基于学生实践能力培养的能源化学工程专业实验与实训联动实践教学模式探索

（桂林理工大学化学与生物工程学院 广西·桂林 541004）

新时代的背景下，人类社会面临着许多新的挑战。国家为了主动应对这些挑战和新一轮科技革命与产业变革，积极推进“新工科”建设。能源化学工程专业就是面对战略性新兴产业而建设的“新工科”专业，以应对当今各区域经济快速发展和国家战略建设的迫切能源相关领域人才需求。

目前，能源化学工程专业的建设依然处在“摸着石头过河”的阶段。虽然各大院校踊跃开展教学资源整合，通过学科交叉进行卓有成效的教学改革，但主要集中在专业课程改革建设上，依然存在教学体系不完善、教学难度较大等问题，尤其是学生实践创新能力培养体系依然在初步探索阶段，还未能真正结合当前产业发展需求培养学生相应的实践创新能力。因此，亟需针对当前经济建设和区域产业发展需求，开展能源化学工程专业实践创新能力培养体系的研究与建设，将为“新工科”建设添砖加瓦，为区域发展建设培养急需人才。

递进式教学的突出优点是前后连贯性极强，上一阶段辅助下一阶段，下一阶段承接上一阶段；每个阶段都会用到上一阶段的关键知识点，而每个阶段都会在上一阶段的基础上进行迭代升级，在这个过程中，对知识不断复习同时又会不断深入，因此，教学效果良好。因此，本文研究探索在实践教学体系上运用递进式的理念，进行能源化学工程专业实验与实训的实践教学体系设计，建立课程间的联动教学模式，提高学生的实践能力培养效果。

我们曾经设计要求学生自己保留金工实习的作品，作为能源化工综合实训的原材料之一，进行表面处理或电镀等实训操作。实践过程中发现，学生不仅对实验操作非常感兴趣，还能主动调研实验方案，课后的反馈中也表示学习效果良好。可见在教学体系构建上，进行递进式的设计能很好的提高教学效果。同时，能源化工专业实验课程一般开设在绝大多数专业课之后，即大约在第7学期；而能源化工专业的实训环节紧接在专业实验课程之后，一般也开设在第7学期。与此同时，这两个课程在内容上的联系也非常紧密。因此，两者具备相互联动的基础，可以将两者相联系起来，通过课程体系的设计，开展联动教学。

1 能源化学工程专业实验课程设计

考虑到生产过程复杂、周期或者流程长、装置易燃易爆等问题，本文设计将煤化工、石油化工、生物质能源等能源化工相关实验开设为仿真实验课，如煤制甲醇变换工艺仿真实验、催化裂化工艺仿真实验等等。

另一方面，鉴于当今对能源化学工程专业本科以上人才需要量较大的行业主要集中在新兴能源化工领域，我们在课程体系的设计上也比较向新能源化工方面倾斜，重点培养学生主要在如锂电池、超级电容器、光伏、电能高效利用等领域上的工作科研技能水平。因此，本文设计主要集中在这些方面开设实操实验。比如，恒电位法研究金属的阳极行为、测定锌的阳极溶解曲线、恒电流暂态法测定电化学反应的动力学参数、恒电位方波法测定多孔电极的微分电容及比表面积方波电流法测定化学电源的欧姆内阻、交流阻抗法测量电极过程参数、Al阳极氧化和着色工艺、工艺参数对镀锌层性能的影响、复合电极制备工业优化及电催化性能研究、循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程及其应用、锌-二氧化锰电池装配及电性能测试等等。

这些实验大多都是在下一阶段实训环节中将会运用到的测试表征手段，或者材料的制备相关操作。学生可以在专业实验课程中，学习测试操作技能、完成实训课题里的原材料制备，将其所制备的产品直接应用在下一阶段的实训环节。由此，学生在上课时有了明确的学习目标，也能对自己所学专业有更深入的认识，可以大大提高学生的责任心和团结协作，杜绝以往实验教学过程中学生课前不预习、实验操作敷衍了事的现象。

2 能源化工工艺技能实训和综合实训设计

为应对当今新兴能源领域的迫切人才需求，我们的实训环节的内容主要在新能源领域范围选题。本文设计在能源化工工艺技能实训环节开设电池设计与装配综合性设计实训，在能源化工综合实训环节开设太阳能电池、储能电池、电化学工程制备工艺等方面的综合实验或创新型实验。老师不直接给学生布置固定的实验课题，由学生以小组为单位，在这些范围内进行自主的调研相关文献，自主设计他们喜欢的课题，经过老师评审，判定可以施行后，再确定选题。

打破实训环节的孤立性，将能源化工工艺技能实训和综合实训环节都分解成两个阶段：调研方案或选题阶段、实操阶段。学生在调研方案或选题阶段以小组为单位自主选择实训的课题，并在教师的指导下确定实验方案，根据培养方案要求，每个小组所选的课题不能重复。由此，锻炼学生的文献调研与理论知识的运用能力，培养学生的团队协作和实践创新能力。到实操阶段进行实践操作时，学生对自己课题的原理和方案都理解透彻，才能更明确目标，更积极主动地进行操作训练。

3 课程间联动教学设计

在排课时，将实训的调研方案或选题阶段排在能源化学工程专业实验课程之前，而实训的实操阶段则排在之后。

在实训环节的调研方案或选题阶段，要求学生经过调研相关文献，提前确定小组的课题，设计好实验方案和试剂材料。通过这样的方式，学生就能明确在接下来的实操阶段将会运用到什么实验技能，在紧接下来的能源化学工程专业实验课程中，学生才能带着目标去主动学习，能积极主动预习实验原理和操作，在实验过程中也会更加愿意亲自动手操作。另一方面，明确了实操阶段需要制备的原材料，学生可以在专业实验课中按照该原材料的配方进行相关材料制备实验，将自己所制备的产品直接拿到实训环节中使用，这样即节约了时间，学生也会更认真谨慎的进行专业实验学习和操作。同时专业实验的内容也因此而不再一成不变，学生更加理解当前所学内容的上游和下游，能有效激发学生创新实践的兴趣，大大提高了专业实验课的教学效果，并促使学生提高能力，从一个实验操作工转换为科研工作者。

最后在实训环节的实操阶段，学生能更加有效的应用专业实验课程中所学技能，促进实践训练的培养效果，最终达到共同提高教学质量的目的。

4 总结

能源化学工程专业实验与实训联动实践教学模式，打破了以往实践教学的固有模式，有利于增强学生的学习兴趣、目的性和自主性，有效促进团队协作，大大提高了学生实践动手能力、独立思考能力的锻炼效果，为其以后从事相关科研和工作打下坚实的基础。在新时代的背景下，高等教育在不断的前进，教师应进一步改善实验实践教学模式和体系，与时俱进，不停地探索和改进，更好地培养新时代人才的实践创新能力。