化工类专业实践教学模式改革与探索

杨文，冯艳艳，王桂霞

(桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林541006)

化工类专业实践教学模式改革与探索

杨文，冯艳艳，王桂霞

(桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林541006)

实践教学是理工类院校培养高素质应用型人才的重要环节。目前，传统的专业实验教学不能有效培养学生发现问题和解决问题的能力。通过虚拟仿真中心的建设，依托化工类学科竞赛、科研实践等对化工类专业实践教学模式进行改革，探索化工类专业实践教学的新手段，为深化实践教学质量和培养学生实践能力提供有效途径。

化工专业；实践教学；实践能力

化学工业一直以来都是国民经济技术密集型的支柱产业，与国民经济各领域及人民生活密切相关。全国各大高校的化学工程与工艺本科专业每年都为化学工业输送大量的专业人才。然而，在化工经济的发展新形势下，化学工业对化工类专业技术人才提出了新的要求，即具有综合的创新实践应用能力。化学工程与工艺专业是一门实践性很强的专业，其培养方案中实践教学在人才培养过程中有着非常重要的作用，尤其是在以培养应用型为目标的地方本科院校。实践教学是培养学生创新意识、增强学生综合运用知识等应用能力的重要教学环节。

目前，化工类专业实践教学环节主要包括专业实验和生产实习两部分，其目的在于提高学生的专业素质、工程意识和实践能力。然而，这两类实践教学环节中存在诸多不足。例如在传统的专业实验教学中，以教师为中心，强调“教”的作用。教师事先调试实验装置，强调注意事项，反复讲解实验步骤，并亲自演示。实验教学一般开在理论课之后，所得到的实验结果主要以验证理论知识为主，是一种重复教学的过程。同时，学生在实验过程中缺乏独立思考，即传统的专业实验教学不能够有效培养学生发现问题和解决问题的能力。化工类专业学生的生产实习主要是到化工企业的生产车间进行学习，但在此过程中存在以下问题：1.目前，化工企业生产日趋集中化、自动化和连续化，装置复杂且价格昂贵，学生在生产实习现场没有任何接触和操作装置的机会，生产学习主要以企业在职员工的讲授为主，未能有效培养学生的动手能力和实践能力；2.学生在化工企业的生产实习时间有限，一般只能观察到设备正常连续化运作的生产状态，对于化工厂的停车、开车等非稳态过程，学生往往缺少学习机会。因此，对于以实践为基础，需要动态地分析问题和解决问题及强调动手能力的工科大学生而言，这种传统教学模式存在明显的不足。同时，大多高校的实践教学实践环节过于单一，迫切需要丰富实践教学内容，使学生能通过多种渠道增强自身的实践能力。

基于以上化工类专业在实践教学过程中存在的问题，对实践教学模式进行改革和探索新的教学手段对于培养具有实践应用能力的化工类专业人才具有重要的意义。结合笔者所在学校对化工类专业实践教学环节的经验和改革措施，下文主要对化工类专业实践教学模式改革的一些方法和建议。

一、以虚拟仿真中心建设促进实践教学改革

2013年，教育部在《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》中指出要推进建设一批虚拟仿真实验教学中心作为实验教学的示范，推动高等学校实验教学改革与创新，丰富实践教学的内容和内涵，为培养高素质具有创新能力和实践能力的人才创造条件。虚拟仿真教学平台作为一种实践教学平台，可对学生进行系统的、全面的工程实践训练，着力培养学生的工程实践能力、专业设计能力和科技创新能力，使培养的学生具备现代化工程师所需的全部素质和能力[1]68-69。

