专业认证背景下化工原理实验的教学改革与实践

冯艳艳，杨 文，王桂霞，刘 峥

(桂林理工大学 化学与生物工程学院，广西 桂林 541004)

开展工程教育专业认证工作是规范我国高等学校工程教育专业、提高工程教育质量的重要举措，同时专业认证作为质量保障手段之一，在我国高等学校教育中正日益发挥其独特的作用[1]。桂林理工大学化学工程与工艺专业于2019年6月通过了工程教育专业认证，作为化工专业的专业基础课程与重要的工程实践能力培养环节，在2018年11月专家组进校时化工原理实验受到了高度重视。本文以桂林理工大学化学工程与工艺专业为切入点，针对实验过程中学生学习主动性低、对教师过度依赖、创新能力弱和实验动手能力差的现象，结合工程教育专业认证的标准要求，对课程的实验项目、仿真实验、实验操作过程、实验报告及成绩评定等进行完善，构建了新的更为充实的教学体系。

1 教学大纲和实验项目内容的充实和完善

化工原理实验是化工原理课程教学中一个重要的实践教学环节。通过本课程的学习，使学生了解各个化工单元操作的原理、流程，掌握实验设备的特点、性能和基本操作，加深对化工原理基础理论、基本知识的理解；提高学生联系实际分析问题和解决问题的能力，培养学生严谨的工作作风和实事求是的科学态度。化工原理是学生初次接触的专业基础课，而化工原理实验是学生初次接触的专业基础实验装置，开展哪些实验项目，如何对课程考核评价，这是实验指导老师必须认真思考的问题。我校在专业认证前期准备过程中不断修改完善教学大纲体系，采用理论、仿真与实验相结合的方法，循序渐进地提高学生的动手操作能力，培养学生解决实际问题的能力[1-3]。

为完善和丰富实验教学体系，提高学生的实验兴趣、实验积极性以及动手操作能力，在原有化工原理实验课时的基础上，结合学校的整体教学工作和教学进度安排情况，适当地增加化工原理实验课时。对于化工原理实验而言，长期以来以验证性实验为主，需要学生利用已知实验结果验证，以加深对所学理论知识的理解。但这种形式的教学限制了学生综合能力与创新能力的培养，所以，我校化工专业将化工原理实验划分为基础实验、设计实验两个不同的层次。基础实验是指常规开设的验证性实验，如离心泵特性曲线测定、流体流动阻力测定、过滤实验等，这类实验需要学生熟练掌握化工单元操作方式、工作原理，能够独自完成实验操作和实验数据的处理与分析讨论。而设计实验是指换热器传热系数的测定、精馏综合实验、吸收与解吸实验等。和原有教学内容及方式相比，此类实验要求学生能够根据实验目的自主设计实验方案，独立完成实验操作和实验数据的处理，强化学生对理论知识的综合运用能力。

此外，基于专业认证的能力要求，充实完善实验教学大纲，将原有化工原理实验内容中离心泵特性曲线测定、管道的沿程阻力与局部阻力测定、过滤实验、传热实验、精馏实验、干燥实验、萃取实验、吸收实验有机结合，增加柏努利方程演示实验和雷诺演示实验，增设16学时的化工原理仿真实验，培养学生的理论知识与实践结合的能力和解决实际工程问题能力，完善实验教学大纲并充实实验项目内容，形成一套完整的教学大纲体系[4,5]。该体系建立了化工原理实验课程专业认证的毕业要求指标点与课程教学目标之间的支撑关系，明确了每个实验的教学目的、教学内容，对实践教学发挥有效的指导作用[1]。

