构建现代化工实验教学中心培育石油化工国际化人才

颜黎光, 黄泽恩

(常州大学 国际教育交流学院, 江苏 常州 213000)

构建现代化工实验教学中心培育石油化工国际化人才

颜黎光, 黄泽恩

(常州大学 国际教育交流学院, 江苏 常州 213000)

结合现代化工实验教学中心建设的实践,阐述了以学生实践能力培养和学生工程实践能力提升为主线的石油化工国际化人才探索路径,介绍了现代化工实验教学中心的建设成果和国家级化工虚拟仿真综合实训中心在人才培养中发挥的作用,以及虚拟仿真综合实训中心在培养学生的创新能力方面取得的成效。

实验教学； 石油化工专业； 实验室建设； 人才培养

近年来,越来越多的国家将工程师培养提升到增强国家核心竞争力的层面来考量。工程技术能力和实践应用能力是工程师工程能力的重要内涵。而在我国,工程一线人才紧缺已成为制约新型工业化进程的重要原因之一,我国工程教育亟待发展、任重道远[1]。

常州大学在国家级石油化工工程中心、国家级石油化工人才培养实践基地、省级现代基础化工实验教学中心基础上,成立了化工虚拟仿真综合实训中心,该中心在2014年被批准为国家级虚拟仿真实验教学中心。在近6年的建设发展历程中,化工虚拟仿真综合实训中心始终坚持“以学生为本,以学生为美”的育人理念,在人才培养上始终坚持“一个特色”和“两个面向”,即以石油化工背景为特色；面向工程型和面向国际化构建先进实践教学平台,培育石油化工国际化人才。主要是面向石油石化领域的国际化工程型人才,培养具有开放的国际化视野、具备扎实的基础和过硬实践能力、扎实的石化专业基础和系统的工程实践人才[2]。

1 构建以实践能力为主线的人才培养体系

1.1 坚持石化特色,优化培养方案

在石油化工创新人才培养体系改革与实践的基础上,常州大学贯彻“教育国际化”的理念,围绕当前石油化工企业需求、现代绿色化工理念下石油化工发展趋势,吸收和利用国际优质教育资源,结合本校石油化工教学和科研特色,强化学生的工程实践能力、国际工程管理能力、主动创新思维能力、跨文化交流与沟通能力、团队协作能力,强化石化特色,突出人文教育和科学的相互契合等,主动进行教学改革,使学生成为具有现代化工基本专业素质和终身学习能力,适应化工行业发展及社会需求的国际化高素质工程应用型人才[3]。

1.2 主动探索实践,构建虚拟仿真实践教学平台

学校积极探索、主动创新,为学生创造良好的实验、实践、实习条件。由于规模化企业的化工工艺流程复杂、自动化程度高、机械设备和仪器仪表复杂、对人员的现场操作技能要求高,绝大多数岗位必须持证上岗,使得岗位实践或带有岗位实践性质的实习难以达到预期效果[4]。尤其是近年国家对安全生产方面的严格管理与监控,企业出于安全性考量,更加限制学生在生产现场实习的时间与空间,学生对现场的设备不能动、不能碰,因而实习的参与度低、实习效果差[5]。

2012年,学校完成了9种具有实体单元装置的网上3D实验室建设并上线试用；建成具有3D实训中心、国内首套常减压3D、城市污水处理、LPG等仿真软件的化工虚拟仿真实训中心。2013年,合作开发了甲醇合成与精制虚拟仿真软件,并成功实现了网络远程登录,标志着虚拟现实仿真软件的又一次升级换代。学生可以不受时间地点的限制进行虚拟仿真实验和实习,并可以取得相应学分。

2 构建以培养工程实践能力为主线的实训平台

2.1 改革实训教学,强化系统工程能力培养

在实训教学体系上,传统的实训教学主要是以课程理念为导向,进行验证性实验；现在的观念是把实验教学与理论教学相结合,在鼓励学生自主学习、团队学习、研究性学习的背景下,建立以培养学生能力为导向,支持学生主动探索、溯本求源的实验考核方式。

