化工原理实验平台的深化改革与创新管理

王理霞 赵 静

(扬州大学 化学化工学院，江苏 扬州 225002)

化工原理是化工及相关专业的核心基础课程，在课程体系中占有非常重要的地位。化工原理实验教学与化工原理理论教学相辅相成，二者的有效结合，可以加深和优化学生对课堂所学知识的理解，培养学生理论联系实际的工程思维和整体工程概念，有助于培养高素质的化工专业人才[1]。实验操作不仅可以锻炼学生的动手能力观察能力，使学生更好地理解理论知识，还可以丰富理论知识的体系构架，激发学生的探究精神和创新思维[2-4]。实验室各方面条件的优劣直接影响实验的教学效果。近年来，为了适应教学和科研等方面的新要求和新变化，强化实验教学在学生培养体系中的重要角色，在各级领导和相关部门的关心和支持下，我院对化工原理实验室进行了重点规划和改造，并优化了实验管理模式。通过这些努力，我们为学生提供了更好的实验环境和实验平台，提高了实验平台的运行效率，更好地发挥了化工原理实验教学在化工类专业学生培养中的重要作用，构建了满足教学、科研和服务一体化的规模化实验平台。

1 实验室环境的改革

化工原理实验室在我校老化学馆一楼，长期地面潮湿，墙体已经出现大片脱落，地面部分龟裂，而且室内铺设的下水道不平整，造成堵塞不通水，盖板甚至有严重损坏，同学稍不注意，就会有脚卡住的危险。实验设备的管道铺设，电线铺设都暴露在外面，管道老化锈蚀，水质长期浑浊，而且电线已使用20年，存在漏电的风险，必须更换。这种情况，不仅影响实验室美观，还严重影响教学安全。此外，原有实验室空间布局不合理，导致老师进行实验教学时，现场人员拥挤，展示效果不佳。总之，多年的运行和使用之后，老的化工原理实验室已经积累了很多问题，亟待解决。因此，学校将化工原理实验室的改造工作列为重点立项项目，给予了大力支持。

实验室经过环境改造，将室内所有管道更换为PP塑料管，水质不再浑浊，有益于设备的维护，使设备仪表数据更为准确。实验室墙壁经过做防水，贴瓷砖，干净整洁，减少设备以及地面灰尘的堆积，有益于实验室卫生的打扫。地面重新做了地胶或瓷砖的铺设，下水道做了整改，电线也做了重新铺设，以便于新设备的供电、上下水需求，同时使实验室更加美观。另外，在每个实验室都安装了多媒体设备，便于老师更好地进行教学展示，提升了教学效果。以其中一个实验室为例，图1是原有的阴暗陈旧的实验室，图2展示了改造后的干净整洁的实验室。经过环境改造和设备更新以及安全化管理，实验环境得到了极大的改善，提高了学生参与实验学习的积极性，促进了学生的学习效果。

图1 原有的实验室

图2 改造后的实验室

2 实验装置的改革

我院化工原理实验室重建于上世纪90年代，当时实验室条件有限，经费不足，教师人员配备不足，老师们根据当时的化工原理设备，自己设计、焊接组装和调试。教学实验设备的数据采集和分析较繁琐，改变实验条件的探索性研究实验教学不便于开展，更无法有效开展相关科学研究和社会服务工作。加之多年使用后，设备腐蚀生锈严重，维护困难，采集数据不准确，影响教学质量。而且部分设备由于运转不灵，导致可用设备不足，不能够充分保证学生的操作机会。

为了提升实验装置的现代化水平，适应新工科的发展和建设需要，对实验设备进行了大规模更新。新的教学设备采用智能仪表，将数据直接传输到电脑，不仅如此，设备还具有DCS端口，模拟工厂实训，可以让学生直接在电脑上操作，改变实验条件，对设备运行状态进行管理、探索，研究实验条件对物料结果及设备性能的影响，完全可以实现教学、科研和实习训练。另外，为了让学生更好地认识化工原理所讲解的管件、阀门、仪表和填料等，我们尽量选用不同的部件如：流量计有涡轮流量计、转子流量计、孔板流量计、压差流量计等，阀门有电磁阀、蝶阀、球阀、闸阀等；泵也有不同选择，如低位离心泵、潜水泵等。化工原理实验单元操作主要涉及流体流动特性、离心泵特性、物料干燥、物料过滤、二氧化碳吸收、乙醇-水体系精馏、换热等。这些改革措施的实施，可以尽可能做到让同学们更好地了解理论课中所讲的各种单元操作及工程部件，有助于促进实验教学由单纯的实验报告考核转向过程考核和全面考核，巩固课堂学习成果，激发学生的学习兴趣和求知欲。

