產學研一體化的化工安全實驗教學改革探索

劉音 陳靜 胡文靜

摘? 要：本文針對目前高校的實驗教學現狀，以提升應用型人才培養質量為目標，依托產學研合作協同育人，利用虛擬現實技術完善“虛實結合，以虛輔實”的教學體系，從教學模式、教學水平和教學體系等方面對化工安全方向的實驗教學進行改革探索。結果表明，產學研一體化的合作模式提高了實驗教學質量，使實驗教學與行業需求接軌，對學生工程實踐能力的培養具有重要意義。

關鍵詞：實驗教學;產學研;化工安全;虛擬現實技術

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2021）11-0145-02

實驗教學作為高等院校工科教學中的重要組成部分，是培養學生動手操作能力、解決問題能力和創新能力的重要環節 [1]。傳統的實驗教學內容不能滿足企業的用人需求，探索現代化的實驗教學模式對于培養應用型人才至關重要。近年來，虛擬現實技術被引入工科實驗室中，促進了實驗教學模式和體系的改革 [2]。本文以安全工程這一綜合型工程專業為基礎，通過分析在化工安全實驗教學中存在的問題，進行產學研一體化背景下的實驗教學改革探索，研究如何利用產學研合作中的資源改進實驗教學模式，提升實驗教學質量。結合產學研的成果和經驗，提高工科學生的工程素養和實踐能力 [3]。

一、高校實驗教學現狀分析

（一）實驗教學模式陳舊、資源匱乏

目前大多數實驗教學模式以單一的演示性教學為主，教師根據理論課程需要編寫實驗教材，學生根據已知的實驗步驟按部就班地開展實驗，為驗證固定的實驗結果而進行一系列操作過程，實驗內容枯燥乏味，實驗教學效果事倍功半。這種傳統的教學模式注重于驗證式實驗，不利于培養學生獨立解決問題的能力和創新意識的增強 [4]。此外，隨著近年來高校不斷擴招學生，實驗設備經費投入不足導致實驗教學設備更新緩慢，實驗場所和實驗設備等資源的生均利用率有所下降，削弱了學生投入實驗環境的積極性，嚴重影響實驗教學質量和應用型人才的培養。

（二）實驗教學專業水平不高，課程考核方式不合理

長期以來，受傳統“重理論、輕實踐”觀念影響，實驗教師將實驗教學階段作為理論教學的輔助手段 [5]。在實驗教學中多以傳授基礎知識為主，講解實驗內容和注意事項面面俱到，教學方法程序化。許多實驗教師學歷相對偏低、教學方法難以轉變、教學水平不高，進修和提升的愿望不強烈，影響了實驗教學效果 [6-7]。由于專業水平、師資力量普遍偏低，使得實驗教學質量提升和實驗教學改革進程緩慢。

成績考核是檢驗教學質量的關鍵，直接影響著學生的學習態度和學習效果 [8]。目前，實驗課程多以實驗報告和出勤率為考核依據，缺少對實驗過程的重視和考核。不僅阻礙了教師對學生成績的有效評定和效果反饋的有效獲取，嚴重影響了學生學習的主動性。

（三）實踐能力薄弱，與行業需求脫節

在實驗課程中，由于實驗模式陳舊、實驗過程老套，學生一直處于從屬地位，并未有效參與，因此學生實踐能力下降，逐漸缺乏學習興趣。教學內容偏理論，不能與實踐有機結合，缺少真實現場的體驗，學生不知如何聯系實際，沒有達到學以致用的效果，從而與行業需求脫節 [9]。因此，如何搭建好實驗教學與行業需求之間的“橋梁”，成為產學研人才培養模式下的主要問題。

二、產學研結合模式下的實驗教學改革

產學研的教學模式是指將企業、高校、科研三者有效轉化，在科研教學與實際生產經驗共同協作下的應用型人才培養模式 [10]。工科專業的人才不僅應具備扎實的專業理論知識，更重要的是有較強的工程實踐能力。通過產學研協同育人，高校能更真實地了解行業發展需求，使培養計劃更貼近社會的需要。能夠改進教學模式，提升教學水平，改善教學環境，促進高校的實驗教學改革。

（一）依托產學研合作改進教學模式，豐富實驗教學資源

應在實驗教學中利用產學研合作解決實驗資源陳舊的問題，比如較先進、高端的設備能夠使高校實驗室更接近企業的真實環境，提升科研成果的精準度。依托產學研合作，改進實驗設備的生均利用率不足問題，使學生都有機會接觸到先進的實驗設備。貫徹“以人為本”的教育理念，摒棄傳統的驗證式實驗教學模式，采取項目形式小組（三至五人一組）分工協作的啟發式教學，自主設計實驗 [11]。加強校內與校外實習基地的建設，帶領學生深入科研或企業的實踐中，不斷改善實驗教學環境。在多個實習基地設置實習管理制度、實習規范，為課程設計和生產實習奠定基礎，完善和發展安全工程學科課外實踐教學模式，促進安全工程專業化工安全方向的學生提高工程創新能力。

