化工专业实验课程体系和教学内容改革与实践

摘 要：从课程体系、实验内容、教学方法、师资队伍等方面出发,结合化工专业实验平台建设,探讨和实施化工专业实验课程体系和教学内容改革,建立有利于培养学生实践能力和创新能力的实验教学体系,建设满足实验教学需要的高素质实验教学队伍和仪器设备先进、资源共享、开放怎么写作的实验教学环境,实施高效运行的管理机制,以提高化工专业实验教学质量,培养“厚基础、宽口径、重实践、求创新”的创新型应用人才.

关 键 词：化工实验；平台建设；实验课程体系；实验教学内容；改革

Reformandpracticeonchemicalengineeringexperimentalcurriculumandteachingcontent

YangRonghua,CaoXiaoqun,ChengYueshan,WangHai,WangFang,LiuXin

Taishanmedicalcollege,Tai’an,271016,China

Abstract：Startingformthecurriculum,testcontent,teachingmethods,experimentalteachersandotheraspects,exploringandimplementingthereformofchemicalengineeringexperimentscurriculumandteachingcontent,withchemicalexperimentplatform.Buildingexperimentalteachingsystemtohelpstudentsdeveloppracticalskillsandinnovativeability.Constructionofexperimentalteachingteamtomeettheneedsofhigh-qualityexperimentteachingandconstructionadvancedequipment,resourcesharing,openenvironmentforexperimentalteachingservice.Implementationoftheefficientoperationofthemanagementmechani,toimprovethequalityofchemicalengineeringexperiments,andtraininginnovativeapplicationspersonnelof“thickfoundation,widecaliber,emphasizepractical,pursuinginnovation”.

Keywords：chemicalexperiments；platform；experimentalcurriculum；experimentalteachingcontent；reform

2010年9月,我校化工学院将化工原理实验室和化工专业综合实验室划归化工专业教研室管理,迈出了化工专业教学改革的关键一步.为充分发挥现有资源的功用和进一步完善实验室建设,加强化工专业实验课程体系和教学内容的改革,提高实验教学质量,参照“化学化工国家实验教学示范中心”建设的成功经验,从课程体系、实验内容、教学方法、师资队伍4个方面对我校化工专业实验平台建设、实验教学体系和教学内容进行了改革和建设,着力提高化工专业实验教学质量,取得了显著成效.

1化工专业实验教学课程体系

培养创新型应用人才,必须建立与之相适应的具有创新性、实用性的实验教学体系,以培养学生的工程实践能力和创新能力.在化学实验基础及技能训练的前提下,设置“基础训练、综合设计、创新研究、仿真与计算机应用”4种实验类型,形成体现化工专业特色的“一体化、多层次、开放式、重基础、求创新”的化工专业实验教学体系；并从“化工原理实验—化工专业综合实验—化工仿真与计算机应用训练—创新性研究实验”4个方面构建和管理实验室.

化工专业实验教学课程体系（以化学工程与工艺专业为例）（如图1所示）.

图1化学工程与工艺专业实践教学课程体系

2化工专业实验内容

根据化工专业实验教学课程体系的规划,本着“重视基础训练,加强综合,突出设计和创新研究训练”的目的,对每一阶段的实验教学训练在基础实验训练之上,增加综合设计性、研究性和自助式实验内容,以激发学生兴趣、启迪学生探索、训练学生科学思维方法,引导学生创新,充分体现以能力培养为核心的创新性实验内容建设.拟开设的主要实验课程和所选实验内容包括：

2.1化工原理实验

对化工类专业学生,化工原理实验课程以单元操作中的流体流动与输送、传热、精馏、吸收、萃取、干燥、过滤、蒸发、结晶等传质过程为主线,实验设备及装置能够开设基础训练性、综合设计性和创新研究性3类实验项目24个,其中基础训练性实验5个,综合设计性实验13个,创新研究性实验6个.在基础训练性实验基础上,根据学时要求和第二课堂形式,通过自主设计、综合搭配化工过程实验装置,以必做和选做结合的方式,开设综合性、设计性、创新研究性化工过程综合实验.上述实验项目中必做实验8个,选做8个,其他实验项目可根据学生的兴趣、爱好,利用第二课堂、开放实验室、科技创新项目等形式选择.

