新工科背景下地方高校化工专业实践教学改革探索<br/>——以滁州学院为例

新工科背景下地方高校化工专业实践教学改革探索
——以滁州学院为例

2022-05-14马田林郑建东陈纲领冯建华王余杰周阿洋张蕾

吉林农业科技学院学报 2022年1期

马田林，郑建东，陈纲领，冯建华，王余杰，周阿洋，张蕾

（滁州学院材料与化学工程学院，滁州 239000）

新一轮科技革命和产业变革的到来，既为高等工程教育带来了前所未有的机遇，也提出了新的发展要求，如何培养具备国际视野、工程实践能力强的综合型工程创新人才，成为我国当前高等教育面临的主要任务[1-2]。2017年，我国教育部正式提出新工科建设，全国各高校积极响应并根据自身特点及优势，深入开展新工科理论和实践研究。在此大背景下，滁州学院提出建设“地方性、应用型、开放式、信息化”大学的目标，努力培养具有理论基础扎实和工程实践能力强的高素质应用型创新型人才。

1 新工背景地方校化专业践教现

化学工业是国民经济的重要组成部分[2]。化工专业是一个具有厚基础、宽口径，适应性、应用性和实践性较强的通用型工程专业。因此，化工专业的实践教学在地方性本科高校应用型人才培养过程中必不可少[3]。目前，滁州学院化工类专业实践教学环节如图1所示。随着新工科建设的不断推进，现有化工专业实践教学环节存在的不足日益凸显。例如，实践教学模式单一，实践教学与新工科要求相脱节；青年教师普遍缺乏工程应用背景；实践教学设施落后，实践平台建设滞后；碎片化教学弱化了学生综合实践能力的培养[4]。基于以上化工类专业实践教学存在的问题，近年来滁州学院材料与化学工程学院在重视课堂基础理论讲授的同时对化工专业实践环节的教学与建设进行了一系列探索和研究，注重培养学生的创新意识和综合运用知识等应用能力，使学生掌握的理论知识与实践能力相互贯通，以满足建设新工科的要求。

图1 化工类专业实践教学环节

2 新工科背景下地方高校化工专业实践教学改革探索

2.1 修订人才培养方案和教学大纲，构建合理的实践教学模式

目前，化工专业实践教学体系内容陈旧，与新工科建设的要求相悖。在实践教学过程中理论课时较长，而且学生对实践教学不够重视，动手实践或操作的积极性较低。针对以上问题，滁州学院化学与工程学院对当前化工专业实践教学的内容和模式进行了总结和改革。确定了化工专业培养目标：以“理论厚实、能力本位、市场需求”为导向，以“校企政协同、产教研融合”为主要路径，培养全面发展、适应区域经济社会发展及相关支柱或战略新兴产业需要的高素质应用型专门人才。在此基础上，以学校服务滁州地方经济发展的办学定位为指导，发挥滁州精细化工、硅基新材料、盐化工等支柱产业优势，结合专业认证标准修订最新版人才培养方案和教学大纲，加大实践教学环节的课时比重，重点突出学生实践能力的培养。通过调研走访南京工业大学、常州大学、盐城工学院等院校，总结经验修订了2017版和2019版化工专业人才培养方案和教学大纲，改进教师的实践教学模式。学校鼓励教师利用泛雅平台、雨课堂等网上平台进行授课，学院积极配合，定时安排专业技术人员给教师培训，通过采用现代化的教学手段，将课堂教学与实践教学环节相结合。学院鼓励实验教师引导学生自主学习，每次做实验前一周安排好预习工作，实验课开始时会对学生预习情况进行检查，学生结合现场对仪器的观察回答教师相关问题，以此来引导学生更好地掌握实验内容和操作，给学生提供充分的时间用于观察实验设备和动手操作，全面提高学生的实践动手能力与创新能力。

2.2 加强资队建，提升师工实践平

新工科建设，关键是在师资队伍建设，师资队伍的水平对教学效果影响很大[5]。教师需要有深厚的化学化工专业知识储备，还需要有一定的化学工程背景。滁州学院化学与工程学院中青年教师占较大比例，大多数都缺乏工程教育经历和工程经验，这导致了他们的化工实践动手能力较差。针对这个问题，滁州学院调整了招聘政策，加大具有博士学位、高级职称人才的引进力度，不断提高人才引进待遇和科研启动基金。同时，积极引进具有化工行业背景的高水平应用型人才，他们在企业工作多年，具有丰富的企业生产实践经验，能够更好地指导学生完成实践性教学。学校和学院设立了专门经费支持教师到国内外访学进修、参加各类教学和科研交流会议，通过进修和与化工行业的专家交流，及时了解行业最新教学和研究进展，进一步提升自身的教学水平和科研能力。学院教师与安徽金禾实业、合肥市多辉新材料、滁州市润达溶剂、全椒南大光电、安徽华峰医药橡胶、安徽雄亚塑胶科技等企业积极开展产学研合作，学院定期安排企业技术骨干为新进青年教师召开生产讲座、培训和交流座谈会，组织青年教师去企业参观学习，熟悉企业生产工艺流程，学习生产设备调试与故障排除，进一步提高教师实践经验和工程实践能力。此外，学院还鼓励在校教师走向社会，参与社会实践，建立并形成专业教师到企业挂职锻炼的机制，新教师入职第一年到企业挂职锻炼，及时了解行业、产业最新技术前沿和企业对人才培养的需要，提高教师的产学研能力。这一系列措施的实行，一定程度上丰富了教师的工程教育经历和工程经验，使教师在课堂上不仅能给学生讲授专业理论知识，同时还能讲授工厂生产工艺流程、设备运行和维修等，让学生提前了解化工企业生产流程，促进学生毕业后更快更好地适应岗位。

