化工原理实验教学改革对学生综合素质和创新能力培养的实践与研究

张 翔，孙怀宇，王明艳，孙 威

(沈阳化工大学 化学工程学院， 辽宁 沈阳 110142)

2015年10月国务院印发的《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》中将培养拔尖创新人才和提升科学研究水平作为重要建设任务，突出人才培养的核心地位,着力培养具有历史使命感和社会责任心、富有创新精神和实践能力的各类创新型、应用型、复合型优秀人才[1]。加强创新创业教育，大力推进个性化培养，全面提升学生的综合素质、国际视野、科学精神和创业意识、创造能力。在高等教育大众化的背景下，高素质应用型人才需求增加，应用型人才的培养已成为地方高校人才培养的核心[2]。培养大学生科研创新能力，已成为大学教育的首要任务、重中之重。实验室作为实验教学、科学研究和技术开发的重要基地，是进行创新型人才培养的基本场所。

化工原理实验是以工业生产工艺为主线，培养学生工程实践能力的化工专业基础课程。结合我校实际，通过化工原理实验教学改革，对学生综合素质和创新能力培养进行了实践研究。

1 化工原理实验课的地位与特点

化工原理实验在化工及相关专业教学中的地位是不容忽视的，它承担着很繁重的任务，是在学习化工专业基础课—化工原理课程的基础上，为进一步了解和理解比较典型的已被广泛应用的化工过程与设备的原理和操作，提供一个理论联系实际的机会。实际运用所学的理论知识去解决实际所遇到的各种问题，学习在化工领域内如何通过实验获得新的知识和信息，进行化工实验基本技能的训练。学习化工实验的基本方法和测量技术，培养从事化工、轻工、环境工程、制药工程及生物化工等学科实验研究的能力；培养发现问题、分析问题和解决问题的能力；培养科学的思维方法、科学态度和科学作风。即培养学生综合素质和创新精神。

化工原理实验课的特点：一是，强调实践性，突出工程概念，要求验证化工原理课程中最基本的理论与培养学生掌握实验研究方法，提高分析问题，解决问题的能力相结合，验证性实验与综合性、设计性实验相结合，训练独立思考、综合分析处理问题的能力。传统的与近代的实验方法、测试手段及数据处理技术相结合，当前的和发展的相结合。将完成基本教学与因材施教、拓宽实验教学内容和方法，培养创新能力相结合，引入化工新技术与化工行业热点研究的内容相结合，以适应新形势；二是，将能力和素质培养贯穿于实验课的全过程，不附属于某一门理论课，不以印证和学好某一门理论课为主要目的，而以培养高等化工科技人才应具有的一些能力和素质为主要目的，如实验方案设计能力，处理实验数据能力，对实验数据进行优化和分析的能力，培养学生对实验工作严肃认真的科学作风及良好的习惯等。

2 完善实验装置，培养学生理论与实践相结合的能力

完善的实验装置不但为学生实验拓展了空间，而且为相应的实验教学改革提供了必要的硬件条件。我们的实验装置配备不但要适应化工及相关学科实践教学的要求，适应对学生人才培养目标的要求，还要紧密结合现代化工业生产的实际情况，采用新技术，新工艺。我们已经逐步淘汰了部分老旧装置，改造升级了部分旧装置，研制引进了新的演示型、验证型、研究型、综合设计型实验装置，并将数据采集传感器技术和计算机在线采集和处理数据技术引入到实验中，提高了实验质量和实验效率。我们现有的实验装置从内容上已经包涵了化工原理相关的所有典型的单元操作，从实验类型上包括了验证型、研究型、综合设计型实验。

为了使学生将理论与工程实际更好地结合起来，除了到工厂进行生产实习外，还应该合理利用校内已有的资源，对学生进行指导，于是我们利用部分老师的科研装置对学生进行开放，开设中试放大实验，指导，强化学生从理论、实验到生产实践性的认识。