2.2化工专业综合实验

将化学工程与工艺相关核心专业课程的实验内容,综合归类为化工专业综合实验,单独设课,其内容以热力学基础数据测定、传质数据测定、化学反应工程实验技术及设备、化工分离技术及设备、化工工艺、计算机数据采集与控制等实验为主,能开设综合设计性专业实验项目25个,其中必做项目15个,选做项目10个.通过实验方案的拟订、实验方案的实施、实验数据的处理与评价,综合应用相关专业知识进行综合、设计类实验,目的是应用所学专业知识,通过实验培养学生的工程实践能力.2.3化工仿真与计算机应用训练

为进一步强化学生的工程实践能力,采用化工过程及单元操作仿真实训方式,不仅使学生领悟到单元操作的核心,也可以使学生进行模拟和控制可能的化工工艺及优化操作,实现工厂现场无法实现的环节,同时可结合生产实习进一步得到训练.借助计算机在化工生产中的应用,结合相关专业知识训练化工过程设计软件应用、实验设计与数据处理、化工过程与系统模拟优化等环节,为将来从事化工设计、工程实践打好基础.现有设备、装置及软件能够开设11个训练项目,其中必做基础训练项目6个,选做综合训练项目5个.

2.4创新性研究实验

坚持教学、科研与新技术应用的有机融合,将教师的特色科研成果转化为实验教学内容,将部分毕业环节的课题实验训练与专业综合实验融合,开发创新性、研究性实验,充分体现化工专业综合实验训练和科研训练,现有10个创新研究性实验项目供学生选择.另外,每年有十多个项目采用开放实验室的方法,结合大学生科技创新计划,鼓励学生开展科技创新项目训练.

3教学方法与教学手段改革

3.1开放式实验教学与第二课堂活动

为激发学生对实验课的积极性,全面培养学生的创新思维和创新能力,解决实验装置套数少、实验人数多的问题,化工专业实验平台实施开放式实验教学,并开展多种形式的第二课堂活动.对基础训练部分的实验采用分组集中实验的方式,将每班学生分成3～4个大组,每组15～20人,安排不同的时间进行实验.实验时再将每组学生分成3～4个小组,每小组4～6人,同时开设几个实验,各小组轮流进行实验训练.对于综合设计性实验,要求学生提前选好所做项目,预习并准备好实验内容,在指定的时间内有计划地进行实验.

创新研究性实验,多来源于教师的科研课题或大学生科技创新项目,学生可根据自身情况选题,跟随指定的指导教师进行实验.重视引导学生参加研究项目实践,一方面,教师积极参加科研,从科研工作中选出学生可以参与的项目；另一方面,有效地组织学生积极参与到研究实践中来.创新研究实验按照选题、文献检索、设计实验方案、实验、撰写论文或实验报告、报告答辩会的顺序进行.

在课外时间,实验室向学生全天开放,为学生的个性发展和创新意识培养提供空间,为大学生科技创新计划提供训练场所；鼓励学生参与教师的科研项目,引导优秀学生利用业余时间和节检测日进入教师的科研课题组,使学生尽早接触本学科最前沿知识,得到科研训练.

3.2化工实验课与化工设计相结合,体现工科特色

为培养学生的工程实践和工程设计能力,充分利用化工专业实验平台,在工程实践教学过程中,借助丰富的实践教学资源,通过一系列教学安排,使学生除学习各种工艺知识,掌握各种工艺方法外,还可以培养严谨的科学作风,增强综合素质.例如,将部分化工实验课与化工设计相结合,通过化工实验课,让学生全面掌握某一单元操作或化工过程的实验基础理论与技术、实验装置的使用、实验技能及科技小论文的写作方法；在化工原理课程设计、化学反应工程课程设计及化工设计中,结合某一单元操作、某一装置或化工过程,训练学生的设计能力.也可以将两者直接结合,给出某一化工过程,先进行流程及装置设计,然后根据设计的数据进行实验操作验证,最后分析讨论及对设计或实验装置进行改进（如乙酸乙酯的合成及精馏实验）.这种有机结合的方式,能将多种知识及能力训练综合运用,使学生印象深刻,取得良好的教学效果.

