化学工程与工艺专业实验教学改革探讨

岳前升，吴洪特 (长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

化学工程与工艺专业实验教学改革探讨

岳前升，吴洪特 (长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

探讨了以培养提高学生工程实践能力和创新能力为宗旨的化学工程与工艺专业实验教学改革的方法和手段。借鉴长江大学湖北省高等学校化学实验教学示范中心“三层一线”实验教学体系，通过对化学工程与工艺专业实验教学全面整合，实施了3个层次的实验教学模式。通过整合实验教学内容，将实验教学与课程设计等课程相结合，使工程实践能力和创新能力的培养贯穿于实践教学的全过程。通过将教学融入科研实践活动，引导学生自觉的联系实际进行创新思维和思考，在更深层次上激发和培养学生的工程实践能力和创新能力。

化学工程与工艺专业；实验教学；工程实践能力；创新能力

随着科学技术和市场经济的发展，化学工程与工艺专业已经从传统的化学工业转变成为通用的过程工程专业，不论学生日后从事何种类型的工作，工程实践能力和创新能力都是非常重要的基本素质之一。而这2个能力的培养恰恰是目前我国工程类专业本科教学中的薄弱环节。实验教学作为理工科专业本科教学的重要内容，对实现以上2个能力的培养目标有着理论教学不可代替的重要作用[1-4]。因此，相关高等院校及教育研究机构都加大了对改革实验教学，着力培养学生工程实践能力和创新能力方面的研究力度，取得了一些成果和经验[2-3, 5-6]。在此，笔者借鉴其他院校教学经验，对长江大学化学工程与工艺专业实验教学改革进行了初步探索。

1 实验教学体系

实验教学体系是实验教学改革的中心环节。在以往的实验教学体系中，工程类实验主要处于理论教学的依附地位，教学内容陈旧，很多工程类实验仅仅停留在验证书本的单一原理、经典结论或只对学生进行技能性训练，这对于现代化工工程师必须熟悉的化工生产操作、控制系统以及能开发设计复杂技术系统的要求有很大的差距[7-8]，鉴于此情况，笔者对实验教学体系进行了全面的整合。借鉴长江大学湖北省高等学校化学实验教学示范中心较为完善的“化学基础实验层，综合化学实验层，研究创新化学实验层，以培养学生的实践动手能力和创新意识为主线”的“三层一线”实验教学体系[7-8]，对化学工程与工艺专业实验教学进行全面整合，单独设课、单独考核，也实行了验证型、综合设计型科研和研究创新型3个层次的实验教学模式。所不同的是，在这3个层次的实验中除一些经典和必须要进行技能型训练的验证型实验外，增大了综合设计型和研究创新型实验的比例，达到70%以上，将教学的重点放在培养学生工程实践能力和创新能力上面。

2 实验教学内容和手段

2.1整合教学实验内容，使2个能力的培养贯穿于整个实验教学过程

在以往的化学过程与工艺专业实验教学中，都是依附于理论课，其实验项目和教学内容都是对理论课所教原理和结论的单一验证或证明。即使有些实验内容也涉及到一些其他二级学科领域，但在教材上已经进行了事先综合，对学生而言仍然是照方抓药式的实验过程。且合成实验只管合成，工程实验只管单元过程，两者割裂，无法提高学生的学习兴趣，达不到培养和提高学生工程实践能力和创新能力的目的。针对此情况，笔者对其进行了全面整合。

1)综合设计型实验 对综合设计型实验，在实验项目和实验过程的确定上，选取涉及合成、分析化学、仪器分析等工程实验全过程的大综合实验项目，把学生所学的《精细有机合成》、《化工工艺学》、《化工热力学》、《化工原理》等课程的原理及基本实验技能整合到同一个系列实验中，使学生对所学知识的综合应用能力得以大幅度提高。在实验过程安排上，可使合成、表征及分析和工程实验相对独立，但在内容上前后呼应、融为一体。此外，对同一物质的合成，可首先由指导老师给出几个工艺方案，将学生分为几组，通过查找资料，结合所学的理论知识及基础实验技能，在老师的指导下由学生自行设计实验方案，然后从中筛选出2～3个较为合理可行的实验方案，进行对比实验，并组织学生对几种工艺方案所得到的实验结果在工艺条件、质量、成本、环保等方面进行综合对比讨论，针对某些缺陷是否可进行改进或有进行改进的研究切入点等，由此培养学生的工程意识和创新能力。

2)合成、表征及分析实验方面的内容 对该实验所得的粗产品，可按不同工艺方案集中保留，待工程实验时，仍然对学生按不同工艺方案合成的该产品分组进行压滤、精馏、干燥等精制单元操作。这样，就使该产品的制备从常规实验室合成过渡到了工程实验中，实现了合成、分析到工程实验的全过程大综合，使学生的基本实验技能、创新能力及工程意识有了一次全面的培养提高。

