面向应用的能源化学工程专业实验教学改革探索

2019-01-12李冬黑进仓郭伟李乐唐惠明

魅力中国 2019年33期

李冬黑进仓郭伟李乐唐惠明

（新疆大学，新疆乌鲁木齐 830046）

能源化学工程作为化学的一门重要分支学科，是掌握煤炭、石油及天然气综合利用、了解新能源和可再生能源、实现能源科学利用和可持续发展的重要科学技术的基础。它利用化学与化工的理论和技术来解决能量转换、能量储存及能量传输问题。钦州学院作为首批全国应用技术大学（学院）联盟成员单位，大力实施了应用型人才培养模式和课程教学的改革。在学校转型为应用型大学的背景下，能源化学工程专业实验教学改革迫在眉睫。

一、能源化学化工实验教学中心的发展

能源化学化工实验教学面向我校煤化工、应用化学、矿物加工、化工装备与控制、生物工程、能源材料、环境测绘和地球化学等专业,覆盖面广,涉及人多。为了满足教学要求,同时强调实践教学的重要性和教学资源共享,1997年我校整合无机化学、有机化学、物理化学、分析化学和化工五个实验室,成立了服务学校多专业的“化学化工实验教学中心”;2001年学校把煤基能源化学工程、地球化学、瓦斯化学与检测、环境化学等多个实验教学实验室和部分理论课整合到能源化学化工实验中心去,使之成为学校批准建设的多学科、综合性、大平台实验教学示范中心,同时被纳入学校“211工程”建设之中。

二、能源化学工程专业实验教学改革措施

（一）紧跟行业发展动态，优化实验项目

能源化工专业实验开设初期，验证性和演示性实验项目较多，部分实验项目与人才培养方向有一定的差距。经拓展和更新，优化后的实验项目如表1所示。综合性和设计性实验项目占比超过60%，教学实验项目设计及安排趋于合理，符合我校应用型人才培养目标。具体的改革措施包括以下几方面。

1.调整实验内容，增加综合性和设计性实验

为适应能源化工行业发展对应用型人才的需求，培养学生分析和解决问题的能力，我们删除了部分基础性实验，增加了综合性和设计性实验，从而提高了实验项目的应用性和实用性。5个综合性实验均与能源化工行业相关，其中“石脑油热裂解制烯烃”涉及石油化工行业，“一氧化碳变换反应实验”涉及煤化工行业，“光催化分解水制氢实验”涉及新兴能源化工行业。综合性实验还包括2个仿真实验，是为了让学生通过实验操作，模拟典型的煤与石油化工行业中工厂的工艺流程。3个设计性实验项目均为经典的工业催化内容，要求学生以小组为单位，查阅相关文献，设计详细的实验方案，筛选出可行的方案并完成实验。在实验过程中，教师只起监督和引导作用。这样可以增强学生的团队协作意识，培养学生的创新能力。

2.强化“工程化”的实验项目

能源化工专业实验教学环节的重点在于让学生综合运用专业知识设计实验过程，学习探索能源化工相关问题的基本方法，并利用工程思维分析及解决实验过程中出现的问题。当前的教学体系缺乏对学生工程意识和应用能力的培养，无法满足企业对高质量应用型高级人才的需求。针对上述问题，我校能源化工专业实验尽可能从验证性实验向创新性、综合性实验转型，表1中“能源催化转化”与“工业催化”实验项目共6个实验，用24节课完成，都涉及了工程性的实验，可使学生得到较为全面的工程实践训练。此外，2个仿真实验教学中让学生模拟操作工厂的工艺流程，进一步提升了工程教学的层次与水平。

（二）专业实验与教师的科研相结合

高校教师具有教学与科研的双重任务，二者相互促进。在专业实验教学中，我们充分结合教师的科研方向，把部分实验分配给有科研条件的教师，让教师的课题组与实验室一起承担专业实验教学任务，且每个课题组负责不同的实验项目，这样有利于教师将新知识及科研成果引入教学，以便不断更新实验内容。“光催化分解水制氢实验”“生物乙醇脱水制备乙烯实验”及“乙苯脱氢制苯乙烯实验”均为教师结合自己的科研方向设置的实验项目，学生可在其科研实验室里完成。这样可以充分利用实验室资源，在实验教学经费有限的条件下提高实验室的利用率。另外，参与教师的科研项目可以促进学生对本专业知识的理解，激发学生的学习热情，有利于学生科研能力的提高和创新能力的培养，有助于提高能源化工专业实验的教学水平。

（三）优化实验教学过程

我校能源化工专业实验设备在数量上没有优势。为了让每位学生都能动手参与实验，我们灵活进行实验安排，实行分班、分组教学，根据仪器数量安排每组学生的人数。如仿真实验为单人操作，可灵活安排时间；“γ－Al2O3催化剂的制备及成形”实验不受仪器限制，可安排单人实验；“能源催化转化”及“工业催化”项目实验安排3～4名学生为一组，以保证每个学生都有机会动手操作。产物分析实验操作时间较短，难点在于学生对分析方法的理解，因此，该实验安排学生独立进行采样分析，以保证每位学生得到自己的实验数据，而不是一组学生对相同的实验数据进行处理。实验数据不同必然导致不同的实验结果，这也就避免了学生相互抄袭实验报告。