構(gòu)建現(xiàn)代化工實驗教學(xué)中心培育石油化工國際化人才

顏黎光, 黃澤恩

(常州大學(xué) 國際教育交流學(xué)院, 江蘇 常州 213000)

構(gòu)建現(xiàn)代化工實驗教學(xué)中心培育石油化工國際化人才

顏黎光, 黃澤恩

(常州大學(xué) 國際教育交流學(xué)院, 江蘇 常州 213000)

結(jié)合現(xiàn)代化工實驗教學(xué)中心建設(shè)的實踐,闡述了以學(xué)生實踐能力培養(yǎng)和學(xué)生工程實踐能力提升為主線的石油化工國際化人才探索路徑,介紹了現(xiàn)代化工實驗教學(xué)中心的建設(shè)成果和國家級化工虛擬仿真綜合實訓(xùn)中心在人才培養(yǎng)中發(fā)揮的作用,以及虛擬仿真綜合實訓(xùn)中心在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力方面取得的成效。

實驗教學(xué)； 石油化工專業(yè)； 實驗室建設(shè)； 人才培養(yǎng)

近年來,越來越多的國家將工程師培養(yǎng)提升到增強國家核心競爭力的層面來考量。工程技術(shù)能力和實踐應(yīng)用能力是工程師工程能力的重要內(nèi)涵。而在我國,工程一線人才緊缺已成為制約新型工業(yè)化進(jìn)程的重要原因之一,我國工程教育亟待發(fā)展、任重道遠(yuǎn)[1]。

常州大學(xué)在國家級石油化工工程中心、國家級石油化工人才培養(yǎng)實踐基地、省級現(xiàn)代基礎(chǔ)化工實驗教學(xué)中心基礎(chǔ)上,成立了化工虛擬仿真綜合實訓(xùn)中心,該中心在2014年被批準(zhǔn)為國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心。在近6年的建設(shè)發(fā)展歷程中,化工虛擬仿真綜合實訓(xùn)中心始終堅持“以學(xué)生為本,以學(xué)生為美”的育人理念,在人才培養(yǎng)上始終堅持“一個特色”和“兩個面向”,即以石油化工背景為特色；面向工程型和面向國際化構(gòu)建先進(jìn)實踐教學(xué)平臺,培育石油化工國際化人才。主要是面向石油石化領(lǐng)域的國際化工程型人才,培養(yǎng)具有開放的國際化視野、具備扎實的基礎(chǔ)和過硬實踐能力、扎實的石化專業(yè)基礎(chǔ)和系統(tǒng)的工程實踐人才[2]。

1 構(gòu)建以實踐能力為主線的人才培養(yǎng)體系

1.1 堅持石化特色,優(yōu)化培養(yǎng)方案

在石油化工創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系改革與實踐的基礎(chǔ)上,常州大學(xué)貫徹“教育國際化”的理念,圍繞當(dāng)前石油化工企業(yè)需求、現(xiàn)代綠色化工理念下石油化工發(fā)展趨勢,吸收和利用國際優(yōu)質(zhì)教育資源,結(jié)合本校石油化工教學(xué)和科研特色,強化學(xué)生的工程實踐能力、國際工程管理能力、主動創(chuàng)新思維能力、跨文化交流與溝通能力、團(tuán)隊協(xié)作能力,強化石化特色,突出人文教育和科學(xué)的相互契合等,主動進(jìn)行教學(xué)改革,使學(xué)生成為具有現(xiàn)代化工基本專業(yè)素質(zhì)和終身學(xué)習(xí)能力,適應(yīng)化工行業(yè)發(fā)展及社會需求的國際化高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才[3]。

1.2 主動探索實踐,構(gòu)建虛擬仿真實踐教學(xué)平臺

學(xué)校積極探索、主動創(chuàng)新,為學(xué)生創(chuàng)造良好的實驗、實踐、實習(xí)條件。由于規(guī)?；髽I(yè)的化工工藝流程復(fù)雜、自動化程度高、機械設(shè)備和儀器儀表復(fù)雜、對人員的現(xiàn)場操作技能要求高,絕大多數(shù)崗位必須持證上崗,使得崗位實踐或帶有崗位實踐性質(zhì)的實習(xí)難以達(dá)到預(yù)期效果[4]。尤其是近年國家對安全生產(chǎn)方面的嚴(yán)格管理與監(jiān)控,企業(yè)出于安全性考量,更加限制學(xué)生在生產(chǎn)現(xiàn)場實習(xí)的時間與空間,學(xué)生對現(xiàn)場的設(shè)備不能動、不能碰,因而實習(xí)的參與度低、實習(xí)效果差[5]。

