“开环大学”背景下化工实验教学探析

屠美玲，李琰君，许 轶，张建庭，贾继宁，王祁宁，蔡金法，杨阿三，曾淦宁

（1. 浙江工业大学 化学工程学院，浙江 杭州 310014；2. 浙江工业大学 海洋学院，浙江 杭州 310014）

1 “开环大学”的由来及其特点

自上世纪70 年代初期联合国教科文组织提出终身学习的概念以来，建设终身学习型社会就成为全球各国教育发展的方向。特别是在2015 年联合国教科文组织提出《教育2030 行动框架》重申终身学习这一主题后，世界各国高校纷纷“亮剑”，全球范围再一次掀起了一波终身学习改革的浪潮[1-4]。翻转课堂、慕课、交互式多媒体教室等新的教育形态百家争鸣，其中以斯坦福大学的《斯坦福2025》计划最为引人关注[5-8]。“开环大学”是其中最关键的内容，其精髓是将未来大学以“港湾式”或“加油站”的方式持续不断地为学生知识更新和能力提升提供支撑。

“开环”指使系统处于开放状态，与传统的“闭环”模式相对应。传统四年制模式期望学生在人生初期就掌握今后所需的全部知识与技能，并且课程内容、学生年龄、学制等相对固定。“开环大学”从学习年限、学习机会、生生关系出发，将学生从现有模式的束缚中解脱出来，实现学习的差异化、定制化和终身化。“开环大学”具有以下特点：

（1）突破传统学制局限，采用弹性灵活的学习年限。将以往连续的4 年集中学习延长到一生任意累加的6 年，建立了一种更加灵活和开放的学习模式，给学生更宽松的时间来接触和了解现实社会, 学生可以随时进入或暂时退出学习，将工作与学习穿插进行，可以随时进入社会检验课堂所学，积累工作经历，也可以随时回归校园“充电、更新”。

（2）为不同的社会学习群体提供了更加广阔的学习机会。鼓励有工作经验的成年人重返校园，17 岁前的天才少年、在职场中拼搏的中年以及退休后的老人都可入学，学习机会的广泛提供使得高等教育伴随终生。这是与传统闭环大学（学生18～22 岁入学，并在随后4 年完成本科学业）的最大区别。

（3）改变学生的年龄结构，构筑了独特的混合学生校园。过去的校友将在校学习作为人生中的一段经历，现在将“校友”转换成“学友”，校园学习将贯穿一生。这一举措将有助于在学生之间建立起合作且强劲、持久的社会网络。

“开环大学”的概念提出后，受到世界各国高校的广泛关注，我国高校也纷纷将建设“开环大学”列为高等教育改革的重要方向，其对教学改革的意义体现在以下方面：

（1）“学友”带着工作中的问题或者由于自身对知识的需求返校，从学校中受益，由需求激发学习内动力，教学效果显著。

（2）极大地激发在校学生的学习动力和热情，使其认识到知识就是力量，就是应对社会竞争的武器。

（3）通过吸引已毕业的具有一定实践技能的学生返校回炉继续学习，一方面能将有关学科动态和工程实践创新性实验及时有效地引入实验教学，促使教学内容更新，使其与社会需求相适应；另一方面实践经验丰富的学友返校也能将其社会关系带回学校，加强学校与社会的社会网络体系，增强学校活力。

化工实验教学是一门实践性较强的课程，对提升化工类学生的社会竞争力至关重要。目前的“闭环”式教育模式使学生缺乏与社会的及时互动，易出现知识断层，不符合化工行业快速发展需求。本文结合“开环大学”概念，探讨化工实验教学的“加油站”“升级更新”教学模式及终身学习型校园环境的建设问题。

2 “开环式”化工实验教学的必要性

2.1 我国化工实验教学面临的问题

改革开放以来，随着我国经济的高速发展，化工行业发展迅速，我国有望从化工大国崛起为化工强国，同时对相关的人才培养提出了全新要求[9]。高校必须培养大批责任感强、具有创新意识、研究开发和工程实践能力强的化工专业技术人才，以适应当前化工行业的发展[10-11]。

