新時代背景下化工實驗實踐教學(xué)體系的構(gòu)建

趙揚 何璐紅

摘要：在“新工科”建設(shè)、“工程教育專業(yè)認(rèn)證“”等時代背景下，本文探討了通過研制新型化工實驗實踐裝置助力于“線上線下”、“虛實結(jié)合、互為促進(jìn)”的化工實驗實踐教學(xué)體系的構(gòu)建;從而培養(yǎng)具有較強化工行業(yè)背景知識、工程實踐能力、滿足行業(yè)發(fā)展需求的“新工科”人才。

關(guān)鍵詞：新工科;實驗教學(xué);實踐教學(xué);實驗實踐裝置;教學(xué)模式

中圖分類號：G642.3? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）41-0276-02

一、新時代背景下對化工實驗實踐教育的要求

國家實施“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”、“中國制造2025”等重大戰(zhàn)略背景下，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速進(jìn)行，新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)不斷出現(xiàn)，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，化工行業(yè)也迎來新的發(fā)展機遇，需要大量具有較強化工行業(yè)背景知識、工程實踐能力、滿足行業(yè)發(fā)展需求的“新工科”人才支撐行業(yè)的發(fā)展[1，2]。

化工行業(yè)和社會發(fā)展對人才的創(chuàng)新能力、應(yīng)用能力和實際工程能力提出了更高的要求。為培養(yǎng)“新工科”人才，要把產(chǎn)業(yè)對人才的能力需求融入化工實驗實踐教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，將產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的新發(fā)展、行業(yè)對職業(yè)素養(yǎng)的新要求引入化工實驗實踐教學(xué)過程，最終構(gòu)建新時代背景下化工實驗實踐教學(xué)體系[3]。

二、新時代背景下化工實踐教學(xué)的五個改變

（一）學(xué)習(xí)目的改變

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證與“新工科”建設(shè)的要求，教育目標(biāo)的定位要求學(xué)生具有解決不同實際問題的能力。因此，化工實驗實踐教育目標(biāo)是學(xué)生面對復(fù)雜工程問題運用化學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)知識和工程技術(shù)，在“HSE”、“責(zé)任關(guān)懷”等相關(guān)要求的前提下設(shè)計化工系統(tǒng)、單元或工藝流程，并且重視工程技能的提升及職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成[4]。

（二）學(xué)習(xí)內(nèi)容改變

傳統(tǒng)化工實驗教學(xué)僅僅作為化工理論教學(xué)的補充，難以對接新興產(chǎn)業(yè)所需要的新知識、新技術(shù);在“新工科”建設(shè)背景下，化工實驗也要以化工技術(shù)發(fā)展為導(dǎo)向更新教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)化工仿真、化工實驗和化工實踐為主要組成的化工類專業(yè)實踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的化工思維、化工技能和化工素養(yǎng)，從而使學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，具備適應(yīng)化工發(fā)展的能力。

（三）教學(xué)方式改變

在傳統(tǒng)的化工實驗教學(xué)中，學(xué)生對特定的實驗項目、特定現(xiàn)象或結(jié)論進(jìn)行驗證。實驗?zāi)康膯我弧⑦^程枯燥，學(xué)生被動地完成教學(xué)任務(wù)，缺乏實踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)[2]。在新時代背景下，提倡變“結(jié)果驗證”為“興趣激發(fā)”，在教學(xué)過程中增加了實驗裝置的自我組裝，管路的自我選擇、方案的自我制定等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了“玩中做”、“做中學(xué)”、“學(xué)中玩”。

（四）學(xué)習(xí)情境改變

近年來，雖然很多高校建設(shè)了一批化工實驗室，增加了較多種類的化工實驗裝置，但是這些實驗裝置與化工工程實際相差較遠(yuǎn)，仍然缺乏對接化工崗位需求的真實性[5]。新時代提倡變化工實驗的“裝置操作”為“情境再現(xiàn)”，通過3D仿真演示和“生產(chǎn)線”模擬，實現(xiàn)行業(yè)企業(yè)工作場景的虛實結(jié)合，從而實現(xiàn)“沉浸式”學(xué)習(xí)。