桂林理工大学国家级化学工程与工艺虚拟仿真中心，搭建两套实体与虚体相结合的苯加氢制环己烷和环己烷氧化制备环己酮的工艺装置。这两套装置由中央控制室和仿真工厂组成，其中控制室具有DCS控制软件，可以对仿真工厂的设备仪表进行远程控制和信息收集，而仿真工厂中的设备是真实化工厂按一定比例缩小，采用真实仪表和阀门。通过中央控制室和仿真工厂的硬件和软件联合操控，可以为学生提供化工厂停车和开车培训，增加学生的学习兴趣，提高学生将理论知识应用到实际中的能力，同时增强学生的动手能力和操控能力来达到实践教学的目的。虚拟仿真教学中心的建设，丰富了实践教学资源，强化了对学生工程实践能力的培养，提高了应用型人才培养质量。因此，虚拟仿真中心具有以下三个方面的特色：一是化学工程技术与计算机网络技术相结合，虚拟仿真与实物仿真相结合，创新实践教学模式，提升实践教学水平；二是实训实习教学模式解决了学生在化工企业实习中化工现场动手操作难的问题，增强了学生的动手操作能力，能够保障学生入职后快速地进入岗位角色；三是软件可以通过网络运行，使实训实习教学不受空间和时间的限制，学生在学校可以随时进行专业实训、实习的学习，提高了虚拟仿真中心的利用率，降低了实践教学的运作成本。依托国家推进虚拟仿真建设的政策，积极有效地建设化工类虚拟仿真中心充实了本科实践教学的内容。将化工厂搬进高校，使得学生在高校内就有对化工厂身临其境的感受，增加学生自身对化工企业的认识。因此，依托化工虚拟仿真中心的建设是对化工类专业进行实践性改革一种有效的方法。然而，仿真中心的建设需要投入大量的财力，各高校院系需根据自身实力和相应学生的数量选择不同建设规模，不应盲目跟从。

二、以学科竞赛促进实践教学改革

大多数本科生有一个普遍的观念和认识，即课本理论知识的“无用论”，普遍感觉所学知识很难在今后的工作中得到应用。而平时学习的知识只是为了应付期末考试，能达到及格即可。部分学生为了考研究生，最后一年的时间内突击大量的课本知识。考研过后，这些机械记忆的理论和专业知识在一个月内会被遗忘干净。出现这种现象，原因主要在于理论和实践没有得到相应的融合，理论和实践没有有效的对接。化工类学科竞赛是帮助学生理论和实际有效结合的平台。在化工学科竞赛中，本科生不仅会将所学的专业知识应用到实际中，而且会根据竞赛所需的专业理论知识进行自我学习和完善。在竞赛中由于对所学知识的应用，加深了学生对所学专业理论知识的理解。而且化工类学科竞赛有助于提高学生的工程应用能力、创新能力和综合素质。以学科竞赛为依托，将学科竞赛与实践教学充分融合，设计一系列创新化工设计项目，并将其贯穿于日常的化工专业课中，有利于培养理论功底深厚且应用实践能力强的化工人才。

由中国化工学会、教育部化学工程与工艺教学指导分委会举办的全国大学生“化工设计竞赛”是全国规模最大、级别最高的大学生化工设计竞赛，竞赛自2007年举办首届以来，已经成功举办八届[2]281-283。竞赛主要从化工项目的可行性研究、工艺流程、过程模拟与优化、设备设计、自动化控制、工厂总图与平面布局、经济分析与评价、环境、安全、土建等方面考察学生的化工设计能力。学校根据化工设计大赛的需求，为化工类本科生开设了相应的专业课程，例如，3DMax、Aspen plus、AutoCAD等设计软件的课程。通过比赛提高学生的工程实践能力、工艺设计理念、创新思维能力和团队协作能力[3]28-31。2011年学校组织学生首次参加比赛但未能进入决赛，赛后通过向其他高校老师及同学交流学习，并组织学生到比赛现场观摩，以提高学生的化工设计能力。2013年至2015年，连续3年进入决赛，并取得了可喜的成绩（2013年全国一等奖1项，2014全国二等奖3项，2015年全国二等奖1项、全国三等奖3项）。通过组织学生备赛、参加比赛及赛后总结，笔者发现“化工设计竞赛”作为第二课堂对提高化工专业学生的专业素养、专业知识的拓宽、工程实践能力的增强、卓越工程师的培养和创新、实践教学改革等多方面具有促进作用。依托化工学科竞赛对实践教学进行改革，使得教学目标更加清晰，教学目的更加明确，教学任务更加具体，阶段性任务更加明朗。同时，学生学习有了阶段性目标，有效地激发学生的学习兴趣，提高学习的积极性和主动性。