2.3 加大经费投入，加快实践教学平台建设

化工设备通常价格较贵、体积庞大，因此需要较大的资金投入和场地面积。滁州学院化工学院由于资金和场地面积的限制，影响了实践教学的效果。为了解决这个问题，自2008年以来，学校累计投入1 200多万元用于购置新的实验教学仪器设备。此外，学院将大型实验教学设备分配给个人管理并且建立了专门的经费用于维护和维修。近年来学院购买了管路拆装装置和大赛精馏装置设备，这两套大型设备主要服务于化工、应用化学等专业的实践教学。管路拆装装置主要包括离心泵、闸阀、球阀、真空表和压力计等，主要训练学生对这些设备的安装、操作等能力，提高了学生将化工原理、化工设备机械基础和化工仪表及自动化等理论知识运用于实践的能力。大赛精馏装置是按化工总控工一级配置的标准设备，可进行常压和减压蒸馏操作。实验过程中学生可以通过各种仪表如热电偶、差压变送器、转子流量计等对工艺流程进行监控。该设备主要训练学生对精馏操作、工业DCS系统控制的实践运用能力。管路拆装和大赛精馏实训设备使得学生的动手操作能力进一步提高。此外，学院还引进了化工原理实验虚拟仿真软件，学生在提前预习化工原理实验的基础上能够在虚拟环境中完成领取问题、设计计算、实验操作、优化结果等一系列操作，完整地参与到实验中来，提高了学生的实践创新能力和实验教学的效果。化工传热实验是化工原理实验中的重点，但由于学院在实验装置的种类、套数和功能方面存在不足，学生无法建立传热知识与工程应用之间的关系，导致学生学习效果不佳。为解决上述问题，化工传热综合实验虚拟仿真实验为我们提供了扩展和延伸在线实验教学的有效手段，节约了成本，还能有效地提高学生的创新实践能力。实验方法上通过阀门和旋钮进行切换，随机选取换热器类型、介质类型、管长、管径等设备参数，形成随机的实验目标要求，并记录学生的每一步操作，能够将考核、评分和质量评估有机结合。学生在不同时间或不同地域均可以利用网络参与到实践教学中，调动了学生学习的积极性和主动性[6]。学院与地方企业如安徽金禾实业、合肥市多辉新材料、全椒南大光电等开展产学研合作的同时，共建多个校企合作实验室，让学生参与到企业技术难题攻关项目中去，提前适应企业的运转模式，提高了学生的创新实践能力。

2.4 利用科竞、科研哺教，加强生综应用力

滁州学院化工学院动员学生积极参加化工类学科竞赛，并拟定了激励措施。其中，学生参与积极性最高的是全国大学生化工设计竞赛。该比赛是国内化工类级别最高、参赛队伍最多、影响力最大的比赛。该比赛是在学生学习了化工原理等专业核心课程基础上，要求学生对一个完整的生产线进行工艺设计的过程，设计不仅需要在反应技术和分离技术上进行创新，还需要学生熟练运用多种化工设计软件[7]。这对学生基础知识和软件应用能力要求很高，学生只有努力拼搏、分工合作，才能够交出一份完整的设计作品。2017年，滁州学院化工学院组织化工专业学生第一次参加该项比赛，由于准备不足没有取得理想的成绩。经过长时间的经验总结和努力备赛，2018年获得全国二等奖1项，2019年获得全国二等奖和三等奖各1项。2020年再次获得全国二等奖1项。参与化工设计大赛，不仅为学生大四完成毕业设计打下坚实的基础，而且提高了学生的团结协作和工程实践能力。近三年本专业学生获省部级及以上竞赛奖励达30多项，进一步提高了学生的团体合作意识和实践创新能力。此外，学院还鼓励学生踊跃申报国家和省级大学生创新创业项目，并且支持学生在大一大二阶段联系导师开展科研实验，以创新科研工作为教学载体，激发学生的兴趣，自主开发实践教学设备和装置系统，开展相关实验研究。教师将科研项目和学生沟通后，学生自己通过调研文献整理出该课题研究进展，从中找出具有价值的研究方向，然后设计实验方案，与教师讨论后开展实验，最终得到实验结果，分析数据再整理撰写文章，这一整套流程锻炼了学生自主研发能力，同时提高了他们的创新实践能力。近三年化工专业在校学生主持国家和省级大学生创新创业项目16项，以第一作者在核心期刊如化学通报、合成化学等公开发表学术论文14篇。近三年，多名专业教师指导学生毕业论文或者毕业设计布置题目都来自于横向课题。同时，教师也将产学研项目的内容引入到实践教学中，学院还聘请了安徽金禾实业股份有限公司的高级工程师为学生开设质量管理课程，进一步提高了学生的创新创业能力。这一系列措施进一步将实践教学与科研成果有机结合，丰富了综合性实践教学的内涵，促进科研反哺教学，提高学生综合实践和创新能力。