2012年,學(xué)校完成了9種具有實體單元裝置的網(wǎng)上3D實驗室建設(shè)并上線試用；建成具有3D實訓(xùn)中心、國內(nèi)首套常減壓3D、城市污水處理、LPG等仿真軟件的化工虛擬仿真實訓(xùn)中心。2013年,合作開發(fā)了甲醇合成與精制虛擬仿真軟件,并成功實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程登錄,標(biāo)志著虛擬現(xiàn)實仿真軟件的又一次升級換代。學(xué)生可以不受時間地點的限制進(jìn)行虛擬仿真實驗和實習(xí),并可以取得相應(yīng)學(xué)分。

2 構(gòu)建以培養(yǎng)工程實踐能力為主線的實訓(xùn)平臺

2.1 改革實訓(xùn)教學(xué),強化系統(tǒng)工程能力培養(yǎng)

在實訓(xùn)教學(xué)體系上,傳統(tǒng)的實訓(xùn)教學(xué)主要是以課程理念為導(dǎo)向,進(jìn)行驗證性實驗；現(xiàn)在的觀念是把實驗教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合,在鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)的背景下,建立以培養(yǎng)學(xué)生能力為導(dǎo)向,支持學(xué)生主動探索、溯本求源的實驗考核方式。

在運行機制上,應(yīng)探索實驗室建設(shè)與管理獎懲辦法、實驗教學(xué)管理辦法、實驗教學(xué)和實習(xí)教學(xué)課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等制度,鼓勵教師參與實驗教學(xué)管理模式和管理體制創(chuàng)新。在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下,根據(jù)學(xué)科不同的特點,整合資源,建設(shè)實訓(xùn)中心,規(guī)范實驗教學(xué)中心的管理體制,鼓勵高水平教師投入實驗工作,加強實驗教學(xué)隊伍的國際交流和參與國內(nèi)、外的技術(shù)培訓(xùn),將有國際化背景的師資充實到國際化石油化工創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系中,形成一支具有國際化先進(jìn)理念、高學(xué)術(shù)水平、科研能力突出、敢于創(chuàng)新的實驗、實訓(xùn)教學(xué)骨干力量[6]。

2.2 合理設(shè)計實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié),優(yōu)化實踐教學(xué)內(nèi)容

繼續(xù)堅持“實踐教學(xué)四年不斷線”,科學(xué)合理地安排實踐教學(xué)環(huán)節(jié),保障實踐教學(xué)的時間和效果。在實驗過程中,鼓勵學(xué)生充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力,允許學(xué)生改進(jìn)和調(diào)整實驗方案[7]。

構(gòu)建科學(xué)合理的實踐教學(xué)內(nèi)容體系,建立“主、輔線式”實驗教學(xué)體系。主線由獨立開設(shè)的物理、化學(xué)類基礎(chǔ)實驗課、化工基礎(chǔ)類實驗課、專業(yè)實驗課、認(rèn)識實習(xí)、金工實習(xí)、課程設(shè)計、化工設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)組成,輔線由開放實驗室、大學(xué)生課外科技活動、大學(xué)生創(chuàng)新活動基地活動、優(yōu)秀生培養(yǎng)等環(huán)節(jié)組成,在課外分層次進(jìn)行,切實保證學(xué)生在自主、動手、綜合、實驗和創(chuàng)新能力等方面得到有效的鍛煉和提高[8]。

2.3 國家級石油化工工程中心建設(shè)

依托本校石油化工工程特色鮮明的國家級石化工程中心進(jìn)行化學(xué)化工基礎(chǔ)知識教育和工程設(shè)計基本理念的熏陶，利用石化工程中心的設(shè)備優(yōu)勢和工程化、集成化的理念開展實習(xí)教學(xué)。采用導(dǎo)師制和大學(xué)生課外科技活動的形式,讓學(xué)生走進(jìn)實驗室,提出工程問題并通過實驗和實踐解決工程問題,培養(yǎng)思辨和創(chuàng)新意識以及工程技術(shù)開發(fā)能力[9]。

石油化工國際化工程人才培養(yǎng)基地緊緊依托國家特色專業(yè)“化學(xué)工程與工藝”、江蘇省品牌專業(yè)“應(yīng)用化學(xué)”、基礎(chǔ)化學(xué)化工省級實驗教學(xué)示范中心、基礎(chǔ)化工省級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)點、校級石油化工工業(yè)中心實訓(xùn)等多個平臺。