三、以科研实践促进创新实践教学

高校既作为教学单位，又是国家重要的科研单位，具有较强的科研能力和科研条件。在过去的培养模式中，科研能力的培养只针对研究生，而本科生只有在最后一个学期需要做本科毕业设计时，才能进入实验室从事一些简单的科研工作。由于时间短，本科生的实验动手能力和科研实践能力未能得到有效地培养，并且大多数情况是在帮助硕士生和博士生做一些已经设计和部分内容已经开展的实验。本科生未能从查阅文献做起，通过设计实验方案后开展实验，最后进行可发表论文的撰写。良好的科研实践能力为本科生毕业后从事更高层次工作奠定基础，增加本科生工作的自信心，培养学生的创新精神和敢于探索未知世界的能力，为国家储备创新性人才。因此，高校的科研条件为本科实践创新教学服务是实践教学改革的另一有效方向。

科研实践就是让大学生参与科学研究的整个过程，明确科学研究的基本要求，掌握科学研究的基本方法，运用所学知识来发现问题、分析问题和解决问题，提高大学生综合能力的实践活动[4]97-100,[5]440-442。通过科研实践可以培养大学生的创新素质，提高大学生的创新能力。目前，推进本科生参与科学研究是理工科大学人才培养改革的重要举措。桂林理工大学大学生创新创业计划项目为本科学生提供了参与科研条件和经费。该项目以3至5位学生为一组，在指导老师的指导下，通过查阅文献撰写大学生创新创业计划项目申请书。根据项目内容，指导教师实验室为本科学生开放实验设施，为学生自主设计、独立实施提供条件。科研实践增强学生的团队意识，提升发现问题、分析问题和解决问题的能力，更提高大学生综合实践能力。同时，桂林理工大学化学与生物工程学院为化工卓越班同学配置一对一制的指导教师，学生可以从本科一年级进入指导老师的实验室从事科研实践活动，将理论联系实际的同时提升自身分析问题、解决问题和实践应用的能力。在科研实践教学中，让学生能加深对课堂所学理论知识的理解和记忆，使其更加深刻地认识到理论知识是有用的，而不是空洞无用的，同时培养了学生的创新实践能力。因此，科研实践是本科生创新实践教学的新途径。

结语

实践教学是理工类院校培养高素质应用型人才的重要环节。针对目前化工类专业实践教学中存在的问题进行实践教学改革，可从多个途径培养学生理论知识与实际生产相结合的应用能力，最终为化工类企业提供高素质应用型人才。

[1]邱会东，王金波，邱奎，等．虚拟仿真实验室在化工专业实践教学中的应用[J]．重庆科技学院学报，2015（9）.

[2]付玲，张敬芝，王传申．全国化工设计大赛对《化工过程设计》课程教学的启发[J]．化学工程与装备，2015（10）.

[3]靳治良，杨晋，朱桂华，等．“中国石化一三井化学杯”大学生化工设计竞赛模式在我校化工设计课程教学改革中的借鉴与实践[J]．化工高等教育，2013（03）.

[4]吴金星，王晓，王保东，等．教师科研项目是强化实践教学和培养创新能力的良好平台[J]．大学教育，2014（01）.

[5]贵金，王文庆，周有．科研与实践教学的互动实施[J]．实验室研究与探索，2013（11）.

责任编辑：李凡生

Reform and Exploration of Practice Teaching Mode of Chemical Engineering Major

YANG Wen,FENG Yan-yan,WANG Gui-xia
(College of Chemistry and Bioengineering,Guilin University of Technology,Guilin,541006)

Practice teaching is an important part of training high-quality applied talents in technical colleges.In view of the present problems existing in the practice teaching,the practice teaching mode is reformed via the construction of virtual simulation center,the chemical course contests and the scientific research practice,in order to explore new methods in the practice teaching on the specialty of chemical engineering and provide effective way for deepening the practice teaching quality and cultivating students'practical ability.

chemical engineering major,practice teaching,practical ability

G642

A

1674-8891（2016）03-0095-03

2016-04-15

基于广西石化产业发展的化学工程与工艺专业实践教学体系研究与实践（编号：2015JGZ129）。

杨文（1984—），男，广西桂林人，桂林理工大学化学与生物工程学院讲师，博士，主要从事超级电容器的研究工作。