以学生为主《化工原理实验》教学的创新探索

张思科 戴传波 潘高峰 王卫东

摘 要：在工程素质教育背景下，本文结合吉林化工学院培养“面向生产与管理一线现代工程师”的人才培养目标，根据化工原理实验课程的特点，结合多年的教学经验，以学生为主体，进行了化工原理实验教学体系、教学内容和考核方法的创新探索。实践证明：通过不断摸索并采用以学生为主的教学方法，能够大大提高学生的学习主动性和工程实践能力，使教学效果得到显著提升。

关键词：化工原理实验 教学体系 教学内容 考核方法 创新探索

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（a）-0-02

实验教学是高等教育的一个重要环节，在教学活动中具有中心引领作用，是联系基础理论和实践环节的桥梁，具有学以致用、教学相长的双向作用[1]。化工原理实验是在学完高等数学、大学物理、物理化学等相关基础课的基础上，针对化工及其相关专业学生开设的一门工程实验课程，主要研究化工生产中的工程技术问题，其实验设备和操作流程接近于工业生产实际情况[2]。它与化工原理理论教学、化工原理课程设计等教学环节构成一个有机整体，在化工原理教学中占有重要地位，是有效培养学生工程实践能力、全面提高学生素质的重要实践环节[3]。在化工原理实验教学中，应以学生为主体，注重过程考核，培养学生的工程实践能力、创新能力、工程意识、实施能力、表达及交往能力、团队协作精神、法律法规意识等。在工程素质教育背景下，笔者结合吉林化工学院化学工程与工艺专业多年来的“工程教育专业认证”“卓越工程师教育培养”和“面向生产与管理一线现代工程师”的人才培养的经验，提出了以下对策，以期提高人才培养质量。

1 以学生为主，构建“四层次”实验教学体系和分层次教学模式

传统的实验教学以基础性验证性实验为主，综合性设计性实验甚少，对学生综合能力提高帮助不多[4]。為提高学生学习的主动性，培养学生解决问题能力、工程能力和创新能力，实验室按照学生的基础能力水平设定项目，分层次开展实验教学[5]，构建由“基础型—综合型—设计型—创新研究型”的四层次、素质和能力要求不断提升的教学体系（见图1）。目前化工原理教学与实验中心主要面向本校化学工程与工艺、轻化工程、应用化学、制药工程、药物制剂、生物制药、生物工程、安全工程等19个本科生开设化工原理实验课程。化工原理实验教学体系根据不同专业的培养目标和教学大纲，结合专业特点及专业要求，合理调整实验内容，设置不同层次教学目标，实施“分层次”教学模式（见图2）。

2 以学生为主，优化实验教学内容

在化工原理实验课程教学当中，实验是非常重要的组成部分，同时在很多方面都会产生特别大的影响[6]。化工原理实验教学内容的设置是“四层次”教学体系和“分层次”教学模式构建的重要环节，因此，教学内容安排尽可能减少验证型实验项目，丰富设计及创新研究型实验项目。以空气对流传热系数测定实验为例，该实验在单元操作的过程中体现了传热和流体力学等内容，实验过程又集合多个目标组合。针对该实验的具体做法是：首先是变更实验题目为“空气对流传热系数测定及强化传热设计实验”；其次是要求学生组成3～4人团队，通过查阅文献，自行设计制作扰流元件，进行传热强化实验研究和阻力损失测定，分析加入扰流元件后的强化传热效果和经济性；最后是要求以团队形式完成实验报告或研究论文。通过这样的创新实践不仅实现多个知识点的统一化，同时也丰富了学生的知识面，激发了学生探索欲望，增强了学生研究能力、操作能力、组织能力和创新能力等，取得较好效果。近几年，学生的研究成果已公开发表“齿边穿孔扭带对管内强化传热的实验研究”[7]和“内插动态叶轮式扰流元件对管内传热影响的实验研究”[8]等研究论文。此外，增设萃取、蒸发、膜蒸馏及双塔萃取精馏等实验项目，为学生实验和创新活动提供充实的物质保障。

