化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐與研究

張 翔，孫懷宇，王明艷，孫 威

(沈陽化工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院， 遼寧 沈陽 110142)

2015年10月國(guó)務(wù)院印發(fā)的《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》中將培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才和提升科學(xué)研究水平作為重要建設(shè)任務(wù)，突出人才培養(yǎng)的核心地位,著力培養(yǎng)具有歷史使命感和社會(huì)責(zé)任心、富有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的各類創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型優(yōu)秀人才[1]。加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，大力推進(jìn)個(gè)性化培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)、國(guó)際視野、科學(xué)精神和創(chuàng)業(yè)意識(shí)、創(chuàng)造能力。在高等教育大眾化的背景下，高素質(zhì)應(yīng)用型人才需求增加，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)已成為地方高校人才培養(yǎng)的核心[2]。培養(yǎng)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力，已成為大學(xué)教育的首要任務(wù)、重中之重。實(shí)驗(yàn)室作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的重要基地，是進(jìn)行創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的基本場(chǎng)所。

化工原理實(shí)驗(yàn)是以工業(yè)生產(chǎn)工藝為主線，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的化工專業(yè)基礎(chǔ)課程。結(jié)合我校實(shí)際，通過化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)進(jìn)行了實(shí)踐研究。

1 化工原理實(shí)驗(yàn)課的地位與特點(diǎn)

化工原理實(shí)驗(yàn)在化工及相關(guān)專業(yè)教學(xué)中的地位是不容忽視的，它承擔(dān)著很繁重的任務(wù)，是在學(xué)習(xí)化工專業(yè)基礎(chǔ)課—化工原理課程的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步了解和理解比較典型的已被廣泛應(yīng)用的化工過程與設(shè)備的原理和操作，提供一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)。實(shí)際運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)去解決實(shí)際所遇到的各種問題，學(xué)習(xí)在化工領(lǐng)域內(nèi)如何通過實(shí)驗(yàn)獲得新的知識(shí)和信息，進(jìn)行化工實(shí)驗(yàn)基本技能的訓(xùn)練。學(xué)習(xí)化工實(shí)驗(yàn)的基本方法和測(cè)量技術(shù)，培養(yǎng)從事化工、輕工、環(huán)境工程、制藥工程及生物化工等學(xué)科實(shí)驗(yàn)研究的能力；培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)科學(xué)的思維方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)。即培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神。

化工原理實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)：一是，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性，突出工程概念，要求驗(yàn)證化工原理課程中最基本的理論與培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)研究方法，提高分析問題，解決問題的能力相結(jié)合，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，訓(xùn)練獨(dú)立思考、綜合分析處理問題的能力。傳統(tǒng)的與近代的實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)試手段及數(shù)據(jù)處理技術(shù)相結(jié)合，當(dāng)前的和發(fā)展的相結(jié)合。將完成基本教學(xué)與因材施教、拓寬實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力相結(jié)合，引入化工新技術(shù)與化工行業(yè)熱點(diǎn)研究的內(nèi)容相結(jié)合，以適應(yīng)新形勢(shì)；二是，將能力和素質(zhì)培養(yǎng)貫穿于實(shí)驗(yàn)課的全過程，不附屬于某一門理論課，不以印證和學(xué)好某一門理論課為主要目的，而以培養(yǎng)高等化工科技人才應(yīng)具有的一些能力和素質(zhì)為主要目的，如實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化和分析的能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)工作嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)及良好的習(xí)慣等。

2 完善實(shí)驗(yàn)裝置，培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力

完善的實(shí)驗(yàn)裝置不但為學(xué)生實(shí)驗(yàn)拓展了空間，而且為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了必要的硬件條件。我們的實(shí)驗(yàn)裝置配備不但要適應(yīng)化工及相關(guān)學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的要求，適應(yīng)對(duì)學(xué)生人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，還要緊密結(jié)合現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，采用新技術(shù)，新工藝。我們已經(jīng)逐步淘汰了部分老舊裝置，改造升級(jí)了部分舊裝置，研制引進(jìn)了新的演示型、驗(yàn)證型、研究型、綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)裝置，并將數(shù)據(jù)采集傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)在線采集和處理數(shù)據(jù)技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)中，提高了實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)效率。我們現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置從內(nèi)容上已經(jīng)包涵了化工原理相關(guān)的所有典型的單元操作，從實(shí)驗(yàn)類型上包括了驗(yàn)證型、研究型、綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。

為了使學(xué)生將理論與工程實(shí)際更好地結(jié)合起來，除了到工廠進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)外，還應(yīng)該合理利用校內(nèi)已有的資源，對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，于是我們利用部分老師的科研裝置對(duì)學(xué)生進(jìn)行開放，開設(shè)中試放大實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)，強(qiáng)化學(xué)生從理論、實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn)實(shí)踐性的認(rèn)識(shí)。

