校外實習存在的問題分析及建設(shè)校內(nèi)實習基地的必要性和方法探討*

張霞許元棟張玉軍劉捷

（河南工業(yè)大學化學化工學院，河南鄭州450001）

校外實習存在的問題分析及建設(shè)校內(nèi)實習基地的必要性和方法探討*

張霞許元棟*張玉軍劉捷

（河南工業(yè)大學化學化工學院，河南鄭州450001）

校外實習是本科教學中一個非常重要的實踐教學環(huán)節(jié)。然而，隨著社會形勢的發(fā)展變化，傳統(tǒng)的校外實習模式出現(xiàn)了很多問題，比如實習單位聯(lián)系越來越困難、實習經(jīng)費嚴重不足、實習效果質(zhì)量較差等。在新形勢下如何提高實習的效率和效果，將實踐教學的重要性和培養(yǎng)目的真正落實到提高學生的培養(yǎng)質(zhì)量上面來，成為眾多高校當前面臨的一個亟待解決的問題。虛擬仿真實驗室可以將化工生產(chǎn)過程當中的管道、閥門、泵、換熱器、反應(yīng)器等各種單元操作以及完整工藝流程直觀的呈現(xiàn)出來，讓學生產(chǎn)生身臨其境的真實體驗感，可以在很大程度上替代校外實習基地。讓傳統(tǒng)的以到企業(yè)實習為主的校外實習模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕?nèi)虛擬仿真實驗室或半實物虛擬仿真工廠實習為主，校外企業(yè)實習為補充的新的實習模式。

實習基地；化學化工；本科院校；虛擬仿真

校外實習是化學化工類本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案的重要組成部分，是本科教學中一個非常重要的實踐教學環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生實踐能力與創(chuàng)新能力的重要途徑[1]。以河南工業(yè)大學應(yīng)用化學專業(yè)為例，該專業(yè)在第5和第7學期分別安排了校外認識實習和生產(chǎn)實習。通過校外實習，使學生近距離的接觸實際化工生產(chǎn)過程，在企業(yè)導師的指導下，將自身所學相關(guān)理論知識與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，通過對實際生產(chǎn)設(shè)備及工藝流程的深入了解和剖析，深化對有關(guān)知識概念和企業(yè)生產(chǎn)的認知，增強學生的實踐和創(chuàng)新能力。為后續(xù)專業(yè)課程的學習，畢業(yè)設(shè)計以及將來工作打下良好基礎(chǔ)。

實際上，學校每年都要投入很多資源用于本科生集中到校外一些化學化工企業(yè)進行認識和生產(chǎn)實習教學。然而，隨著形勢的變化，現(xiàn)有校外實習教學模式存在諸多問題，如聯(lián)系校外實習單位越來越困難、實習經(jīng)費明顯不足、實習效率和效果較差、學生在企業(yè)實習積極性不高等。因此，迫切需要尋求一種新的模式以適應(yīng)新時期的實習教學要求，切實提高實習效率和效果，提升學生培養(yǎng)質(zhì)量。

虛擬仿真實驗是指借助于仿真軟件等在計算機上創(chuàng)造出一個與真實的傳統(tǒng)實驗操作環(huán)節(jié)類似的虛擬的實驗平臺，為實踐教學提供了一種全新的教學環(huán)境，注重的是實驗操作的交互性和實驗結(jié)果的仿真性。同時，在實踐教學過程中，不必擔心實驗成本、實驗的危險性，以及與企業(yè)聯(lián)系的繁瑣事務(wù)。實踐證明，這種方式更有利于激發(fā)學生的學習興趣，鍛煉學生的動手能力和創(chuàng)新能力，可以看出，虛擬實驗室是未來高校實驗室建設(shè)的發(fā)展方向之一?；谔摂M仿真實驗室的校內(nèi)實習基地建設(shè)也是解決傳統(tǒng)校外實習模式所面臨諸多問題的一個有益的嘗試。

一、傳統(tǒng)校外實習模式存在的問題

作者近幾年一直帶領(lǐng)我校應(yīng)用化學專業(yè)學生到企業(yè)實習，親自參與了若干個實習基地的建設(shè)工作，深知實習基地建設(shè)過程當中存在的各種問題和困難。在計劃經(jīng)濟時代，學校的管理權(quán)歸屬于中央部委，學校和行業(yè)內(nèi)企業(yè)的關(guān)系十分密切，在那個時代學校要到行業(yè)內(nèi)企業(yè)實習基本上不存在太大的問題。隨著學校管理權(quán)下放到地方教育部門以后，學校與行業(yè)內(nèi)企業(yè)曾經(jīng)的緊密關(guān)系越來越疏離，除了學校特色專業(yè)院系（比如河南工業(yè)大學的糧油食品學院）延續(xù)了曾經(jīng)與行業(yè)內(nèi)企業(yè)（國內(nèi)的糧油食品行業(yè)內(nèi)企業(yè)）的緊密關(guān)系外，其他大部分院系受限于學科特點和發(fā)展水平，與行業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)系弱化，同時短期內(nèi)也很難得到其他行業(yè)內(nèi)企業(yè)的普遍認可，這是眾多地方二本院校普遍面臨的問題。這一處境使得學校的非特色專業(yè)在聯(lián)系實習基地的時候很困難，而且越來越困難。

