工程实践能力培养视域下化工原理实验教学改革研究_闫浩然.pdf

2022 年 第 12 期 化学工程与装备 2022 年 12 月 Chemical Engineering&Equipment 343 工程实践能力培养视域下化工原理工程实践能力培养视域下化工原理 实验教学改革实验教学改革研究研究1717 闫浩然，郭 雨，刘 川，牛斐洱，陈君华，丁志杰（安徽科技学院化学与材料工程学院，安徽 蚌埠 233030）摘摘 要要：为了进一步提高工科学生的工程实践能力，联系工科专业特征，对化工原理实验课程教学进行改革与创新十分有必要。当下化工原理实验教学开展中存在学生被动学习、缺乏对学生创新思维能力培养、学生不具备良好的工程思维以及学生学习兴趣较低等问题，为了不断提高化工原理实验教学效果，本文从完善课程体系，创新化工原理实验教学模式、开展化工原理网络课程，创设互联网教学平台、实施开放式实验教学，提高学生学习积极性、创设有效的考核评估体系，优化教学评估手段四个方面深入探讨了化工原理实验教学改革方法。关键词：关键词：工程实践能力培养；化工原理实验；教学 基金项目：基金项目：安徽省高等学校省级质量工程项目“无机非金属材料工程专业教学团队”（2020jxtd069）；安徽科技学院教学改革研究项目“应用型本科高校基于 OBE 理念的过程工程原理课程教学模式构建”（X2021048）；2020 年安徽省教育厅省级教学示范课程建设项目（“化学工程基础”课程）引引 言言 化工原理课程是培养面向新世纪高等化工创新人才的重要基础教育课程，是化学化工、生物制药等许多专业的主干课程，是大学生在掌握了大学数学、物理以及计算机等知识之后必须要学习的专业基础课程1。高校化工原理课程主要教学任务是依托于化工生产过程中的物理加工工艺，将“三传”作为主导线，划分为多个单元操作2。探讨各个关键单元操作流程的主要工作原理、主流设备的架构组成、使用原理以及型号选择等。化工原理课程表现出显著的实践性特征，在教学过程中逐步引导学生养成“单元操作”的习惯，形成“工程化”思想，进一步提高学生分析问题与解决问题的能力。化学原理实验是工程实验中的一种，与前置课程实验相比较于，化学原理实验表现出较强的工程属性，各个工程单元操作实验都可以看成是化工生产中的某个环节，能够引导学生建立起良好的工程概念3。此外，在实际开展实验课程过程中，学生必然要面对不同的工程实践问题，从学生层面来看，依托于实验可以更好地理解与把握工程实验原理和测试方法，降低学生对化工原理知识的领悟难度。所以，化工原理实验不单单是对化工原理理论知识的佐证，让学生更好地领悟化工原理知识，同时也能够有效强化学生独立组织与完成实验的能力，为学生今后职业发展奠定基础。1 1 化工原理实验教学存在的问题化工原理实验教学存在的问题 当下高校在实际开展化学原理实验课程教学中仍然存在较多的问题，具备表现在以下几个方面。第一，化学原理实验课程教学活动开始前，老师通常要求学生在课前完成新知识的预习。从学生实际预习情况来看，学生往往是被动开展学习，一些学生为了应付老师的预习任务，简单的将化学原理实验教材中的一些内容原封不动的抄袭到预习报告中，不能够充分展现学生的主动学习地位。第二，在开展化工原理实验教学活动时，老师向学生系统讲解化工原理实验的材料与方法等，学生只是照葫芦画瓢，依照老师的要求刻板的进行实验操作。在这样的教学情况下，学生更多的是模仿老师的所作所为，并滋长了学习中的惰性，不仅不能够有效提升学生的实践操作水平与观察发现能力，同时也不利于培养学生的思维创新能力。第三，化工原理实验课程是一个实践性非常强的教学课程，然而大部分学生都没有形成良好的工程学习思维，无法将所学的知识应用到实际工程中，从而也不能够发现与解决实际的工程问题，学生掌握的理论知识与实践相分离，难以达到理论指导实践的功效，还需要不断完善4。第四，当下高校在开展化工原理实验课程教学中，普遍存在学生参与化工原理实验课程教学的积极性不高问题，没能够使学生对化工原理实验课程产生浓厚的学习兴趣，对平时生活中存在的化工知识知道较少。