新時代背景下化工實驗實踐教學體系的構建

趙揚 何璐紅

摘要：在“新工科”建設、“工程教育專業認證“”等時代背景下，本文探討了通過研制新型化工實驗實踐裝置助力于“線上線下”、“虛實結合、互為促進”的化工實驗實踐教學體系的構建;從而培養具有較強化工行業背景知識、工程實踐能力、滿足行業發展需求的“新工科”人才。

關鍵詞：新工科;實驗教學;實踐教學;實驗實踐裝置;教學模式

中圖分類號：G642.3? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）41-0276-02

一、新時代背景下對化工實驗實踐教育的要求

國家實施“創新驅動發展”、“中國制造2025”等重大戰略背景下，新一輪科技革命和產業變革正在加速進行，新技術、新產業不斷出現，以新技術、新業態、新產業、新模式為特點的新經濟蓬勃發展，化工行業也迎來新的發展機遇，需要大量具有較強化工行業背景知識、工程實踐能力、滿足行業發展需求的“新工科”人才支撐行業的發展[1，2]。

化工行業和社會發展對人才的創新能力、應用能力和實際工程能力提出了更高的要求。為培養“新工科”人才，要把產業對人才的能力需求融入化工實驗實踐教學的各個環節，將產業和技術的新發展、行業對職業素養的新要求引入化工實驗實踐教學過程，最終構建新時代背景下化工實驗實踐教學體系[3]。

二、新時代背景下化工實踐教學的五個改變

（一）學習目的改變

根據工程教育專業認證與“新工科”建設的要求，教育目標的定位要求學生具有解決不同實際問題的能力。因此，化工實驗實踐教育目標是學生面對復雜工程問題運用化學等領域相關知識和工程技術，在“HSE”、“責任關懷”等相關要求的前提下設計化工系統、單元或工藝流程，并且重視工程技能的提升及職業素養的養成[4]。

（二）學習內容改變

傳統化工實驗教學僅僅作為化工理論教學的補充，難以對接新興產業所需要的新知識、新技術;在“新工科”建設背景下，化工實驗也要以化工技術發展為導向更新教學內容，建設化工仿真、化工實驗和化工實踐為主要組成的化工類專業實踐教學體系，培養學生的化工思維、化工技能和化工素養，從而使學生養成自主學習的習慣，具備適應化工發展的能力。

（三）教學方式改變

在傳統的化工實驗教學中，學生對特定的實驗項目、特定現象或結論進行驗證。實驗目的單一、過程枯燥，學生被動地完成教學任務，缺乏實踐能力和創新精神的培養[2]。在新時代背景下，提倡變“結果驗證”為“興趣激發”，在教學過程中增加了實驗裝置的自我組裝，管路的自我選擇、方案的自我制定等環節，實現了“玩中做”、“做中學”、“學中玩”。

（四）學習情境改變

近年來，雖然很多高校建設了一批化工實驗室，增加了較多種類的化工實驗裝置，但是這些實驗裝置與化工工程實際相差較遠，仍然缺乏對接化工崗位需求的真實性[5]。新時代提倡變化工實驗的“裝置操作”為“情境再現”，通過3D仿真演示和“生產線”模擬，實現行業企業工作場景的虛實結合，從而實現“沉浸式”學習。

（五）學習內涵改變

新時代需要的新型人才既要有化工相關新興產業知識和溝通表達能力，又能發揮團隊合作精神;既要有良好的職業情操、社會責任感，又要在工程實踐中遵守工程職業道德和規范。因此，提倡變“單一操作”為“團隊協作”，在實驗過程中，角色分工、協作一致，完成實驗教學任務，樹立工程理念、積累工程素養[6]。

三、化工實踐教學模式的探索

（一）構建“線上線下”、“虛實結合”化工實踐教學體系

依托互聯網等新興技術，通過構建化工實踐教學平臺，將線上虛擬學習與線下實際操作有效融合，完成實驗項目的知識講授、操作訓練和實驗考試三個環節（教學體系見圖1）。通過線上、線下的學習、訓練與考試等環節，把所取得的成績匯總到化工實驗實踐平臺即為該實驗項目的總成績，實現了“線上線下”、“虛實結合的”化工實踐教學體系。

（二）發揮“互聯網+化工實驗”，突出以學生為主體的自學能力

通過線上“互聯網+化工實驗”的實驗平臺，實現教學資源的發布與接收、實驗裝置的認知與操作、課前預習與課后評價、學習成效評價等教學功能。其中，實驗裝置的認知與操作通過“學習交互系統”完成，該系統可以實現實驗室漫步、裝置的認知、模擬操作、考試測驗等環節。[7]

（三）發揮“化工實驗實踐平臺”，突出以行業崗位需求的技能提升

通過建設系列化的化工實驗裝置和化工實踐裝置等，形成項目廣度和難度梯度，從而形成化工實驗實踐平臺。在該平臺上，學生通過線上獲得的“授權碼”取得實驗室進門、學習的資格。在實驗室內，學生帶著問題、思考進行操作，知道實驗項目的觀察點是什么、難點是什么、體會是什么[8]。學生通過掃描二維碼彈出的教學資源實現自主學習，實現“哪里不會點哪里”;在實驗操作過程中，學生可以選擇“引導式”或“過關式”學習模式，控制系統選擇是否給出步驟引導，同時進行評判。在考試環節，控制系統會自動彈出相應理論知識點的考題，實現“操作質量”與“操作與知識點”的同步測試。

（四）拓展實驗教學內涵，突出學生綜合素質的積累

實訓過程中融入更多工程要素，讓學生根據實驗目的繪制相關工藝流程圖，實驗前進行實驗的成本核算與成本控制，實驗過程中對產生異常現象進行辨別與處理，根據產品需求對生產線裝置的流程進行重新設計、搭建等。通過“以學生為中心”的自主學習與訓練，將“新工科”對應的教學、教育理念承載在化工實驗實踐中，將崗位責任、崗位意識、質量觀念灌輸其中，經過日積月累，自然而然地實現技能提升，達到溶于心、畫于型的目的。

四、結束語

“授人以魚”不如“授人以漁”，在新一輪科技革命和產業變革中，化工實驗實踐教育要以學生為中心，以成果為導向[9]，以能力提升為基礎，以職業素養的積累為核心，通過“線上線下”、“虛實結合、互為促進”的化工實驗實踐教學體系的構建，建立從理論知識學習、虛擬仿真預習、真實裝置操作、工程能力拓展到職業素養積累的教學鏈條，從而培養具有較強化工行業背景知識、工程實踐能力、滿足行業發展需求的“新工科”人才。

參考文獻：

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[9]夏淑倩，王曼玲，等.踐行OBE理念，開展化工類專業新工科建設[J].化工高等教育，2018，（1）：9-12，61