目前，學校在學生實習方面沒有完善的制度或政策保障，主要是靠相關(guān)老師個人與企業(yè)內(nèi)個人之間的關(guān)系來建立聯(lián)系，顯然，這類實習基地是不穩(wěn)固的。一旦企業(yè)聯(lián)系人工作有所變動或離開原單位，對學生的正常實習工作就會產(chǎn)生很大影響?；瘜W化工類企業(yè)普遍存在高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、有腐蝕等不安全隱患，企業(yè)本身不太愿意讓學生到企業(yè)實習，一方面怕影響到企業(yè)的正常生產(chǎn)秩序；另一方面怕出現(xiàn)安全事故。而學生實習本身又不能給企業(yè)帶來經(jīng)濟效益，因此，企業(yè)接納學生實習的主觀意愿非常低，學生實習被企業(yè)認為是一種負擔，相關(guān)工作人員沒有積極性做這件事情，對學生的指導熱情不高。

按實踐教學要求，學生到校外實習，每個班級（約30人）配一名指導教師，學生來回企業(yè)的交通安全問題，在企業(yè)內(nèi)實習可能發(fā)生的安全問題，住宿過程中可能的安全隱患，以及其他不可預(yù)知的安全問題，都是實實在在擺在每一個指導教師面前的問題，造成了指導老師很大的壓力。與此同時，實習經(jīng)費卻捉襟見肘。實習過程中所產(chǎn)生的實習費、交通費、住宿費、培訓費、證件費等一項都少不了，按學校目前實習經(jīng)費配備標準（該標準多年未變），實習經(jīng)費根本不夠支出。同時，現(xiàn)在嚴格的財務(wù)制度，實習費用的財務(wù)報銷也是一個很艱巨的任務(wù)。工作壓力大，事務(wù)繁瑣，經(jīng)費緊張，造成老師帶學生到校外實習的主觀意愿較低。

從學生的角度，由于實習時間短（認識實習一周，生產(chǎn)實習約兩周），學生自身學習主動性低的話，基本上就是走馬觀花地看一下，實習效果比較差。同時，在化工類企業(yè)，基于正常生產(chǎn)、安全生產(chǎn)和自動化生產(chǎn)等方面的因素，嚴格禁止學生觸碰相關(guān)儀器設(shè)備、閥門、開關(guān)等，學生實習過程主要是以觀察和與現(xiàn)場工人師傅溝通交流為主，單純的外在觀察很難對設(shè)備及工藝流程有深刻透徹的理解。積極主動且溝通能力強的學生會了解多一點的東西，其他的學生就收獲較少。

綜合以上分析，傳統(tǒng)的校外實習模式在市場經(jīng)濟時代面臨著諸多問題，導致學生實習效率低，效果較差。在新形勢下尋找新的實習模式是當前高校本科生實踐教學面臨的一個亟待解決的問題。

二、創(chuàng)建校內(nèi)實習基地的必要性

傳統(tǒng)的校外實習模式已經(jīng)不適應(yīng)新形勢下高校本科生實踐教學的要求。企業(yè)不愿接收學生實習、聯(lián)系實習單位困難、實習經(jīng)費不足、學生實習效率低、實習效果差等問題日益突出。為解決這一現(xiàn)狀，真正落實實踐教學在學生培養(yǎng)質(zhì)量提升方面的重要作用，切實提高實習的效率和效果，更好地培養(yǎng)實踐能力強，創(chuàng)新能力好的綜合型、實用性專業(yè)人才，校內(nèi)實習基地的創(chuàng)建勢在必行。

校內(nèi)實習基地的建設(shè)，可以說是一次投入，受益長久。從長遠看，可以節(jié)省大量的實習經(jīng)費。同時，減輕了指導老師聯(lián)系實習企業(yè)，外出學生管理等方面所產(chǎn)生的壓力，可以集中精力對學生的專業(yè)問題進行指導。