2 2 工程实践能力培养视域下化工原理实验教学改革工程实践能力培养视域下化工原理实验教学改革 2.1 完善课程体系，创新化工原理实验教学模式 化工原理课程不仅是应用化学专业、制药工程专业以及化学工程与工艺专业等专业基础课程。化工原理实验教学的根本目的是让学生在学习过程中逐渐学会解决工程问题的方式与方法。所以，在坚定化工原理实验课程稳定性与基本DOI:10.19566/35-1285/tq.2022.12.103344 闫浩然：工程实践能力培养视域下化工原理实验教学改革研究 性的前提之下，还需要适当引入一些具有显著学科发展特征的前沿内容，结合具体内容确保教学过程探究性与趣味性相统一。为了进一步提高学生的实践能力与创新水平，高校可以将多层次教学模式应用到化工原理实验课程教学改革中，依照实验属性的不同将其划分为四个部分，分别为基础性实验、设计性实验、创新研究实验以及综合实验，尽可能地提高探究性实验与综合性实验开展次数，并删减不必要的验证性实验。依照新型化工原理实验教学模式，将实验项目划分为三个等级，分别为选做、必做以及探究性实验项目，并且依照各个专业学生特征、学生专业水平的不同对其进行相应的调整，从而更好契合各个专业、各个水平学生的学习需求，创设一个有助于开阔学生视野、强化学生独立思考能力以及良好创新创造能力的化工原理实验教学模式。相比较于“物理化学”、“有机化学”以及“无机化学”等课程开展的实验课程，化工原理实验课程有着十分显著的差别，其包含在工程实践范围内，和社会生产密切关联，表现出良好的实践性。化工原理实验课程中并没有大量阐述当下十分先进的分离技术与化工分离学科最新理论，而是重点讲解了化工分离单元操作过程中蒸馏、吸收等一般的分离方法。为了改变这样的现状，加强对化工原理实验课程教学模式的改革与创新，可以根据“加强专业技能培养，突出工程”的主导思想，将工程理念全面融入化工原理实验课程教学全过程中。2.2 开展化工原理网络课程，创设互联网教学平台 随着现代科学技术水平的不断创新与突破，信息化技术、互联网技术等得到了飞速发展，并成为了当下教育改革的重要方式。高校化工原理实验课程教学改革也应当要积极引入互联网技术，并使其在课程教学改革中发挥重要作用。高校需要充分认识到促进化工原理实验课程与互联网技术紧密结合的重要性，积极开展数字化网络教学，依照专业特征与学生水平的不同，构建公开共享的、能够满足不同专业教学需求的、符合不同层次学生水平的交互式教育平台。高校应当将互联网教学平台作为基础，让化工原理网络课程建设作为支柱，不断健全化工原理实验课程互联网教学。在当下已有的资源共享课的基础之上进一步丰富资源建设项目，不断扩大资源范围，比如说高校可以依照化工原理实验教学内容建设相应的案例资源库、考试资源库、素材库以及线上自我评测系统等。具体表现在以下三个方面，第一，构建的多种多样教育资源，既涵盖了许多经典阅读，同时也包含了较多化工原理理论课与实验课程方面的教学视频，如教案视频、动画以及微课短视频等；第二，达到了在线开放的教学目标，从校园延伸到社会不同领域，不仅为老师提供丰富的授课资源，也为学生学习提供良好的辅助；第三，引入先进教学模式与方法，依照实验课程教学内容选择适宜的教学模式，如案例教学法、MOOC、翻转课堂以及任务导向（OBE）教学法等，为学生提供丰富的教育资源，让学生自主完成实验内容的学习。高校应当要积极转变以往的教育模式与思维，将“以老师为主导”的教育理念发展为“以学生为主体，老师为引导”，促使学生积极主动地开展学习，加强对问题的深入探讨，充分调动学生的主观能动性，提高学生独自开展实验探究的能力。此外，高校要积极倡导学生参加各种化工设计竞赛与活动，学生在活动中不仅能够更好领悟化工原理知识，同时也能够激发学生的探究欲望，更能够很好地提高学生的自主学习能力与创新能力。