田青梅,熱則耶·熱合米圖力,劉舜,沈蓉,許孝玲*,劉艷升,2
[1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū),新疆克拉瑪依 834000;2. 中國(guó)石油大學(xué)(北京),北京 102249]
2015年中國(guó)石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū)成立后,化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)成為校區(qū)重點(diǎn)建設(shè)專(zhuān)業(yè)、自治區(qū)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)重點(diǎn)專(zhuān)業(yè)?;瘜W(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)在近7 a的辦學(xué)過(guò)程中,以工程創(chuàng)新能力兼顧化學(xué)化工基礎(chǔ)科學(xué)創(chuàng)新能力以及工程技術(shù)能力兩方面能力培養(yǎng)為目標(biāo),立足于“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”建設(shè),依托克拉瑪依強(qiáng)大的石油石化企業(yè)支撐的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)體系,以解決實(shí)際問(wèn)題為抓手,強(qiáng)化知識(shí)應(yīng)用能力、工程和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力、技術(shù)創(chuàng)新能力,注重工程經(jīng)驗(yàn)和國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),注重應(yīng)用專(zhuān)業(yè)軟件工具解決工程問(wèn)題,人才培養(yǎng)成效顯著,升學(xué)(學(xué)術(shù)能力)和就業(yè)表現(xiàn)(工程能力)兩方面都十分突出。2020年首屆畢業(yè)生就業(yè)率高達(dá)92%,其中在新疆就業(yè)的達(dá)到36.5%,深造率為33.8%。就業(yè)第一年,全部同學(xué)通過(guò)崗位考核,4位同學(xué)獲得獨(dú)山子石化公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)獨(dú)石化)優(yōu)秀實(shí)習(xí)生;2位同學(xué)已升任裝置副主操。學(xué)校人才培養(yǎng)成效獲得企業(yè)好評(píng)。
化工綜合實(shí)驗(yàn)課程是在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)的,目的是進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、訓(xùn)練科研能力。到目前為止,國(guó)內(nèi)的很多高校都已經(jīng)開(kāi)始重視并探討化工綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革,例如哈爾濱石油學(xué)院的董維[1]提出化工綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革,不僅是傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革,同時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置要更加科學(xué),以此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。內(nèi)蒙古科技大學(xué)的周晨亮等人[2]針對(duì)化工專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)特點(diǎn)和教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題,制定了教學(xué)方法和考核制度,讓學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)考核過(guò)程中,極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。
目前,化工與環(huán)境系為化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的本科生開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程有無(wú)機(jī)與分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)I、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)Ⅱ、化工原理實(shí)驗(yàn)I、化工原理實(shí)驗(yàn)Ⅱ、石油加工實(shí)驗(yàn)、化學(xué)反應(yīng)工程實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)代儀器分析與實(shí)驗(yàn),以上課程均是根據(jù)相應(yīng)的理論課程開(kāi)設(shè),并且大多數(shù)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),不利于學(xué)生思考能力和實(shí)踐能力的提升。除此之外,實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中存在實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備滿(mǎn)足不了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多且實(shí)驗(yàn)時(shí)間集中的情況,導(dǎo)致大部分學(xué)生沒(méi)有足夠的時(shí)間預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)前只是按照講義上的內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單抄寫(xiě)[3]。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,按照教師講解的步驟做實(shí)驗(yàn),沒(méi)有深度參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析,因此實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果不理想。為了進(jìn)一步提升學(xué)生的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力,以劉艷升教授為核心的教學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了“對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行升級(jí)改造,充分利用現(xiàn)有教學(xué)和科研實(shí)驗(yàn)室的各類(lèi)儀器設(shè)備,加強(qiáng)綜合性和探索研究性訓(xùn)練,促進(jìn)學(xué)生綜合能力提升”的教學(xué)改革思路,將應(yīng)用教學(xué)和科研實(shí)驗(yàn)室各類(lèi)儀器設(shè)備組合,設(shè)計(jì)了10類(lèi)化工綜合實(shí)驗(yàn)。化工綜合實(shí)驗(yàn)在第七學(xué)期開(kāi)設(shè),學(xué)生可依據(jù)現(xiàn)有的儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)條件自主設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容,為后續(xù)畢業(yè)論文的開(kāi)展奠定良好的基礎(chǔ)。