2.4 共建產(chǎn)學(xué)研基地和實習(xí)實訓(xùn)基地

工科大學(xué)生工程能力的提升,素質(zhì)涵養(yǎng)的提高,在很大程度上是通過實踐實現(xiàn)的。在石油化工國際化人才培養(yǎng)的過程中,常州大學(xué)鞏固和發(fā)展了一批規(guī)模大、質(zhì)量好、合作關(guān)系穩(wěn)定的產(chǎn)學(xué)研基地和實習(xí)基地,如與中石化股份揚子石化公司、金陵石化公司等建立了良好的合作關(guān)系,為培養(yǎng)創(chuàng)新技能型人才提供了良好的實習(xí)場所。在實現(xiàn)資源共享的過程中,探索出了實踐教學(xué)平臺、產(chǎn)學(xué)研基地和社會互動發(fā)展的模式。

3 化工虛擬仿真綜合實訓(xùn)中心的建設(shè)成果

常州大學(xué)以“大工程觀”建設(shè)為引領(lǐng),以化工生產(chǎn)過程仿真為核心,建成化學(xué)工程技術(shù)實踐能力教育平臺,并成為以工程類專業(yè)實踐教育探索為主要內(nèi)容的虛擬仿真實驗教學(xué)示范中心,形成了“先進(jìn)、融合、共享、工儒相濟(jì)”的建設(shè)理念,為提升實踐教學(xué)水平和學(xué)生的創(chuàng)新實踐活動提供了有效的途徑[10]。

虛擬仿真教學(xué)資源在教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。由于虛擬仿真教學(xué)資源具有工廠實景資源、動態(tài)模擬功能、遠(yuǎn)程登錄、即時獲取教學(xué)資源信息、人機互動、角色分配、成績評定以及軟件內(nèi)部所提供的其他教學(xué)資源,使得虛擬仿真教學(xué)資源在人才培養(yǎng)的很多環(huán)節(jié)中發(fā)揮著難以替代的作用。

3.1 中心教學(xué)資源在理論教學(xué)的應(yīng)用

虛擬仿真教學(xué)資源軟件功能的外延,影響和帶動了常州大學(xué)工程類課程教學(xué)模式與教學(xué)方法的改革。中心秉承“情境教學(xué)”、“理論與實踐結(jié)合”的教學(xué)理念,鼓勵教師將虛擬仿真軟件所體現(xiàn)的教育思想、所提供的工程案例、所提供的逼真工作實景資源應(yīng)用到課程教學(xué)中,把理論課程中抽象的概念、復(fù)雜的問題以直觀的形式展示給學(xué)生,幫助學(xué)生理解工程、了解工廠實際,推進(jìn)“課堂-仿真-工廠”的一體化教學(xué)模式的改革與實踐,形成常州大學(xué)獨特的工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的新模式[11]。在這樣的理念的引導(dǎo)下,在石油煉制工程、煤化工工藝、化工原理、化工工藝設(shè)計等8門課程的授課過程中引入了虛擬仿真教學(xué)資源,尤其是常減壓3D仿真軟件和甲醇合成與精制3D仿真軟件的引入,仿佛“把工廠搬進(jìn)教室”、“把教室搬到工廠”[12]。

以化工工藝設(shè)計課程為例。此課程以常減壓仿真3D軟件提供的工程案例進(jìn)行教學(xué)[13],以正常初態(tài)工況為例講解工藝路線,以軟件提供的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)作為物料衡算的實例,以軟件提供的動態(tài)數(shù)據(jù)作為流程及操作參數(shù)優(yōu)化的實例,以軟件提供的真實工廠實景為資源，彌補學(xué)生對實際生產(chǎn)環(huán)境認(rèn)知的不足,幫助學(xué)生理解設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與構(gòu)筑物、設(shè)備與管道的關(guān)系,認(rèn)識管廊、管架、設(shè)備、公用工程等形貌[14]。

此外,軟件中所提供的Flash動畫等豐富的教學(xué)資源,也普遍應(yīng)用到更多的課程教學(xué)中[15]。

3.2 仿真教學(xué)資源在實驗教學(xué)中的應(yīng)用

學(xué)校利用各類仿真教學(xué)資源開設(shè)了72個實驗項目。以網(wǎng)上3D虛擬實驗室教學(xué)資源為例,該資源所使用的虛擬仿真資源與學(xué)校自行設(shè)計、具有“多功能化、集成化、數(shù)字化、自動化和中型化”特色的9大類40余套實體裝置完全一致。有了這些裝置,就可以要求學(xué)生在化工原理實驗真實操作前利用網(wǎng)上3D虛擬實驗室熟悉裝置、認(rèn)識流程及控制方案,在線預(yù)習(xí)、在線虛擬操作、在線取得預(yù)習(xí)成績。

經(jīng)過虛擬實驗再到實驗室進(jìn)行真實操作,學(xué)生實際操作的熟練程度與數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率明顯上升,在二維仿真軟件上變換不同的參數(shù),還可以進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)的優(yōu)化[16]。這樣的實驗教學(xué)安排,使實驗的綜合性、設(shè)計性明顯加強,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新與設(shè)計能力也有明顯提高。