（二）校企協同提升教學水平，優化考核制度

實驗教師隊伍是實驗室建設、實驗教學管理的主要力量，也是保證人才培養質量的關鍵。產學研校企協同合作是以高校為校內主體，企業為校外主體。首先，高校要重視師資力量的建設，完善實驗教學隊伍管理制度，改善團隊的職稱和學歷結構，結合教師自身發展需求，激勵教學能力強、學術水平高的教師從事安全工程實驗教學工作。其次，提高教師的實踐能力和教學專業水平，定期派學校專業教師到企業鍛煉，把企業高水平技術人員引入學校擔任兼職教師，充分利用企業資源進行校企協同，提升師資隊伍的工程實踐能力 [12]。第三，鼓勵教師發展橫向課題，將科研教學與產業對應，教師在與企業的合作中能夠發現實踐生產中的難點，將實際生產中企業關注的問題與實驗課程相結合，使學生融會貫通 [13]。因此，在實驗教學中設計一些與實際生產相關的應用型實驗有助于考查學生自主解決問題的能力。

實驗教學考核標準若僅憑借出勤及實驗報告這兩項指標過于單一，很難做出精準評價，也不易激發學生的實驗興趣。為此，高校應改進評價標準，針對學生在小組中的表現以及實驗項目設計情況，以PPT形式進行實驗匯報，避免抄襲現象。最終實驗成績=實驗出勤10%+實驗設計30%+實驗結果40%+匯報答辯20%，這種考核制度能夠切實鍛煉學生動手操作能力和獨立思考能力。

（三）建立“虛實結合”的教學體系，實現學產融合

針對高校實驗教學與企業需求脫節問題，許多高校已經籌建虛擬實驗室或校內實訓中心 [14]。目前山東科技大學安全與環境工程學院已建成煤礦安全開采國家級虛擬仿真實驗教學中心，基于此成果的建設思路，構建化工安全的虛擬實驗平臺，設置環氧乙烷泄漏動態演化和硫化氫灌裝過程等場景，使學生在三維模型中獲得現實體驗。相比于被動灌輸，真實感受更容易使學生增強記憶。教師采用小組協作式教學法引導學生感受虛擬仿真現場，將該項體驗與山東科技大學安全工程專業化工安全方向的大學生實習相結合，做到以虛輔實。

通過引入“3D+VR”技術的虛擬仿真系統，在實驗教學與企業需求之間搭建過渡“橋梁”，實現學產融合，為學生實踐能力的培養提供多層次的實驗環境，對于提高人才質量和學科綜合實力具有重要意義 [15]。

三、結語

產學研協同育人是高等學校培養創新型人才的有效途徑，它的發展離不開高校和企業的密切合作。依托產學研合作，高校將實驗教學和科研成果與產業化研究融合，獲得了豐富的資源。本文從改進教學模式、提升師資力量和建設“虛實結合”教學體系等方面進行了探索和實踐。實踐證明，產學研一體化的實驗教學改革，提高了實驗教學的質量，減小了學校教育和社會需求的差距，為高校進一步培養安全工程應用型人才提供了更好的機會。

參考文獻：

[1] 曹江中，戴青云，何家峰. 產學研背景下工科院校實驗教學的改革探索[J]. 實驗室研究與探索，2011，30（06）：287-290.

[2] 劉亞豐，余龍江. 虛擬仿真實驗教學中心建設理念及發展模式探索[J]. 實驗技術與管理，2016，33（04）：108-110+114.

[3] 歐陽解秀，胡蓓娟，萬益琴，等. 基于產學研合作的生物實驗教學示范中心建設[J]. 實驗技術與管理，2020，37（02）：190-192+216.

[4] 于化東. 加強實踐教學環節 提高大學生創新實踐能力[J]. 中國高等教育，2010（21）：23-25.

[5] 屠美玲，李琰君，許軼，等. “開環大學”背景下化工實驗教學探析[J]. 實驗技術與管理，2020，37（02）：193-195+222.

[6] 陳爽. 應用型人才培養模式的實驗教學改革[J]. 實驗室研究與探索，2012，31（08）：1-3+38.

[7] 楊科，華心祝，孟祥瑞，等. 產學研結合 建設創新型綜合實驗室[J]. 實驗室研究與探索，2010，29（10）：114-117.

[8] 歐陽玉祝，歐陽卉，肖竹平，等. 基于產學研一體化的綜合化學實驗教學研究與實踐[J]. 實驗技術與管理，2011，28（12）：15-17.

[9] 馬志國，鐘玲，周光雄，等. 藥學實驗教學示范中心建設與實踐[J]. 實驗室研究與探索，2018，37（10）：168-170+175.

[10] 成思源，楊雪榮，沈彬，等. 面向工程專業人才培養的協同育人模式探索[J]. 實驗技術與管理，2020，37（01）：225-229.

[11] 高東鋒. 信息化時代高校實驗教學改革的要求、思路與路徑[J]. 中國高教研究，2018（04）：93-96.

[12] 賈承政，楊藝偉. 產學研結合模式下物理化學實驗教學改革的探索[J]. 改革與開放，2017（23）：39-40.

[13] 魏迎春，曹代勇. 面向工程教育專業認證的本科人才培養支撐體系建設[J]. 教育理論與實踐，2020，40（03）：10-12.

[14] 代方方，費貴強，李磊，等. 化工類虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐[J]. 實驗技術與管理，2019，36（10）：279- 281+296.

[15] 王志勇，劉暢榮，王漢青，等. 試論科學發展觀指引下的高校實驗教學改革[J]. 實驗技術與管理，2010，27（06）：7-9.

（責任編輯：淳潔）