在綜合實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中以“興趣激發(fā)”為導(dǎo)向,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,讓學(xué)生深度參與到實(shí)驗(yàn)中來(lái)。設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)充分考慮了學(xué)校特色,結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件,提出了如表1所示的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

表1 化工綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
1)綜合性實(shí)驗(yàn):教師僅提出研究背景和指導(dǎo)方向,不對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行詳細(xì)介紹,給學(xué)生充分的時(shí)間和空間進(jìn)行思考;學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研了解所選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究背景,結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件制定合理的實(shí)驗(yàn)方案,與指導(dǎo)教師溝通確認(rèn)后獨(dú)立開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
2)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn):在前期科研訓(xùn)練的基礎(chǔ)上,學(xué)生應(yīng)能將所學(xué)知識(shí)快速運(yùn)用到新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中,通過(guò)不斷地探索拓寬知識(shí)面,進(jìn)而提高自身的科研能力。學(xué)生可依據(jù)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的研究方向及學(xué)院教師的科研課題,在上述實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,自主探索,培養(yǎng)獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。
通過(guò)以上兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練,實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)教學(xué)目標(biāo):①通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)加深對(duì)理論知識(shí)的理解,深入理解理論與實(shí)踐的交互作用,學(xué)會(huì)從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)和提煉規(guī)律;②部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是依據(jù)實(shí)際問(wèn)題提煉和設(shè)計(jì)的研究性實(shí)驗(yàn),教師僅提出研究背景和指導(dǎo)方向,學(xué)生應(yīng)能通過(guò)查閱文獻(xiàn)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,獨(dú)立開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和討論,完成校內(nèi)科技創(chuàng)新和科研訓(xùn)練,以培養(yǎng)自身的文獻(xiàn)調(diào)研能力,提高創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力,為后續(xù)畢業(yè)論文的開(kāi)展奠定基礎(chǔ);③培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度,提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。
化工綜合實(shí)驗(yàn)課程為32學(xué)時(shí),具體安排如下:
1)查找資料、制定實(shí)驗(yàn)方案(8學(xué)時(shí)):實(shí)驗(yàn)前2~3周學(xué)生以小組為單位根據(jù)所選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研,了解所選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究背景,擬定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案,確定實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要的實(shí)驗(yàn)藥品及實(shí)驗(yàn)設(shè)備;每周選取固定時(shí)間進(jìn)行PPT匯報(bào)。教師針對(duì)學(xué)生所選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,通過(guò)提問(wèn)考查學(xué)生對(duì)研究背景、研究?jī)?nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法等的了解程度。PPT匯報(bào)時(shí)要求注明分工,小組內(nèi)每位學(xué)生都要參與進(jìn)來(lái);負(fù)責(zé)PPT匯報(bào)的學(xué)生依次輪流,不能固定某一位。
2)調(diào)試設(shè)備、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(24學(xué)時(shí)):化工綜合實(shí)驗(yàn)在第七學(xué)期開(kāi)設(shè),大部分學(xué)生忙于考研和找工作,空閑時(shí)間不固定,不適合參考常規(guī)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)安排(如石油加工實(shí)驗(yàn),每周固定時(shí)間開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程),故實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)行網(wǎng)上預(yù)約制[4-5],學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間提前一天與指導(dǎo)教師預(yù)約,并提交相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案,經(jīng)指導(dǎo)教師同意后獨(dú)立開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄。
3)整理數(shù)據(jù),撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