學生在實習的時候，如果能夠親自動手操作，并觀察設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實際工藝流程，將所學理論知識與實踐相結(jié)合，通過思考并動手解決一些問題，不僅會使學生體會到解決問題的成就感，更能使學生對所學專業(yè)產(chǎn)生深層次的認知感。這一點在實際的校外實習過程中是很難達到的，因為，校外實習主要側(cè)重于看、聽、說，限于化學化工類企業(yè)的特點，學生在有限的時間內(nèi)是不會被允許進行實踐操作的，由此，實習的效率和效果都會大打折扣。而校內(nèi)實習基地的建設(shè)，在看、聽、說的基礎(chǔ)上就是要突出學生的動手操作，促使學生掌握必備的操作規(guī)范和操作技能，通過在校內(nèi)營造化工企業(yè)實際生產(chǎn)的環(huán)境氛圍，充分激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和工程意識[2]。

校內(nèi)實習基地建成后，在組織和管理上更容易把握，實習效果更容易落實。校內(nèi)實習內(nèi)容的合理設(shè)置與課堂教學相輔相成，注重了理論學習與實踐的有機結(jié)合，并且可針對不同專業(yè)的特點，進行針對性調(diào)整。根據(jù)需要，學生可進行多次觀看、接觸和動手操作，方便學生觀察設(shè)備的運行以及相互之間的聯(lián)結(jié)方式，能夠從直觀上對各種設(shè)備的工作機理、作用進行判斷。與校外實習相比，不論是在學習興趣，還是可操控方面，都會產(chǎn)生更好的實習效果。

當前，教育部正積極推行“卓越工程師培養(yǎng)計劃”試點工作，旨在以實際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，著力提高學生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型工程師，為我國走新型工業(yè)化道路和建設(shè)創(chuàng)新型國家提供堅實的人才支撐和智力保證。而虛擬仿真實踐教學正是促進未來卓越工程師實踐能力培養(yǎng)的重要技術(shù)保障，也是校內(nèi)實踐教學基地建設(shè)的重要保障。

三、校內(nèi)實習基地建設(shè)思路

根據(jù)化學化工企業(yè)的共性特點及學生在校外實習的實踐過程，我們認為可以從兩個方面入手建設(shè)校內(nèi)實習基地。一是以設(shè)備和單元操作為主的基于小型化實物的校內(nèi)實習基地，供認識實習用；二是選擇特定的生產(chǎn)工藝，以工藝仿真軟件來模擬化工企業(yè)的實際生產(chǎn)過程，構(gòu)建基于完整工藝流程的仿真實驗室，替代校外生產(chǎn)實習。當然，條件允許的化也可以考慮建設(shè)半實物仿真工廠。

（一）認識實習校內(nèi)實習基地建設(shè)

化工生產(chǎn)過程可以簡單歸納為三個過程，即原料預(yù)處理過程、化學反應(yīng)過程和產(chǎn)物后處理過程。長期的實踐與研究發(fā)現(xiàn)，盡管化工產(chǎn)品千差萬別，生產(chǎn)工藝多種多樣，但這些產(chǎn)品的生產(chǎn)過程所包含的物理過程并不是很多，而且是相似的。比如，流體輸送不論用來輸送何種物料，其目的都是將流體從一個設(shè)備輸送至另一個設(shè)備；加熱與冷卻的目的都是得到需要的操作溫度；分離提純的目的都是得到指定濃度的混合物等。把這些包含在不同化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，發(fā)生同樣物理變化，遵循共同的物理學規(guī)律，使用相似設(shè)備，具有相同功能的基本物理操作，稱為單元操作。只有將各種不同的化工過程分解為單元操作來進行研究，才能揭示其共性的本質(zhì)、原理和規(guī)律。以干燥這個單元操作為例，可在造紙、染料、制藥等有機工業(yè)中使用，在制堿、制鹽、陶瓷等無機工業(yè)中也可以使用。在不同的行業(yè)中處理不同物料所使用的干燥技術(shù)都遵循一樣的原則。

基于此，可考慮在原有化工實驗室的基礎(chǔ)上，選擇常用的化工單元操作及相應(yīng)的可供教學使用的小型設(shè)備，來建設(shè)以單元操作為核心的小型實物設(shè)備實驗室和基本化工單元仿真軟件相結(jié)合的校內(nèi)認識實習基地，通過認識實習，使學生掌握單元操作的基本規(guī)律、典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)、單元操作設(shè)備選型設(shè)計計算等問題，并對三傳（傳熱、傳質(zhì)、傳動）一反（反應(yīng)工程）的概念和認知進行深化。

（二）生產(chǎn)實習校內(nèi)實習基地建設(shè)