化工实验教学是理论课程教学的延伸，其直观性、实践性和探索性的特点极大地补充和提高了理论教学效果，是学生化工专业能力培养的主战场[11-12]。化工实验教学承担着为社会输送专业扎实、理论深厚、技术先进的高素质人才的重要使命。目前，我国化工实验教学面临的问题较多，主要体现在以下方面：

（1）闭环式教学内容更新不及时，技术理论落后，与行业需求脱节，与社会快速发展不协调；

（2）学生学习目标不明确，学习动力不足，所学知识不能融会贯通；

（3）由化工设计缺陷、操作不当引发的事故很大一部分源于对理论知识和操作技能的生疏，是化工安全隐患的重要根源。

但是，由于化工类生产及设计的特殊性，其设计和理论的尝试难以在企业和实际生产中进行，从而使化工实验教学的开环成为化工类人才培养的关键一环。这既能实现“学友”知识需求的个性化定制，也能使“学友”在与学生的交互学习中更全面地看待化工的生产、设计及安全问题，这是提升化工人员综合能力的有效策略。

2.2 “开环式”化工实验建设要点

“开环式”化工实验建设要点如下：

（1）教学对象“开环”。“开环大学”中，学生可以选择任意6 年的时间来完成学业，这是“开环大学”建设的核心内容，使学生能够在渴望工作的时候投身社会，需要汲取知识的时候返回学校。

（2）教学内容“开环”。当学生层面实现“开环”后，学生“带着知识”去企业，“带着能力和问题”回学校。而不同的学生对知识的需求不完全相同，这就要求教学内容必须实现“开环”。不能像传统教学那样，教学内容完全由学校制定，而是需要将课程内容设置交给学习者。若将高校人才培养比作“服务”的话，那么“开环”教学则提供了终身“更新”与“保修”服务。

（3）师资力量“开环”。现有教学模式下，教学内容的固化一定程度上导致了师资力量的固化。国内高校大多遵循“一个萝卜一个坑”的原则，根据教学内容决定教师编制，每个教师负责相关的实验教学。当学生和教学内容实现开环后，师资配置模式也需要在学校及学院的支持下进行探索，例如可采用外派进修、企业导师、“校友”导师、企业或兄弟院校合作等形式。

3 “开环式”化工实验教学的具体作法

以下从扩大教学对象范围、革新教学内容和提升师资力量三个方面介绍“开环式”化工实验教学的具体作法。

3.1 依托互联网社交平台和校友“值年返校”活动扩大教学对象范围

扩大教学对象范围是化工实验实施“开环”教学的突破口，同时也是本项目改革的重中之重。只有在顺利实现教学对象范围扩大的基础上，才能不断推动教学内容革新和师资力量提升。本项目尝试先将已毕业的本专业学生纳入化工实验教学“学友”范围。

3.1.1 依托互联网社交平台扩大教学对象范围

目前，社交网络在人们的工作、生活、学习等各个方面发挥着越来越大的作用。微信、微博、QQ 等新型即时通信手段在信息传播与人际交流中扮演着越来越重要的角色，应充分利用互联网社交平台将“开环”教学的核心理念、实施方式等重要信息进行广泛推广，以实现扩大教学对象范围的目的。通过广泛宣传，让已毕业的化学工程专业学生了解本项目具体实施方案，同时沟通了解他们在更新知识上的需求，并有针对性地设立再教育课程。

3.1.2 依托校友“值年返校”活动扩大教学对象范围

在“开环”教学中，学习不是一段时间，而将伴随人的一生，高校的人才培养服务也并不会因为学生毕业离开学校而结束。特别是在大力倡导终身学习的当下，高校对学生的教育应该是持续的、长期的、终身的。校友“值年返校”是我校化工类校友的传统活动，学生在毕业后5 年、10 年、15 年等重要时间节点都会返校参加座谈、庆祝等活动。本项目以“值年返校”为切入点，欢迎“校友”随时针对自身工作中遇到的问题，借助化工实验室的师资和实验设备，将成熟或不成熟的化工设计方案在“学友”间进行案例分析和相关实验，引导校友深入开展科学研究，为校友终身学习提供服务。这样既能丰富校友的知识体系，完善校友的化工技能，帮助校友更好地适应行业发展需求，又能加深校友与母校及在校生的联系，扩大“学友”范围，充分服务已毕业学生，还扩大了化工实验教学对象范围，推动了“开环”教学新模式的发展。