化工綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告不再按照基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的報(bào)告要求書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ螅?、?shí)驗(yàn)原理(概要)、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程概述、實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等內(nèi)容[6],綜合實(shí)驗(yàn)更加注重研究思路及相應(yīng)的研究過(guò)程。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式應(yīng)嚴(yán)格按照我校本科生畢業(yè)論文的相關(guān)要求,具體內(nèi)容包括中英文摘要、中英文關(guān)鍵詞、文獻(xiàn)綜述、實(shí)驗(yàn)方案、結(jié)果討論與分析、參考文獻(xiàn)六個(gè)部分,這樣不僅可以降低學(xué)生之間互相抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的概率,還可以進(jìn)一步提高學(xué)生文獻(xiàn)查閱及科技論文寫(xiě)作的能力。
成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系不能只以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的好壞為依據(jù),應(yīng)結(jié)合學(xué)生的綜合表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分,具體可從實(shí)驗(yàn)前的提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)過(guò)程表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告四個(gè)方面進(jìn)行[7],多維度考察更有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性及學(xué)習(xí)主動(dòng)性的提高。
1)實(shí)驗(yàn)前的提問(wèn):實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前針對(duì)學(xué)生所選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,通過(guò)提問(wèn)考查學(xué)生對(duì)研究背景、研究?jī)?nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法等的掌握情況,結(jié)合PPT匯報(bào)時(shí)的綜合表現(xiàn)打分,共10分。
2)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告:主要考查學(xué)生能否根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,以專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)為基礎(chǔ),通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研,選擇可行的研究路線,并制定合理的實(shí)驗(yàn)方案,共20分。
3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程表現(xiàn):實(shí)驗(yàn)過(guò)程表現(xiàn)包括操作能力和團(tuán)隊(duì)組織協(xié)作兩部分。操作能力是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的考核,觀察學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的相關(guān)操作是否規(guī)范,一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)糾正,避免后續(xù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)同樣的錯(cuò)誤。團(tuán)隊(duì)組織協(xié)作是指在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要善于傾聽(tīng)其他組員的意見(jiàn),遇到問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行溝通,互幫互助共同完成實(shí)驗(yàn)。其中:操作能力占50%,團(tuán)隊(duì)協(xié)作占25%,團(tuán)隊(duì)組織占25%,共20分。
4)實(shí)驗(yàn)報(bào)告:考查學(xué)生是否按畢業(yè)論文的相關(guān)要求撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、能否根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案的執(zhí)行情況對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深入分析和討論、能否根據(jù)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)和提煉,共50分。
建設(shè)一支具有豐富經(jīng)驗(yàn)、良好科研水平、較強(qiáng)責(zé)任感的指導(dǎo)教師隊(duì)伍是化工綜合實(shí)驗(yàn)課程順利進(jìn)行的保障。本科生的知識(shí)儲(chǔ)備有限,在設(shè)定綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的過(guò)程中,需要具有一定經(jīng)驗(yàn)的教師來(lái)引導(dǎo),并且設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)不僅要考慮學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)水平,還要結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的具體情況,這就對(duì)教師隊(duì)伍提出了更高的要求。作為化工綜合實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)教師,應(yīng)通過(guò)良好的科研訓(xùn)練,具備提煉關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題、細(xì)化研究?jī)?nèi)容的能力。除此之外,教師自身的知識(shí)儲(chǔ)備、邏輯思維及處理問(wèn)題的方式方法均會(huì)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生重要影響。因此,教師綜合素質(zhì)的培養(yǎng)是非常關(guān)鍵的,應(yīng)如期參與相關(guān)培訓(xùn)。指導(dǎo)教師不僅要努力學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí),還要不斷提高自身的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。同時(shí),也可以與克拉瑪依本地的相關(guān)企業(yè)聯(lián)合,定期邀請(qǐng)技術(shù)骨干到學(xué)校給學(xué)生講技術(shù),講生產(chǎn)一線的實(shí)際案例;學(xué)生有疑問(wèn)可以現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn),技術(shù)骨干從工程實(shí)際的角度給予學(xué)生一定的指導(dǎo)。