在运行机制上,应探索实验室建设与管理奖惩办法、实验教学管理办法、实验教学和实习教学课程设计教学质量标准等制度,鼓励教师参与实验教学管理模式和管理体制创新。在科学发展观的指导下,根据学科不同的特点,整合资源,建设实训中心,规范实验教学中心的管理体制,鼓励高水平教师投入实验工作,加强实验教学队伍的国际交流和参与国内、外的技术培训,将有国际化背景的师资充实到国际化石油化工创新人才培养体系中,形成一支具有国际化先进理念、高学术水平、科研能力突出、敢于创新的实验、实训教学骨干力量[6]。

2.2 合理设计实训教学环节,优化实践教学内容

继续坚持“实践教学四年不断线”,科学合理地安排实践教学环节,保障实践教学的时间和效果。在实验过程中,鼓励学生充分发挥想象力和创造力,允许学生改进和调整实验方案[7]。

构建科学合理的实践教学内容体系,建立“主、辅线式”实验教学体系。主线由独立开设的物理、化学类基础实验课、化工基础类实验课、专业实验课、认识实习、金工实习、课程设计、化工设计、生产实习、毕业设计等环节组成,辅线由开放实验室、大学生课外科技活动、大学生创新活动基地活动、优秀生培养等环节组成,在课外分层次进行,切实保证学生在自主、动手、综合、实验和创新能力等方面得到有效的锻炼和提高[8]。

2.3 国家级石油化工工程中心建设

依托本校石油化工工程特色鲜明的国家级石化工程中心进行化学化工基础知识教育和工程设计基本理念的熏陶，利用石化工程中心的设备优势和工程化、集成化的理念开展实习教学。采用导师制和大学生课外科技活动的形式,让学生走进实验室,提出工程问题并通过实验和实践解决工程问题,培养思辨和创新意识以及工程技术开发能力[9]。

石油化工国际化工程人才培养基地紧紧依托国家特色专业“化学工程与工艺”、江苏省品牌专业“应用化学”、基础化学化工省级实验教学示范中心、基础化工省级实验教学示范中心建设点、校级石油化工工业中心实训等多个平台。

2.4 共建产学研基地和实习实训基地

工科大学生工程能力的提升,素质涵养的提高,在很大程度上是通过实践实现的。在石油化工国际化人才培养的过程中,常州大学巩固和发展了一批规模大、质量好、合作关系稳定的产学研基地和实习基地,如与中石化股份扬子石化公司、金陵石化公司等建立了良好的合作关系,为培养创新技能型人才提供了良好的实习场所。在实现资源共享的过程中,探索出了实践教学平台、产学研基地和社会互动发展的模式。

3 化工虚拟仿真综合实训中心的建设成果

常州大学以“大工程观”建设为引领,以化工生产过程仿真为核心,建成化学工程技术实践能力教育平台,并成为以工程类专业实践教育探索为主要内容的虚拟仿真实验教学示范中心,形成了“先进、融合、共享、工儒相济”的建设理念,为提升实践教学水平和学生的创新实践活动提供了有效的途径[10]。

虚拟仿真教学资源在教学中得到了广泛应用。由于虚拟仿真教学资源具有工厂实景资源、动态模拟功能、远程登录、即时获取教学资源信息、人机互动、角色分配、成绩评定以及软件内部所提供的其他教学资源,使得虚拟仿真教学资源在人才培养的很多环节中发挥着难以替代的作用。