3.2 依托各类实验教学平台及精品课程集群革新教学内容

当已毕业学生再返回学校学习时，他们对知识的需求会与在校学生完全不同，往往具有非常明显的目的性，这就需要我们对现有教学内容进行革新，同时可以通过虚拟教学方式开设不同的课程以满足他们的需求。

3.2.1 扩充虚拟仿真中心平台教学内容

虚拟仿真实验教学是学科专业与信息技术深度融合的产物。它依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，在涉及高危或极端环境、不可及或不可逆操作以及高成本、高消耗、大型或综合训练项目时，能够可靠、安全、经济地开展。以我校化学化工虚拟仿真实验教学中心为例，现拥有50 余套软件，并相继开设了40 多门仿真实验课程。

针对现有课程主要面向在校学生、课程内容主要是基础单元操作和基础知识巩固这一情况，要实现“开环”教学，必须扩充现有教学内容，尤其需要增加实践性强的教学内容。为此，实验中心收集了已毕业学生最为关注的热点、难点，从而能够有针对性地安排课程。中心还与北京东方仿真软件技术有限公司联合开发了“合成氨生产综合仿真实习”项目，在常规认知实习、生产实习基础上，加入9 个工段深度学习和10 个拓展资源等学习模块，综合训练学生和“学友”发现、分析和解决复杂工程问题的能力。

3.2.2 以精品课程集群为推手扩展教学内容

近年来国内高校积极建设国家级和省级精品课程，其作为各种教学资源的开发与整合，是学生自主学习、探究学习的窗口。充分利用精品课程集群推动教学内容革新，是“开环式”化工实验教学改革的立足点。一方面可以适应学生知识水平的差异性；另一方面也对“学友”学习时间、学习空间提供了更柔性的选择，扩大了开环式教学的受益面。

3.3 通过“内延”和“外扩”促进师资力量提升

教学活动的顺利实施最终都离不开人这一关键因素，不管是扩大教学对象范围还是革新教学内容，归根结底都需要教师来实施。因此，如何提升师资力量将是本项目的根本。在“开环”教学中，学生是带着实践问题来进行学习的，那么教学内容的动态更新对教师专业素养提出了更高要求。提升师资力量的举措包括“内延”和“外扩”两个方面。

就“内延”方面来说，主要是充分挖掘现有资源。近年来，随着高校对实验教学的重视，各种高学历人才逐渐加入到实验教学中来。但是，“开环”教育对教师的要求不仅是要教好现有的教学内容，更重要的是要求教师对当前化工行业前沿动态和关键技术高度关注。现有师资必须实行“走”出去战略，深入各个企业调研培训，这样才能满足“开环”教学的需求。

就“外扩”方面来说，主要是加强学校与企业或兄弟院校的合作。在学校无法维持庞大教学编制时，应适当考虑吸收在相关领域、企业或兄弟院校具有丰富实践经验的力量，通过外聘、合作建设等方式解决“开环”教学师资力量不足的问题。

4 结语

随着人类对教育个性化需求的不断增长，传统闭环式教育体系日渐力不从心。本文在“开环大学”背景下，探索了以人才知识的持续“升级更新”为理念的“开环式”化工实验教学模式。该模式一方面根据“学友”自身的内在学习需求，实现人才培养的差异化、定制化；另一方面，打破了现有的学制约束，使“学友”根据自身需求随时进入校园学习，形成终身学习型校园环境，有助于增强学生、校友的认同感和归属感。开环教学对教师提出了更高的要求，有助于提升教师教学水平，同时还有助于提升学校的社会责任意识、影响力及信誉，以及推动学校一流学科建设。