2.3 实施开放式实验教学，提高学生学习积极性 实验室开发是开展开放式实验教学的重要前提，涵盖了多样化的内涵与类型，首先是实验设施以及项目的公开共享；其次是实验室各个功能区域与实践的开放；最后是实验教学内容、模式以及思维理念的公开共享，使得学生可以独立自主地进行学习。通过构建有效地开放式实验教学环境，一方面可以充分发挥现有实验室教育资源的作用，并使得原本有限的实验内容与时间等得以进一步拓展；另一方面也能够有效激发学生的学习兴趣，挖掘出学生的学习潜能；此外还可以进一步强化学生的自主学习能力，促使其朝向不同方向发展。为此，高校可以依照具体的实验类型，根据各个专业知识的关联情况，联系高分子化学、化工原理以及分析测试等课程构建化工实验教学基地，有效推动了开放式管理与实验资源的重新规划与配置，不仅为学生提供了良好的实验环境，同时也为学生积累实践经验，更好应对化工设计竞赛活动提供帮助。从实验时间方面来看，高校在每学期的后两个月向学生开放实验室，而在学期开始的初中时期根据具体情况适当调整开放时间。为了使学生能够获得更好的实验体验，学生若想进入到开放实验室中，需要提前网络平台上进行预约登记，以便院校能够做好相应的准备工作，加强对学生实验过程的指导。此外，将化工原理实验项目从之前的 10 个增加到 16 个，学生依照自身的兴趣爱好自由的选择实验项目，进一步激发学生开展化工原理实验的积极性。2.4 创设有效的考核评估体系，优化教学评估手段 高校以往在对化工原理实验课程进行考核评估时，通常将学生的实验报告作为考核的重要因素，然而这样的考核模式并不能够系统反映出学生的实践操作能力、创新水平等，难以有效展现出学生的真实综合能力。所以加强对现有教学方式的改革与创新，构建合理的考核评估体系非常重要，具体可以从以下几个方面进行。第一，在化工原理实验教学开始前，针对学生的预习状况、责任心以及任务完成情况等进行全面考核评估；第二，对化工原理实验过程中学生的操作合理性、察觉问题、分析问题与解决问题的能力进行评估；第三，对学生获得的最终实验结果、实验报告、实验过程分析以及实验设施选择优化等进行考核评估。将学生的考核评估总成绩划分为预习成绩、操作成绩以及实验报告成绩三个部分，各自占总成绩的比例为 30、30、40,。依托于这种考核评估模式，一方面可以真实考察出学生的综合水平，另一方面也让学生充分重视化工原理实验课程的学习，同时引导学生形成科学的学习习惯与学习方式。3 3 结结 语语 综上所述，化工原理实验教学有助于培养学生的工程思 闫浩然：工程实践能力培养视域下化工原理实验教学改革研究 345 维，提高学生的创新水平，拥有理论教学无法比拟的优势。当下高校化工原理实验教学开展中仍旧存在一定的问题，加强对实验教学改革迫在眉睫。本文深入探讨了化工原理实验教学改革方法，为进一步提高实验教学效果，培养出更多拥有工程思维的高水平创新型人才提供了一定参考。参考文献参考文献 1 史洪伟,张莉,王红艳,等.卓越工程师教育培养理念下化工原理课程教学的思考J.宿州学院学报,2013,28(07):122-124.2 何选明,王世杰,王光辉,等.化学工程与工艺专业工程实践能力培养体系构建与实践J.化工高等教育,2010,27(03):63-67.3 马凤英,李树勋,崔旭春.结合校内实习基地强化化工原理实验的工程实践能力培养J.高等理科教育,2007(05):113-114+147.4 杨乐嘉.以实践能力培养为基础的化工原理实验教学模式探讨J.智能城市,2017,3(01):178.5 李锋.基于工程实践与科研能力培养的化工原理实验教学探索J.黔南民族师范学院学报,2015,35(04):28-30+34.6 曾嵘,张钊钦,任玉,等.在“化工原理”理论和实验教学中培养工程实践能力J.安徽化工,2021,47(01):141-144.7 姚振华,胥桂萍,周富荣,等.基于工程教育专业认证的化工原理实验教学改革与探索J.山东化工,2021,50(10):200-201.8 徐颖,古江键,徐子晴,等.差异化设置实验项目培养学生工程实践能力初探J