3.1 中心教学资源在理论教学的应用

虚拟仿真教学资源软件功能的外延,影响和带动了常州大学工程类课程教学模式与教学方法的改革。中心秉承“情境教学”、“理论与实践结合”的教学理念,鼓励教师将虚拟仿真软件所体现的教育思想、所提供的工程案例、所提供的逼真工作实景资源应用到课程教学中,把理论课程中抽象的概念、复杂的问题以直观的形式展示给学生,帮助学生理解工程、了解工厂实际,推进“课堂-仿真-工厂”的一体化教学模式的改革与实践,形成常州大学独特的工程应用型人才培养的新模式[11]。在这样的理念的引导下,在石油炼制工程、煤化工工艺、化工原理、化工工艺设计等8门课程的授课过程中引入了虚拟仿真教学资源,尤其是常减压3D仿真软件和甲醇合成与精制3D仿真软件的引入,仿佛“把工厂搬进教室”、“把教室搬到工厂”[12]。

以化工工艺设计课程为例。此课程以常减压仿真3D软件提供的工程案例进行教学[13],以正常初态工况为例讲解工艺路线,以软件提供的稳态数据作为物料衡算的实例,以软件提供的动态数据作为流程及操作参数优化的实例,以软件提供的真实工厂实景为资源，弥补学生对实际生产环境认知的不足,帮助学生理解设备与设备、设备与构筑物、设备与管道的关系,认识管廊、管架、设备、公用工程等形貌[14]。

此外,软件中所提供的Flash动画等丰富的教学资源,也普遍应用到更多的课程教学中[15]。

3.2 仿真教学资源在实验教学中的应用

学校利用各类仿真教学资源开设了72个实验项目。以网上3D虚拟实验室教学资源为例,该资源所使用的虚拟仿真资源与学校自行设计、具有“多功能化、集成化、数字化、自动化和中型化”特色的9大类40余套实体装置完全一致。有了这些装置,就可以要求学生在化工原理实验真实操作前利用网上3D虚拟实验室熟悉装置、认识流程及控制方案,在线预习、在线虚拟操作、在线取得预习成绩。

经过虚拟实验再到实验室进行真实操作,学生实际操作的熟练程度与数据的准确率明显上升,在二维仿真软件上变换不同的参数,还可以进行实验数据的优化[16]。这样的实验教学安排,使实验的综合性、设计性明显加强,学生的学习兴趣、创新与设计能力也有明显提高。

3.3 仿真教学资源在毕业设计环节的应用

由于全流程工艺仿真资源的数据基本来自于工厂实际生产运行数据,因而为毕业设计环节提供了极为丰富的教学资源。近年来,由教师为企业开发的8套培训软件中,已有7套转化为20余个毕业设计与论文项目,由教师为企业开发的24个软件包全部进行了实验教学转化,形成50余个毕业设计项目。其中由常减压3D仿真软件转化为1个小设计项目、1个教师工程培训项目、3个毕业设计项目；由甲醇合成与精制3D仿真软件,也已转化为由6个专业的7名毕业生共同完成的毕业设计团队项目,学生的毕业设计作品被推荐至省优秀毕业设计团队的评选。

3.4 仿真教学资源在学生创新活动中的应用

自3D仿真软件建成后,化工3D虚拟仿真综合实训中心在2012—2013年连续两年成为我校学生参加全国大学生化工设计竞赛的准备场所。参赛学生用中心提供的ASPEN流程模拟软件进行物料衡算、能量衡算、流程优化,并以教师开发的软件数据对模拟计算过程进行验证；以3D仿真软件提供的工厂实景为参考,用SP3D、PDMS等管道设计软件对车间设备、管道进行3D建模,用3ds Max软件、SCATCHUP软件对总厂布置进行3D建模。

学生的参赛作品得到校内外专家的高度认可。近3年,相关学生获省级以上竞赛奖励300多项,其中199人获得“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖等国家级荣誉。

4 结束语

工程人才的培养应回归工程的本质。学校以往的办学历史已经形成了“大工程观”办学理念。常州大学在学校工程人才培养的基础上,创新实验、实践教学体系,构建了包括国家级石油化工工程中心、国家级石油化工人才培养实践基地在内的多个实验教学中心,将人才的质量意识、工程意识和系统的观念融合在实际工程教育培养过程中[17]。通过和企业共建产学研基地、实习基地,学生参加顶岗实习等措施,构建了从学生到工程人才转换的桥梁,使学校对石油化工国际化人才培养最终落到实处,学校的实验教学资源与周边高校和石油化工企业实现了共享。

References)

[1] 教育部.教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[EB/OL].(2011-02-18)[2014-12-26].http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3860/201102/115066.html.

