和完善

化工原理實驗是化工原理課程教學中一個重要的實踐教學環節。通過本課程的學習，使學生了解各個化工單元操作的原理、流程，掌握實驗設備的特點、性能和基本操作，加深對化工原理基礎理論、基本知識的理解；提高學生聯系實際分析問題和解決問題的能力，培養學生嚴謹的工作作風和實事求是的科學態度。化工原理是學生初次接觸的專業基礎課，而化工原理實驗是學生初次接觸的專業基礎實驗裝置，開展哪些實驗項目，如何對課程考核評價，這是實驗指導老師必須認真思考的問題。我校在專業認證前期準備過程中不斷修改完善教學大綱體系，采用理論、仿真與實驗相結合的方法，循序漸進地提高學生的動手操作能力，培養學生解決實際問題的能力[1-3]。

為完善和豐富實驗教學體系，提高學生的實驗興趣、實驗積極性以及動手操作能力，在原有化工原理實驗課時的基礎上，結合學校的整體教學工作和教學進度安排情況，適當地增加化工原理實驗課時。對于化工原理實驗而言，長期以來以驗證性實驗為主，需要學生利用已知實驗結果驗證，以加深對所學理論知識的理解。但這種形式的教學限制了學生綜合能力與創新能力的培養，所以，我校化工專業將化工原理實驗劃分為基礎實驗、設計實驗兩個不同的層次?；A實驗是指常規開設的驗證性實驗，如離心泵特性曲線測定、流體流動阻力測定、過濾實驗等，這類實驗需要學生熟練掌握化工單元操作方式、工作原理，能夠獨自完成實驗操作和實驗數據的處理與分析討論。而設計實驗是指換熱器傳熱系數的測定、精餾綜合實驗、吸收與解吸實驗等。和原有教學內容及方式相比，此類實驗要求學生能夠根據實驗目的自主設計實驗方案，獨立完成實驗操作和實驗數據的處理，強化學生對理論知識的綜合運用能力。

此外，基于專業認證的能力要求，充實完善實驗教學大綱，將原有化工原理實驗內容中離心泵特性曲線測定、管道的沿程阻力與局部阻力測定、過濾實驗、傳熱實驗、精餾實驗、干燥實驗、萃取實驗、吸收實驗有機結合，增加柏努利方程演示實驗和雷諾演示實驗，增設16學時的化工原理仿真實驗，培養學生的理論知識與實踐結合的能力和解決實際工程問題能力，完善實驗教學大綱并充實實驗項目內容，形成一套完整的教學大綱體系[4,5]。該體系建立了化工原理實驗課程專業認證的畢業要求指標點與課程教學目標之間的支撐關系，明確了每個實驗的教學目的、教學內容，對實踐教學發揮有效的指導作用[1]。

2 仿真實驗平臺的建設與應用

計算機的高速發展使得高校教師的教學方式和內容發生一定的變化，對于化工原理實驗，則主要體現在教學方式、實驗方式、實驗內容、實驗結果等方面。自2017年開始，我校化工專業的化工原理實驗增設16學時的仿真實驗，分別為離心泵特性曲線的測定、流體流動阻力的測定、液固分離實驗、換熱器傳熱系數的測定、氣體吸收和解吸實驗、精餾分離實驗、萃取分離實驗、洞道式干燥曲線的測定等8個實驗項目。通過仿真軟件的學習，學生身臨其境地感受各個化工單元操作的操作原理和操作程序，加深對實驗原理的理解，強化學生的安全意識和工程意識，為后續實體裝置實驗做好鋪墊。

仿真實驗平臺的建設旨在引導學生掌握基本實驗技能和方法，體會化工原理實驗與理論知識的結合和應用，激發學生的學習熱情和動手操作能力，培養學生的創新意識和創新能力。對比我?；I近四年化工原理實驗的成績，發現：增設仿真實驗后，學生的化工原理實驗成績有所上升，原因就在于：增加的仿真實驗使學生能夠更好的預習實驗操作過程，從而使得在實際操作中學生的獨立操作能力有所提高。所以，以實體裝置實驗為主導，設置相對應的仿真實驗，以一種可視化、動態化的方式將古板、枯燥的被動學習轉換為靈活、生動的主動學習，激發學生的積極性和主動性，培養學生理論與實踐結合的能力[1-2]。

3 成績評定方法的改革和完善

化工原理實驗是化學工程與工藝專業的專業必修課。為確保本課程對專業培養目標、培養成果的貢獻，所有的教學活動都在圍繞課程學習目標進行。而為了更好地完成課程教學目標，就需要構建科學合理的課程評價體系。因此，基于專業認證的要求，結合我?；ぴ韺嶒灥膶嶋H授課情況，對化工原理實驗的成績考核和評價方法進行了完善，以引起學生對化工原理實驗的重視，提高學生的實驗動手能力，增強學生的工程意識[5-6]。本校化工原理實驗的成績由實驗成績和期末考試兩個部分組成，即課程成績=實驗成績×70%+期末考試成績×30%。其中，期末考試主要考查學生對實驗內容、實驗原理、實驗關鍵步驟等的理解及掌握程度，實驗成績則包括預習成績、仿真成績、操作成績和報告成績四部分，具體的考核指標如下：

(1)實驗預習的考核(10%)。每個實驗項目都要求完成預習報告才能開展實驗。預習報告的完整度、課前提問或抽查情況，作為該部分成績的主要依據。

(2)仿真實驗的完成情況(15%)。每個實驗項目都有相應的仿真實驗。仿真實驗要求一個同學一組，學生要在2個學時內完成實驗操作、實驗數據的處理與分析，最終向實驗指導教師提交仿真實驗報告。仿真實驗結束后才進行實體裝置的實驗，所以該環節至關重要。仿真實驗的成績主要依據仿真操作中實驗操作的熟練程度、數據記錄及處理的完整性和合理性、提交作業等。

(3)實驗操作的規范性(30%)。實驗過程中的操作評價是實驗課程的重要組成部分。結合實驗過程中學生的實驗態度、實驗操作的規范性、實驗記錄的完整性和規范性等對學生實驗操作過程進行評價。

(4)實驗報告的完成情況(45%)。實驗報告是學生對實驗內容的總結。所以，實驗教師可以從實驗報告的完成情況來了解學生對實驗內容的掌握程度。實驗報告的評價主要依據學生實驗報告書寫的規范性和完整性、數據處理的正確性和真實性、結果討論的充分性、繪圖的規范性等。

給出學生的化工原理實驗成績后，教師會結合學生的成績及實驗過程中學生對實驗內容的掌握程度進行歸納總結，進而提出課程下一年的教學改進措施。比如，通過對我校近兩年化工專業化工原理實驗的成績進行分析，發現：大部分學生對化工單元操作的掌握能力較好，但部分學生的操作能力較弱，對專業知識的運用較弱。因此，要加強學生對化工原理知識與設備的對應關系，進一步提高學生獨立完成實驗操作和實驗數據的能力。

綜上所述，充實合理的實驗教學大綱、豐富的教學資源、適宜的課程評價體系，能夠激發學生的學習主動性和學習熱情，強化對化工原理理論知識的理解，提高學生的實踐操作能力和工程意識，進而增強學生的就業競爭能力。