2 仿真实验平台的建设与应用

计算机的高速发展使得高校教师的教学方式和内容发生一定的变化，对于化工原理实验，则主要体现在教学方式、实验方式、实验内容、实验结果等方面。自2017年开始，我校化工专业的化工原理实验增设16学时的仿真实验，分别为离心泵特性曲线的测定、流体流动阻力的测定、液固分离实验、换热器传热系数的测定、气体吸收和解吸实验、精馏分离实验、萃取分离实验、洞道式干燥曲线的测定等8个实验项目。通过仿真软件的学习，学生身临其境地感受各个化工单元操作的操作原理和操作程序，加深对实验原理的理解，强化学生的安全意识和工程意识，为后续实体装置实验做好铺垫。

仿真实验平台的建设旨在引导学生掌握基本实验技能和方法，体会化工原理实验与理论知识的结合和应用，激发学生的学习热情和动手操作能力，培养学生的创新意识和创新能力。对比我校化工专业近四年化工原理实验的成绩，发现：增设仿真实验后，学生的化工原理实验成绩有所上升，原因就在于：增加的仿真实验使学生能够更好的预习实验操作过程，从而使得在实际操作中学生的独立操作能力有所提高。所以，以实体装置实验为主导，设置相对应的仿真实验，以一种可视化、动态化的方式将古板、枯燥的被动学习转换为灵活、生动的主动学习，激发学生的积极性和主动性，培养学生理论与实践结合的能力[1-2]。

3 成绩评定方法的改革和完善

化工原理实验是化学工程与工艺专业的专业必修课。为确保本课程对专业培养目标、培养成果的贡献，所有的教学活动都在围绕课程学习目标进行。而为了更好地完成课程教学目标，就需要构建科学合理的课程评价体系。因此，基于专业认证的要求，结合我校化工原理实验的实际授课情况，对化工原理实验的成绩考核和评价方法进行了完善，以引起学生对化工原理实验的重视，提高学生的实验动手能力，增强学生的工程意识[5-6]。本校化工原理实验的成绩由实验成绩和期末考试两个部分组成，即课程成绩=实验成绩×70%+期末考试成绩×30%。其中，期末考试主要考查学生对实验内容、实验原理、实验关键步骤等的理解及掌握程度，实验成绩则包括预习成绩、仿真成绩、操作成绩和报告成绩四部分，具体的考核指标如下：

(1)实验预习的考核(10%)。每个实验项目都要求完成预习报告才能开展实验。预习报告的完整度、课前提问或抽查情况，作为该部分成绩的主要依据。

(2)仿真实验的完成情况(15%)。每个实验项目都有相应的仿真实验。仿真实验要求一个同学一组，学生要在2个学时内完成实验操作、实验数据的处理与分析，最终向实验指导教师提交仿真实验报告。仿真实验结束后才进行实体装置的实验，所以该环节至关重要。仿真实验的成绩主要依据仿真操作中实验操作的熟练程度、数据记录及处理的完整性和合理性、提交作业等。

(3)实验操作的规范性(30%)。实验过程中的操作评价是实验课程的重要组成部分。结合实验过程中学生的实验态度、实验操作的规范性、实验记录的完整性和规范性等对学生实验操作过程进行评价。

(4)实验报告的完成情况(45%)。实验报告是学生对实验内容的总结。所以，实验教师可以从实验报告的完成情况来了解学生对实验内容的掌握程度。实验报告的评价主要依据学生实验报告书写的规范性和完整性、数据处理的正确性和真实性、结果讨论的充分性、绘图的规范性等。

给出学生的化工原理实验成绩后，教师会结合学生的成绩及实验过程中学生对实验内容的掌握程度进行归纳总结，进而提出课程下一年的教学改进措施。比如，通过对我校近两年化工专业化工原理实验的成绩进行分析，发现：大部分学生对化工单元操作的掌握能力较好，但部分学生的操作能力较弱，对专业知识的运用较弱。因此，要加强学生对化工原理知识与设备的对应关系，进一步提高学生独立完成实验操作和实验数据的能力。

综上所述，充实合理的实验教学大纲、丰富的教学资源、适宜的课程评价体系，能够激发学生的学习主动性和学习热情，强化对化工原理理论知识的理解，提高学生的实践操作能力和工程意识，进而增强学生的就业竞争能力。