[2] 梁延德.我国高校工程训练中心的建设与发展[J].实验技术与管理,2013,30(6):6-8.

[3] 张莉,张刘成,王凤霞.现代企业商务运营虚拟仿真实验教学中心的建设与实践[J].实验技术与管理,2014,31(11):1-4.

[4] 余建潮.依托实验教学示范中心 加强学生实验能力的培养[J].实验技术与管理,2013,30(3):117-119,129.

[5] 杨征,王利,华卫.虚拟项目化实训系统的设计与实现[J].实验技术与管理,2014,31(8):110-114.

[6] 吴世华,杨光明,王秋长,等.加强实验教学示范中心建设,提高人才培养质量[J].实验技术与管理,2012,29(1):4-6.

[7] 马敬峰,鲁保富,陆开宏.基于学生创新精神和实践能力培养的实验教学内容改革与实践[J].中国高教研究,2008(11):92-93.

[8] 蒲丹,周舟,任安杰,等.多层次综合性虚拟仿真实验教学中心建设经验初探[J].实验技术与管理,2014,31(3):5-8.

[9] 张发爱,吴志强,刘来君,等.以重点实验室为平台,培养地方性工科大学生的实践和创新能力[J].实验技术与管理,2012,29(7):5-7.

[10] 于伟建,庄学真.高校建设重点实验室与创新性人才培养的思考[J].黑龙江高教研究,2004(6):117-118.

[11] Manca D,Brambilla S,Colombo S.Bridging between virtual realityand accident simulation for training of process-industry operators[J].Advances in Engineering Software,2013(55):1-9.

[12] Balaton M G,Nagy L,Szeifert F.Operator training simulator process model implementation of a batch processing unit in a packaged simulation software[J].Computers & Chemical Engineering.2013(48):335-344.

[13] 林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究,2011,32(2):47-55.

[14] 张洪奎,朱亚先,夏海平.构建实验课程体系,培养合格化学人才[J].实验技术与管理,2012,29(1):7-10.

[15] 李津石.建设实验教学示范中心,构筑创新人才培养平台[J].中国高等教育,2009(6):14-16.

[16] 杨继森,张静,江中伟,等.基于优秀科研成果 构建综合性实验教学平台探索与实践[J].实验技术与管理,2014,31(5):195-199.

[17] 梁宏.搭建实验实践一体化平台 深化实验实践教学改革[J].实验技术与管理,2013,30(5):1-4.

Constructing modern chemical experimental teaching center to cultivate internationalized talents for petroleum and chemical industry

Yan Liguang, Huang Zeen

(School of International Education and Exchange,Changzhou University,Changzhou 213000,China)

Combined with the practice of the construction of modern chemical experimental teaching center, this paper elaborates on the path based on the main line of cultivating students’ practical ability and enhancing students’ engineering practice ability for internationalized talents of petroleum and chemical industry。This paper introduces the construction achievements of modern chemical experimental teaching center,and the teaching center playing its role in cultivating talents. The virtual simulation comprehensive practice training center improves the students’ innovation ability.

experimental teaching; petroleum and chemical industry; construction of laboratory; cultivation of talents

2014- 12- 22 修改日期：2015- 01- 08

2014年度常州大学青年发展基金项目(2014QN16)资助；2014年度常州大学教育教学研究课题(GJY2014012)资助；2015年江苏省高校哲学社会科学课题“新常态下江苏地方高校人才培养模式创新研究”(2015SJB480)

颜黎光(1980—),男,江苏扬州,硕士,讲师,研究方向为高等教育管理、思想政治教育管理.

E-mail：ylguang@jpu.edu.cn

G642

A

1002-4956(2015)7- 0152- 04