3.3 仿真教學(xué)資源在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的應(yīng)用

由于全流程工藝仿真資源的數(shù)據(jù)基本來自于工廠實際生產(chǎn)運行數(shù)據(jù),因而為畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)提供了極為豐富的教學(xué)資源。近年來,由教師為企業(yè)開發(fā)的8套培訓(xùn)軟件中,已有7套轉(zhuǎn)化為20余個畢業(yè)設(shè)計與論文項目,由教師為企業(yè)開發(fā)的24個軟件包全部進(jìn)行了實驗教學(xué)轉(zhuǎn)化,形成50余個畢業(yè)設(shè)計項目。其中由常減壓3D仿真軟件轉(zhuǎn)化為1個小設(shè)計項目、1個教師工程培訓(xùn)項目、3個畢業(yè)設(shè)計項目；由甲醇合成與精制3D仿真軟件,也已轉(zhuǎn)化為由6個專業(yè)的7名畢業(yè)生共同完成的畢業(yè)設(shè)計團(tuán)隊項目,學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計作品被推薦至省優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計團(tuán)隊的評選。

3.4 仿真教學(xué)資源在學(xué)生創(chuàng)新活動中的應(yīng)用

自3D仿真軟件建成后,化工3D虛擬仿真綜合實訓(xùn)中心在2012—2013年連續(xù)兩年成為我校學(xué)生參加全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽的準(zhǔn)備場所。參賽學(xué)生用中心提供的ASPEN流程模擬軟件進(jìn)行物料衡算、能量衡算、流程優(yōu)化,并以教師開發(fā)的軟件數(shù)據(jù)對模擬計算過程進(jìn)行驗證；以3D仿真軟件提供的工廠實景為參考,用SP3D、PDMS等管道設(shè)計軟件對車間設(shè)備、管道進(jìn)行3D建模,用3ds Max軟件、SCATCHUP軟件對總廠布置進(jìn)行3D建模。

學(xué)生的參賽作品得到校內(nèi)外專家的高度認(rèn)可。近3年,相關(guān)學(xué)生獲省級以上競賽獎勵300多項,其中199人獲得“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎等國家級榮譽。

4 結(jié)束語

工程人才的培養(yǎng)應(yīng)回歸工程的本質(zhì)。學(xué)校以往的辦學(xué)歷史已經(jīng)形成了“大工程觀”辦學(xué)理念。常州大學(xué)在學(xué)校工程人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新實驗、實踐教學(xué)體系,構(gòu)建了包括國家級石油化工工程中心、國家級石油化工人才培養(yǎng)實踐基地在內(nèi)的多個實驗教學(xué)中心,將人才的質(zhì)量意識、工程意識和系統(tǒng)的觀念融合在實際工程教育培養(yǎng)過程中[17]。通過和企業(yè)共建產(chǎn)學(xué)研基地、實習(xí)基地,學(xué)生參加頂崗實習(xí)等措施,構(gòu)建了從學(xué)生到工程人才轉(zhuǎn)換的橋梁,使學(xué)校對石油化工國際化人才培養(yǎng)最終落到實處,學(xué)校的實驗教學(xué)資源與周邊高校和石油化工企業(yè)實現(xiàn)了共享。

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Constructing modern chemical experimental teaching center to cultivate internationalized talents for petroleum and chemical industry

Yan Liguang, Huang Zeen

(School of International Education and Exchange,Changzhou University,Changzhou 213000,China)

Combined with the practice of the construction of modern chemical experimental teaching center, this paper elaborates on the path based on the main line of cultivating students’ practical ability and enhancing students’ engineering practice ability for internationalized talents of petroleum and chemical industry。This paper introduces the construction achievements of modern chemical experimental teaching center,and the teaching center playing its role in cultivating talents. The virtual simulation comprehensive practice training center improves the students’ innovation ability.

experimental teaching; petroleum and chemical industry; construction of laboratory; cultivation of talents

2014- 12- 22 修改日期：2015- 01- 08

2014年度常州大學(xué)青年發(fā)展基金項目(2014QN16)資助；2014年度常州大學(xué)教育教學(xué)研究課題(GJY2014012)資助；2015年江蘇省高校哲學(xué)社會科學(xué)課題“新常態(tài)下江蘇地方高校人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新研究”(2015SJB480)

顏黎光(1980—),男,江蘇揚州,碩士,講師,研究方向為高等教育管理、思想政治教育管理.

E-mail：ylguang@jpu.edu.cn

G642

A

1002-4956(2015)7- 0152- 04