3 完善实验课程设置，培养学生专业综合素养

化工类人才的培养应本着知识、技能和素质三位一体的人才培养模式的原则来进行[3]。从教学的角度出发，该模式重视理论教学的基础性地位，强调课程体系的整体优化；重视实践教学的载体地位，强化学生实践能力的培养；重视第二课堂教学的拓展地位，为学生个性的发展和创新精神及专业综合素养的培养提供良好的教学环境和多规格的人才培养模式，适应社会及科学技术发展对人才的需求。

合理完善的实验课程设置将为学生专业综合素质的培养提供了良好的条件，我们化工原理实验课程设置遵循如下原则：

(1)满足新世纪化学工程与工艺、环境工程、应用化学、生物工程、制药工程、安全工程及化工自动化、化工过程控制工程等专业的培养目标要求及有利于学生综合素质和创新能力的培养。对化工原理实验课进一步拓宽加深，丰富内涵、引入新思想、新技术，增设综合设计型和新技术实验；

(2)强化CAI化工原理实验课辅助教学系统及相关软件开发，并安排学生在做好相关实验计算机仿真的基础上去进行实际操作；

(3)根据不同专业的要求，将实验分为必做和选做。

实验课程设置包括：演示实验，基础实验，综合设计型实验，新技术实验，计算机仿真实验，中试放大实验。

4 开展综合设计型实验及开放实验，培养学生创新能力

传统的化工原理实验，很多是局限于验证原理、单纯掌握操作技术以及依附于理论课程进行的，这样的实验会给学生一种错觉，这种单一性、验证性，极不利于培养学生的创新能力[4]。我们为此进行了大量考察研究，申请并得到了学校教改基金的资助，开发了综合设计型实验，另外还依托新技术实验开展开放实验。

在实验实施过程中，重点抓对学生科学实验能力的训练，发挥他们在综合设计型实验和开放实验中的主体地位，通过启发和引导，锻炼学生自己动脑思考、动手操作、动笔计算的逻辑性和独立工作能力。这两种实验模式通过实验对学生进行实验思路、实验设计、实验技能、实验数据处理以及观察问题、发现问题、解决问题能力的全面训练，培养了学生的综合素质和创新能力。

5 结语

(1)为了培养学生综合素质和创新能力，我们在化工原理实验教学上进行了改革探索，完善实验装置，完善实验课程设置，开展综合设计型实验和开放型实验。此外为了适应新时代化工科技发展的要求，应尽快地将化学、化工知识与计算机技术紧密结合起来，我们还在完成单元操作的同时增设计算机数据采集实验、计算机过程控制实验和计算机模拟仿真实验的教学内容。这种将传统的在实验室内进行的“物理”(实物)实验与计算机模拟仿真实验系统协调地结合(或配合)可以扩展实验内容、节省实验时间、提高综合素质和工作效率，而且对提高创造性和动手能力都是十分有利的[5]。

(2)我们在化工原理实验教学实践中围绕综合素质和创新能力的培养而进行的实践探索，提高了教学质量，学生的综合能力得到了锻炼，实验技能得到了提高，处理问题的综合能力得以加强，实验教学效果良好，但是在实践中我们也体会到，这种教育模式的探索对教师的素质和专业水平也提出了更高的要求，教师的使命感、责任心、扎实的基础理论、开阔的知识视野，丰富的想象力和创造激情等，都是学生综合素质和创新能力培养效果的重要因素[6]。

如何适应时代需求，适应现代化学工业全面可持续发展的需求，培养出新世纪高素质、厚基础、创新型的化工及相关专业人才，任重道远。

参考文献

[1]刘晓丹,宋祯彦,李 平,等. 以高校重点实验室为依托 培养大学生科研创新能力[J].教育教学论坛,2017,33(8):96-97.

[2]居继清,张 华. 实践育人视阈下地方高校应用型人才培养路径探究[J]. 社科纵横, 2013, 28(8):156-159.

[3] 曹 阳.化工类人才培养模式及化工原理课程教改探讨[J].化工高等教育,2007(2):59-65.

[4] 俞 路.化工原理综合实验教学改革与实践[J].化工高等教育,2005(4):106-108.

[5] 冯亚云.化工基础实验[M].北京:化学工业出版社,2000:1-2.

[6] 李定华.以素质教育为中心开展化工基础实验教学[J].首都师范大学学报(自然科学版),2004(25):10-13.