3 完善實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)綜合素養(yǎng)

化工類人才的培養(yǎng)應(yīng)本著知識(shí)、技能和素質(zhì)三位一體的人才培養(yǎng)模式的原則來進(jìn)行[3]。從教學(xué)的角度出發(fā)，該模式重視理論教學(xué)的基礎(chǔ)性地位，強(qiáng)調(diào)課程體系的整體優(yōu)化；重視實(shí)踐教學(xué)的載體地位，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)；重視第二課堂教學(xué)的拓展地位，為學(xué)生個(gè)性的發(fā)展和創(chuàng)新精神及專業(yè)綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)提供良好的教學(xué)環(huán)境和多規(guī)格的人才培養(yǎng)模式，適應(yīng)社會(huì)及科學(xué)技術(shù)發(fā)展對(duì)人才的需求。

合理完善的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置將為學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)的培養(yǎng)提供了良好的條件，我們化工原理實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置遵循如下原則：

(1)滿足新世紀(jì)化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程、應(yīng)用化學(xué)、生物工程、制藥工程、安全工程及化工自動(dòng)化、化工過程控制工程等專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)要求及有利于學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)課進(jìn)一步拓寬加深，豐富內(nèi)涵、引入新思想、新技術(shù)，增設(shè)綜合設(shè)計(jì)型和新技術(shù)實(shí)驗(yàn)；

(2)強(qiáng)化CAI化工原理實(shí)驗(yàn)課輔助教學(xué)系統(tǒng)及相關(guān)軟件開發(fā)，并安排學(xué)生在做好相關(guān)實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)上去進(jìn)行實(shí)際操作；

(3)根據(jù)不同專業(yè)的要求，將實(shí)驗(yàn)分為必做和選做。

實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置包括：演示實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，新技術(shù)實(shí)驗(yàn)，計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，中試放大實(shí)驗(yàn)。

4 開展綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)及開放實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的化工原理實(shí)驗(yàn)，很多是局限于驗(yàn)證原理、單純掌握操作技術(shù)以及依附于理論課程進(jìn)行的，這樣的實(shí)驗(yàn)會(huì)給學(xué)生一種錯(cuò)覺，這種單一性、驗(yàn)證性，極不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[4]。我們?yōu)榇诉M(jìn)行了大量考察研究，申請(qǐng)并得到了學(xué)校教改基金的資助，開發(fā)了綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，另外還依托新技術(shù)實(shí)驗(yàn)開展開放實(shí)驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中，重點(diǎn)抓對(duì)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠?xùn)練，發(fā)揮他們?cè)诰C合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和開放實(shí)驗(yàn)中的主體地位，通過啟發(fā)和引導(dǎo)，鍛煉學(xué)生自己動(dòng)腦思考、動(dòng)手操作、動(dòng)筆計(jì)算的邏輯性和獨(dú)立工作能力。這兩種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ酵ㄟ^實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)思路、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理以及觀察問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力的全面訓(xùn)練，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

5 結(jié)語

(1)為了培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，我們?cè)诨ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)上進(jìn)行了改革探索，完善實(shí)驗(yàn)裝置，完善實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置，開展綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和開放型實(shí)驗(yàn)。此外為了適應(yīng)新時(shí)代化工科技發(fā)展的要求，應(yīng)盡快地將化學(xué)、化工知識(shí)與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合起來，我們還在完成單元操作的同時(shí)增設(shè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)過程控制實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容。這種將傳統(tǒng)的在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的“物理”(實(shí)物)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)地結(jié)合(或配合)可以擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間、提高綜合素質(zhì)和工作效率，而且對(duì)提高創(chuàng)造性和動(dòng)手能力都是十分有利的[5]。

(2)我們?cè)诨ぴ韺?shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中圍繞綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)而進(jìn)行的實(shí)踐探索，提高了教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生的綜合能力得到了鍛煉，實(shí)驗(yàn)技能得到了提高，處理問題的綜合能力得以加強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果良好，但是在實(shí)踐中我們也體會(huì)到，這種教育模式的探索對(duì)教師的素質(zhì)和專業(yè)水平也提出了更高的要求，教師的使命感、責(zé)任心、扎實(shí)的基礎(chǔ)理論、開闊的知識(shí)視野，豐富的想象力和創(chuàng)造激情等，都是學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)效果的重要因素[6]。

如何適應(yīng)時(shí)代需求，適應(yīng)現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)全面可持續(xù)發(fā)展的需求，培養(yǎng)出新世紀(jì)高素質(zhì)、厚基礎(chǔ)、創(chuàng)新型的化工及相關(guān)專業(yè)人才，任重道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

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