新的实验数据处理系统，不仅可以完全实现数据的自动采集，更可以对数据进行计算并绘制曲线。因此实验过程中就能判断实验数据可用性，以便指导学生是否需要重新进行实验操作，最终得到可信的实验数据。这对于验证性实验来说非常有效，很好地提高了教学质量。另外，数据处理系统还可以计算本次实验的能耗，如用水量、用电量，可以更好更直观地与化工生产实际情况相结合，让学生初步建立工程意识，提升学生参与实验的主观能动性。

另外，新的实验设备安装有模拟工厂装置的报警器件，如果实验过程中出错或某些参数超过了实验装置的额定参数，报警器就会立刻报警，以便及时改变实验操作，养成良好的实验习惯，增强学生的化工安全意识。因此，可以很好地将计算机仿真教学与实际操作演习相结合。

3 实验室的管理

为了营造良好的实验环境，保证实验装置的正常有序运行，行之有效的实验室管理工作是非常必要的，其中涉及多方面的考虑，是一项系统工程。为此，我们在原有的管理机制上，提高认识，更新观念，进行了积极的探索，促进实验室管理工作更加规范、合理、科学和高效。

3.1 安全管理

实验室安全最重要，因此平时一定要做好安全管理[5]。水、电、气、窗，锁门前一定认真检查，将其关闭。实验室内所有的气体钢瓶、安全阀、报警装置等都会定期检查。遇到漏电、漏水、装置损坏等情况，及时维修和更换，以防酿成安全事故。

3.2 卫生管理

实验室卫生清洁可以给老师和学生营造舒适的教学氛围，因此必须保证实验室整洁清爽。实验教学开始前，必须将教室认真检查打扫，擦去灰尘，擦干地面；实验结束后及时将教学器具摆放好，将学生丢弃的作业纸等打扫干净。同时，每学期的开学和结束，实验室必须进行一次彻底大扫除，将实验室内所有的设备、桌椅、地面、墙壁、玻璃等擦洗干净，并用空调通风，保持室内干燥。

3.3 设备管理

设备是实验室教学的核心，保证设备正常运转，维护教学秩序和教学质量，是设备管理的宗旨。因此，使用设备时要记录设备运行情况，包括运行时间，实验参数、实验是否正常以及实验中出现的设备故障，据此我们将对设备进行维护、检修和更换零部件。

3.4 提升实验平台的运行效率

更新后的实验设备的各项功能大为增强，具有很好的进行科研的条件。相关专业教师在做好登记备案、获得审批和保证安全的前提下，可带领研究生和本科生利用实验室现有设备进行科学研究，助力于培养高素质和有创造性的化工专门人才。此外，目前实验室也在积极准备开展相关实验类竞赛，进一步提升实验教学水平。这些措施的实施，让实验室不仅仅作为实验的教学场所，更是科研场所和训练场所，充分发挥学生的主体作用，从而可以大幅度提升实验室的运行效率和实验资源的利用水平，强化实验室的对外开放服务意识，进而打造开放性的实验共享平台。

4 结语

化工原理实验作为工科等相关专业的实操性核心实验，一直是我院关心的教学课程。我们在化工原理实验教学平台的深化改革与创新管理方面进行了积极的探索并付诸实践，积累了大量的实验室建设与管理经验。实验教学不仅是结合理论知识、巩固理论知识的教学，更重要的是要顺应时代需求、工厂需求、科研需求，使其成为培养学生科研思维、工程思维的学校性实训基地。我院通过化工原理实验教学平台的改革，数据的自动化采集和管理，操作参数的电脑平台显示和控制，规范的实验室管理，实现了教学质量和教学安全的双层保障，为我校化工专业建设和学科发展做出了重大贡献。