我院化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)目前所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),大部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備工作不重視,實(shí)驗(yàn)前只是簡(jiǎn)單地抄寫(xiě)實(shí)驗(yàn)講義。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,按照講義上規(guī)定的步驟進(jìn)行操作,沒(méi)有深入地思考實(shí)驗(yàn)的本質(zhì),學(xué)生的收獲多限于基本實(shí)驗(yàn)操作技能的練習(xí)和鞏固。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目全部由驗(yàn)證性改為綜合性和設(shè)計(jì)性,這樣做的好處是既充分利用了現(xiàn)有教學(xué)和科研實(shí)驗(yàn)室的各類(lèi)儀器設(shè)備,又鍛煉了學(xué)生獨(dú)立查閱文獻(xiàn)、結(jié)合所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,為第八學(xué)期畢業(yè)論文的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。
基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方式主要以教師為中心[8],實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前任課教師根據(jù)學(xué)生人數(shù)提前安排分組,要求學(xué)生根據(jù)講義內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí),并完成相應(yīng)的預(yù)習(xí)報(bào)告。之后教師在課堂上進(jìn)行對(duì)該實(shí)驗(yàn)的目的、原理、操作及注意事項(xiàng)等進(jìn)行講解。最后任課教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況評(píng)定成績(jī)。這樣一來(lái),雖然對(duì)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)進(jìn)行了形式上的模擬,但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐性沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái),不能提升學(xué)生獨(dú)立思考的能力。改進(jìn)后的教學(xué)方式以學(xué)生為中心,指導(dǎo)教師發(fā)布多元化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,學(xué)生根據(jù)自己的興趣自由選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,教師僅提出研究背景和指導(dǎo)方向,不對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行詳細(xì)介紹,給學(xué)生留有充分的時(shí)間和空間思考。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研熟悉所選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究背景,自行制定實(shí)驗(yàn)方案。除此之外,學(xué)生可依據(jù)現(xiàn)有的儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)自己感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性得到進(jìn)一步提高。
為了更好地鍛煉小組成員之間互相協(xié)作的能力,任課教師不再安排分組,學(xué)生根據(jù)自己的意愿自由組隊(duì),4人/組。在文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)方案執(zhí)行的過(guò)程中以小組為單位,各成員之間要互相幫助,團(tuán)結(jié)一致,共同完成實(shí)驗(yàn)課題。這樣不僅可以培養(yǎng)他們的合作協(xié)調(diào)能力,還可以讓他們回歸實(shí)驗(yàn)的主人翁身份,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的積極性和創(chuàng)造性。
在化工綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中融入了科學(xué)研究的思維方式和方法技能,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由驗(yàn)證性改為綜合性和設(shè)計(jì)性,引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目獨(dú)立地找出問(wèn)題所在并積極探究解決問(wèn)題的方法,增加了實(shí)驗(yàn)的探索性和研究性,進(jìn)而提高學(xué)生的科研熱情和創(chuàng)新意識(shí),是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。教師通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研、PPT匯報(bào)來(lái)強(qiáng)化學(xué)生的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié);實(shí)驗(yàn)過(guò)程中充分尊重學(xué)生的想法,讓學(xué)生回歸實(shí)驗(yàn)的主體地位,體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的趣味性,培養(yǎng)獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力;對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式和成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系進(jìn)行改革,多維度考查更有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性及學(xué)習(xí)主動(dòng)性的提高。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,小組成員之間互幫互助,分工協(xié)作,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。通過(guò)以上教學(xué)過(guò)程,使學(xué)生由被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾魈剿?,學(xué)習(xí)模式的轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合實(shí)踐能力的提高奠定了基礎(chǔ)。