2.2实验教学与课程设计相结合

在工程专业教学计划中，课程设计是一个很重要的实践教学环节，涉及到多门专业课和相关基础课在工程设计中的综合应用，对培养和提高学生的工程实践能力非常重要。而在以往的课程设计中，往往是就课程设计而设计，与学生所进行的其他实践教学环节割裂开来，不能提高学生的学习兴趣，最后成为应付差事的一个过程。针对这种情况，笔者将合成和工程实验教学中的各个环节加以分解，以此为对象，在老师的指导下由学生进行一个单元操作的课程设计。让学生通过查阅资料、选择设计参数，利用所学知识对实验得出的数据从技术、经济、安全及环保等角度综合考虑工程问题，充分发挥学生的创新设想、分析和解决工程实际问题的能力。这样，将实验教学和课程设计有机的结合起来，实用性强，充分调动了学生的学习兴趣，也为学生在日后进行的综合性设计打下了良好的基础。

3 实验教学融入科研实践活动

对于工科类院校专业而言，科研项目大部分都与工程实际联系紧密，这为培养学生工程实践能力和创新能力提供了一个非常好的平台，也为高年级学生的研究创新性实验提供了丰富的潜在资源。因此，必须充分加以利用。①可以由承担科研项目的老师提出课题供学生选择，同时，老师也从多方面对学生进行考察，双向选择。这样，让学生融入到科研过程的全过程，进行相对独立的与工程实践紧密联系的科研活动，充分发挥学生的主观能动性，使学生的工程实践能力和创新能力得到全面的提升。②要把科研成果或科研活动中经典和成熟的工作及时的转化为实验教学内容，并通过和科研活动自行研制实验教学仪器设备。这些实验教学内容和实验教学仪器设备既与学生所学的专业具有紧密的联系，又体现了本专业在社会实践中较为前沿和先进的内容和方法。反过来，又可通过学生在实验过程和使用仪器时，检验该内容和仪器设备的成熟合理程度，即实践检验过程，并思考能否进一步修改或创新，使其更符合实验，更成熟合理等。这样，会使学生充分体会到自己所做的实验是本专业在实际应用中前沿性科研的一部分，创新和发展是在实践活动中不断进步的，且这些活动就发生在自己身边，自己也加入了其中，由此引导学生自觉地联系实际进行创新思维和思考，培养和激发学生的工程实践能力和创新能力。

4 结 语

化学工程与工艺专业实验教学对培养学生工程实践能力和创新能力起着非常重要的作用，对于实验教学体系，实验教学内容、方法、手段，实验教学内容与科研相结合及实验室管理等方面的研究和探索都在不断的深化，每个学校的具体情况、特色等都不尽相同，因此，探索一条以培养学生2个能力为宗旨，具有各自学校或专业鲜明特点的实验教学之路任重而道远。

[1]于兵川, 吴洪特, 童金强. 科研成果转化为实验项目初探[J]. 实验室研究与探索, 2009, 28(1): 133-135.

[2] 何选明, 王世杰, 王光辉，等. 化学工程与工艺专业工程实践能力培养体系构建与实践[J].化工高等教育, 2010 (3): 63-67.

[3] 张燕青, 鲁德平, 杨世芳. 化学工程与工艺专业创新人才培养的探索[J]. 化工高等教育, 2010(2): 15-18.

[4] 于兵川, 吴洪特. 实验教学与科研有机结合，培养学生创新意识和能力[J]. 实验室研究与探索, 2010, 29(2): 76-77, 87.

[5] 徐鸽, 杨柳新. 化学工程与工艺专业实验的改革与探索[J]. 实验科学与技术, 2007, 5(3): 77-79.

[6] 褚睿智, 孟献梁, 朱佳媚，等. 提高化学工程与工艺专业实验教学质量的改革与实践[J]. 化工高等教育, 2007(1): 28-29, 66.

[7] 吴洪特, 于兵川. 《化工原理实验》“三层一线”教学体系的构建[J]. 长江大学学报(自然科学版), 2010, 7(3): N393-395.

[8] 吴洪特, 于兵川. 工程教育在化工仿真实验教学中的体现[J]. 实验室研究与探索, 2010, 29(11): 335-337.

[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.053

N4

A

1673-1409(2012)04-N148-03

2011-11-20

高等学校第6批特色专业专项建设基金项目(教高函[2010]15号)；长江大学教研项目(JY2010005)。

岳前升(1973-)，男，1996年大学毕业，博士，副教授，现主要从事化学工程与工艺方面的教学与研究工作。