（五）學(xué)習(xí)內(nèi)涵改變

新時代需要的新型人才既要有化工相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)知識和溝通表達(dá)能力，又能發(fā)揮團隊合作精神;既要有良好的職業(yè)情操、社會責(zé)任感，又要在工程實踐中遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范。因此，提倡變“單一操作”為“團隊協(xié)作”，在實驗過程中，角色分工、協(xié)作一致，完成實驗教學(xué)任務(wù)，樹立工程理念、積累工程素養(yǎng)[6]。

三、化工實踐教學(xué)模式的探索

（一）構(gòu)建“線上線下”、“虛實結(jié)合”化工實踐教學(xué)體系

依托互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，通過構(gòu)建化工實踐教學(xué)平臺，將線上虛擬學(xué)習(xí)與線下實際操作有效融合，完成實驗項目的知識講授、操作訓(xùn)練和實驗考試三個環(huán)節(jié)（教學(xué)體系見圖1）。通過線上、線下的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練與考試等環(huán)節(jié)，把所取得的成績匯總到化工實驗實踐平臺即為該實驗項目的總成績，實現(xiàn)了“線上線下”、“虛實結(jié)合的”化工實踐教學(xué)體系。

（二）發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+化工實驗”，突出以學(xué)生為主體的自學(xué)能力

通過線上“互聯(lián)網(wǎng)+化工實驗”的實驗平臺，實現(xiàn)教學(xué)資源的發(fā)布與接收、實驗裝置的認(rèn)知與操作、課前預(yù)習(xí)與課后評價、學(xué)習(xí)成效評價等教學(xué)功能。其中，實驗裝置的認(rèn)知與操作通過“學(xué)習(xí)交互系統(tǒng)”完成，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)實驗室漫步、裝置的認(rèn)知、模擬操作、考試測驗等環(huán)節(jié)。[7]

（三）發(fā)揮“化工實驗實踐平臺”，突出以行業(yè)崗位需求的技能提升

通過建設(shè)系列化的化工實驗裝置和化工實踐裝置等，形成項目廣度和難度梯度，從而形成化工實驗實踐平臺。在該平臺上，學(xué)生通過線上獲得的“授權(quán)碼”取得實驗室進(jìn)門、學(xué)習(xí)的資格。在實驗室內(nèi)，學(xué)生帶著問題、思考進(jìn)行操作，知道實驗項目的觀察點是什么、難點是什么、體會是什么[8]。學(xué)生通過掃描二維碼彈出的教學(xué)資源實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，實現(xiàn)“哪里不會點哪里”;在實驗操作過程中，學(xué)生可以選擇“引導(dǎo)式”或“過關(guān)式”學(xué)習(xí)模式，控制系統(tǒng)選擇是否給出步驟引導(dǎo)，同時進(jìn)行評判。在考試環(huán)節(jié)，控制系統(tǒng)會自動彈出相應(yīng)理論知識點的考題，實現(xiàn)“操作質(zhì)量”與“操作與知識點”的同步測試。

（四）拓展實驗教學(xué)內(nèi)涵，突出學(xué)生綜合素質(zhì)的積累

實訓(xùn)過程中融入更多工程要素，讓學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康睦L制相關(guān)工藝流程圖，實驗前進(jìn)行實驗的成本核算與成本控制，實驗過程中對產(chǎn)生異常現(xiàn)象進(jìn)行辨別與處理，根據(jù)產(chǎn)品需求對生產(chǎn)線裝置的流程進(jìn)行重新設(shè)計、搭建等。通過“以學(xué)生為中心”的自主學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，將“新工科”對應(yīng)的教學(xué)、教育理念承載在化工實驗實踐中，將崗位責(zé)任、崗位意識、質(zhì)量觀念灌輸其中，經(jīng)過日積月累，自然而然地實現(xiàn)技能提升，達(dá)到溶于心、畫于型的目的。

四、結(jié)束語

“授人以魚”不如“授人以漁”，在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，化工實驗實踐教育要以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向[9]，以能力提升為基礎(chǔ)，以職業(yè)素養(yǎng)的積累為核心，通過“線上線下”、“虛實結(jié)合、互為促進(jìn)”的化工實驗實踐教學(xué)體系的構(gòu)建，建立從理論知識學(xué)習(xí)、虛擬仿真預(yù)習(xí)、真實裝置操作、工程能力拓展到職業(yè)素養(yǎng)積累的教學(xué)鏈條，從而培養(yǎng)具有較強化工行業(yè)背景知識、工程實踐能力、滿足行業(yè)發(fā)展需求的“新工科”人才。

參考文獻(xiàn)：

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