3.3采用多种现代化手段辅助实验教学

针对学校开设的实验项目,动员教师开发和研制适合学校实验教学特点的集实验原理、实验流程、实验演示、实验结果数值计算、误差分析及实验综合思考为一体的多媒体教学软件,或实验操作过程录像,如精馏、吸收等,提高教学质量.使用与实验装置配套的计算机数据处理系统,引导学生掌握实验设定、软件使用、数据处理等技能,为将来应用现代化生产装置打下基础.

借助化工仿真软件和化工过程模拟计算机软件,开展化工装置及过程自动控制模拟操作训练或对化工设备、过程进行模拟、设计、计算等,弥补实习过程现场无法操作的不足,也为将来从事化工过程模拟或设计起到训练作用.

3.4开展实验竞赛活动

化工专业实验平台每年举行1次全校规模的化工原理实验竞赛,以巩固学生的基础知识,强化实验技能,培养竞争意识和创新意识.同时,在实验竞赛中加入实验流程设计、设备设计训练、数据处理等环节,起到综合训练的目的.组织学生参加2年1次的全省或全国大学生化工实验大赛,拓宽学生视野.

3.5建立多元化实验考核体系

化工实验考核方式,采用平时单元成绩累计计分和期末考试相结合的多元化考核方法.平时单元实验按基础实验和综合设计实验制定相应的评分标准,客观记录学生的实验预习、基本操作、实验结果、实验报告和综合素质等环节的成绩；期末考试采用笔试加实际操作2种方式对学生进行全面考核.基础训练实验占50%,综合设计实验占20%,期末考试占30%.

基础实验阶段评分依据：实验纪律和秩序、预习和回答问题、基本操作规范性、实验记录规范性、实验数据及处理正确性及实验报告等.综合设计实验阶段评分依据：文献调查与总结、实验方案、实验操作及实验报告等.对于创新研究实验,可根据实际情况,单独考核.

4制度和教学队伍建设

要提高实验教学水平和教学质量,必须建立现代化的、高效运行的管理机制并重视师资队伍的建设.在管理机制和制度方面,做到“教学工作与科研工作,教学带头人和科研带头人,教学成果与科研成果,教学研究项目与科研项目”一视同仁,以调动和鼓励教师参与实验教学工作,提高实验教学的师资素质.在实验室设置教学重点岗位并实行竞争上岗；建立健全青年教师培养制度,在教学与科研实践中培养梯队.加强“实验课教学团队”建设,实施实验室主任负责制.实验课教学团队设立实验室主任（教师）、相对固定的教师和实验室管理人员,并按照专职教师：实验技术人员：任课教师为1：3：6的比例配置师资队伍.

5化工专业实验平台建设展望

化工专业实验平台建设要进一步发扬自身特色,优化实验教学体系,深化实验教学内容和教学手段改革,延长校内工程实践教学的时间,弥补工业实践难以到位的现状,从整体上优化实践教学的安排；要培养学生的工程实践能力,教师必须先具备工程实践能力,要继续深化实验室管理体制改革,提升实验教师队伍的水平,建立一个高水平的教学团队；加强实验教学平台与企业的交流与合作,推进产、学、研一体化改革,为进一步建立中试实验基地和产业化生产怎么写作；建立“以人为本、有利于实验室开放和实验教学的文化环境”,激发学生实验与科研兴趣,培养实验能力和工程实践能力,引导学生学会学习、善于协作.

收稿日期：2012-05-02

作者简介：杨荣华,硕士,副教授.

基金项目：泰山医学院教育教学研究立项课题“产学研结合培养化工专业创新型人才的研究与实践”（编号：XY2011026）.