在以單元操作為核心的認識實習基礎(chǔ)上，進一步建設(shè)以完整工藝流程為核心，依托于虛擬仿真軟件的生產(chǎn)實習校內(nèi)基地。2013年，教育部在《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)工作的通知》中指出：虛擬仿真實驗教學是高等教育信息化建設(shè)和實驗教學示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是學科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物[3]。由于現(xiàn)代化學化工行業(yè)以復(fù)雜的設(shè)備和高度密集的聯(lián)合體為基礎(chǔ)，呈現(xiàn)出生產(chǎn)規(guī)模日益增大、投資消耗日益增長、自動化程度日益提高的趨勢，生產(chǎn)過程連續(xù)不可逆，存在高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、有害等高危險性。利用虛擬仿真三維成像技術(shù)可以給學生提供更真實、更先進的模擬企業(yè)場景進行各種操作實驗訓練，為師生提供一個具有過程可重復(fù)性、原料無風險性、實驗成本低等特點的實驗平臺。目前，國內(nèi)已有部分職業(yè)類院校和本科院校建立了仿真實驗室，比如天津大學已建立的仿真實驗室涉及到基本化工單元、化工原理、聚丙烯工藝、常減壓工藝等仿真軟件。南京工業(yè)大學建立了基于基本化工單元、常減壓工藝、合成氨工藝等仿真軟件的仿真實驗室。虛擬仿真實驗教學通過校園網(wǎng)連接到互聯(lián)網(wǎng)上，借助Mobile、Web等信息技術(shù)手段呈現(xiàn)出的高仿真、超時空、多層次、全開放、交互式和合作式等特點，改變了傳統(tǒng)實踐教學模式。

然而，全部基于仿真軟件的實習模式，畢竟和真實的工廠實習還是有一定差異性的。2015年，卡內(nèi)基梅隆大學研究人員公開發(fā)布的研究文章指出，結(jié)合虛擬和現(xiàn)實場景的學習成效是傳統(tǒng)方式的五倍[4]。如果經(jīng)費和場地許可，結(jié)合高校自身學科發(fā)展特色，建立實物與仿真軟件相結(jié)合的“半實物仿真工廠”，將是一個更好的選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢互補。例如，鄭州大學已經(jīng)建立了煤化工仿真工廠，并且已經(jīng)通過驗收?，F(xiàn)實和虛擬的結(jié)合，正成為教育研究者的主題。

四、結(jié)束語

無論是純粹的虛擬仿真實驗體系還是半實物仿真工廠，對解決傳統(tǒng)校外實習模式存在的各種問題以及提升學生的實習效率和效果，都將起到積極的作用?；谕暾に嚵鞒痰奶摂M仿真實驗室和半實物仿真工廠，是未來高校實踐教學改革發(fā)展的一個趨勢，對提升本科生培養(yǎng)質(zhì)量必將起到積極的促進作用。

[1]馮巧，李輝，趙亞奇.工程類本科專業(yè)實習改革與探索[J].化工時刊，2014，28（1）：48-50.

[2]盧琳，李暉.校內(nèi)生產(chǎn)實習基地的實踐探索[J].科學與管理，2013（1）：63-66.

[3]邱會東，王金波，邱奎，等.虛擬仿真實驗室在化工專業(yè)實踐教學中的應(yīng)用[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2015（9）：68-70.

[4]張渝江.虛擬和現(xiàn)實結(jié)合的學習[J].中國信息技術(shù)教育，2015（21）：104-106.

Practice outside the campus plays an important role in undergraduate education.However,with the development and change of the social environment,many problems appeared,such as the more and more difficulties in contact with the practice bases,a serious shortage of funding used for practice,and the poor quality of the practice effect.Under the new situation how to improve the efficiency and effect of thepractice,and to really enhance the cultivation quality is now facing enormous challenge.Virtual simulation laboratory of chemical production process can intuitively present the pipelines,valves,pumps,heat exchangers,reactors and other unit operations,and a whole technological process,which would let the students produce immersive experience.As a result the practice inside the campus would replace the practice outside the campus to a large extent.A new practice mode in which a virtual simulation laboratory or semi-physical virtual simulation on campus would be the main practice ways with the practice outside campus as the supplementary would form.

practice bases;chemistry and chemical engineering;university;virtual simulation

G647

A

2096-000X（2016）24-0063-03

應(yīng)用化學專業(yè)河南省省級綜合改革試點項目（編號：26210026）；河南工業(yè)大學校級實踐教學基地建設(shè)項目（編號：002034）

張霞（1982-），女，內(nèi)蒙古巴彥淖爾人，講師，博士，研究方向：化學電源。

許元棟（1980-），男，河南洛陽人，副教授，博士/碩士生導師，研究方向：化學電源。