3 以学生为主，创新实践教学考核新模式

实验考核的重要目的之一是检验学生学习和掌握实验基本技能、科学研究方法和理论联系实际的能力，通过考核使学生在实践能力、综合能力和创新力等方面得到培养和提高[9-10]。传统化工原理实验成绩侧重于结果考核，而实验过程操作等过程性环节无法体现[11]。为此，根据化工原实验的特点和流程，加强教学过程监控和效果管理；优化学生实验的评定方法；增设实验讨论环节；改革创新型实验报告为科技论文；实行实验与仿真并行等教学方式，将工程素质教育理念融入化工原理实验教学与考核全过程。建立了“实验—仿真—多角度”的实验过程评价模式，考核学生的综合能力，做到客观、公正、公平，以最大程度反映学生的真实水平。考核从学生的实验准备、实验设计及方案、实验操作能力、实验中出现问题的分析和解决问题能力、实验的创新能力、实验仿真操作能力及实验结果的表述能力等方面进行综合评价，这样既可以调动学生实验的积极主动性，又可根据学生的学习效果作为反馈，有针对性进行改进，完善教学过程，形成持续改进机制，提高实验教学质量[5]。

4 以学生为主，规范实验教学准备与运行机制

充分的实验准备及高效、有序地运行机制是实验教学的重要环节。在化工原理实验教学过程中，要求学生实验前充分准备：了解现场安全知识；摸清实验装置测试点和控制点；了解所用检测仪器、仪表的使用方法及所测数据的变化趋势，做到心中有数，并预先制作原始记录表，并对实验预期结果、可能发生的故障和排除故障的方法做出合理地判断。学生的预习准备情况需经指导教师通过提问、检查等方式，确认合格后方可进行实验。严格规范实验教学运行流程，以确保实验教学规范、有序运行，提高教学质量，为“面向生产与管理一线现代工程师”培养目标的达成提供保障。

5 结语

基于工程素质教育，在实验教学过程中，如何有效培养学生工程实践能力、全面提高学生综合素质是我们亟待解决的重要问题。实践证明，以学生为主，通过构建“四层次”实验教学体系和分层次教学模式、优化实验教学内容、创新实践教学考核新模式及规范实验教学准备与运行机制等措施，能够大大提高学生的学习主动性和工程实践能力，使教学效果得到显著提升。

参考文献

[1] 郭晓亚，张彰，周忠华.基于创新人才培养的化工原理实验教学体系的构建[J].化学教育，2016（16）：58-60.

[2] 龙能兵，舒杰.分层次、自选式“化工原理实验”教学模式研究[J].宁波大学学报：教育科学版，2017（2）：114-117.

[3] 李媚，廖安平.构建多层次、分层次化工原理实验教学体系初探[J].广西民族大学学报，2013，19（1）：97-100.

[4] 胡秀英，文颖频.工程教育专业认证背景下化工原理实验教学改革探索[J].化工时刊，2018，32（2）：44-46.

[5] 姬登祥，张云.工程教育专业认证背景下化工原理实验教学探索[J].教育教学论坛，2018，43（10）：265-267.

[6] 连晓燕.提升化工原理实验课程教学质量的策略研究[J].云南化工，2017，44（9）：121-123.

[7] 计海峰，王翊红，王卫东，等.齿边穿孔扭带对管内强化传热的实验研究[J].山东化工，2014，43（12）：96-99.

[8] 计海峰，刘映泽.内插动态叶轮式扰流元件对管内传热影响的实验研究[J].吉林化工学院学报，2017，34（11）：4-7.

[9] 程金林，吴斌，靳晓枝，等.高校实验教学考核模式的改革与实践[J].实验室研究与探索，2005，24（4）：76-78.

[10] 樊东，王晓云，赵奎军.本科实验教学规范化考核体系的研究[J].实验室学，2006（5）：11-13.

[11] 雒春辉，柳华，李梅.基于创新能力培养的化工原理实验教学改革[J].广州化工，2017，45（21）：172-173.