新工科背景下化工專業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)模式探索

田春永

摘要：為推動(dòng)新時(shí)期工程教育的改革創(chuàng)新和工程人才的培養(yǎng)，教育部分別在復(fù)旦大學(xué)、天津大學(xué)和北京會(huì)議中心舉辦了三次重要的高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)，重點(diǎn)探討了新工科的含義與本質(zhì)特征、新工科建設(shè)的發(fā)展途徑。三次會(huì)議達(dá)成了多項(xiàng)重要共識(shí)，形成了新工科建設(shè)的行動(dòng)指南，簡(jiǎn)稱“復(fù)旦共識(shí)”，“天大行動(dòng)”和“北京指南”。在新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，傳統(tǒng)化工專業(yè)的培養(yǎng)質(zhì)量與企業(yè)需求出現(xiàn)了一定的差距。特別體現(xiàn)在工程實(shí)踐能力不足和工程創(chuàng)新能力偏弱等方面上。因此，在新工科建設(shè)的大背景下，傳統(tǒng)化工專業(yè)迫切需要進(jìn)一步改革提高質(zhì)量，提出面向新工科的人才培養(yǎng)模式，探索新的教育教學(xué)改革方案。

關(guān)鍵詞：新工科;化學(xué)工程與工藝;實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

“新工科”教育是當(dāng)前高等教育改革的方向，尤其是為地方高校的人才培養(yǎng)和科學(xué)研究提出新的要求。新工科的主要內(nèi)涵是：以需求為導(dǎo)向，開(kāi)放辦學(xué)，培養(yǎng)應(yīng)用型復(fù)合人才，即面向服務(wù)，突出特色，培養(yǎng)出滿足未來(lái)新產(chǎn)業(yè)需要的、有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力、高素質(zhì)的各類交叉復(fù)合型“卓越工程”科技人才。

1改進(jìn)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

針對(duì)化工專業(yè)而言，目前所采用的教材所涉及的內(nèi)容都只針對(duì)分散的知識(shí)點(diǎn)，例如化工原理只是針對(duì)單元操作;化工設(shè)備只是講述單元設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理;化工儀表及自動(dòng)化只涉及儀表知識(shí)簡(jiǎn)介及簡(jiǎn)單的自控原理;化工計(jì)算機(jī)模擬也大多都只是簡(jiǎn)單的流程模擬;而在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中往往遇到的都是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要考慮化工設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，每一節(jié)點(diǎn)上下游之間的銜接以及物料的損耗等因素，這就要求在開(kāi)設(shè)課程時(shí)要注意在教學(xué)后期設(shè)置一些綜合類的課程，例如化工系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)等，化工設(shè)計(jì)綜合性課程的開(kāi)設(shè)，課程內(nèi)容打破目前常規(guī)教材的制約，注重理論與實(shí)踐在符合化工設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上是如何結(jié)合在一起解決實(shí)際問(wèn)題的。銅仁學(xué)院地處武陵山腹地，境內(nèi)有豐富的錳礦資源，針對(duì)錳礦資源的綜合利用開(kāi)發(fā)，化學(xué)工程與工藝專業(yè)在2018級(jí)新生的培養(yǎng)方案中增設(shè)了“化工濕法冶金工程”和“濕化學(xué)粉體制備工程實(shí)踐”課程，課程內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)以從原料到產(chǎn)品為主線，闡述生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)節(jié)點(diǎn)所用到的化學(xué)基本理論、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、化工流程模擬、化工設(shè)備及儀表自控、化工安全與環(huán)保、公用工程等。

2新工科背景下化工專業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)模式

2.1改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是老師在實(shí)驗(yàn)前到實(shí)驗(yàn)室講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理及步驟，隨后學(xué)生即開(kāi)始實(shí)驗(yàn)操作，缺少有效的實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)。實(shí)驗(yàn)前教師講的內(nèi)容過(guò)多，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，學(xué)生容易有倦怠感，且不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高。實(shí)驗(yàn)前教師講的內(nèi)容過(guò)少，實(shí)驗(yàn)原理不易講透，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備不易講清，實(shí)驗(yàn)操作步驟不易講細(xì)，使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前理解不透，實(shí)驗(yàn)過(guò)程是是而非，只能照方抓藥，完全處于一種被動(dòng)接受的狀態(tài)。改變以上問(wèn)題，我們嘗試進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革。我們把整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程分為課前、課中、課后三階段。課前部分教師工作為：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析與設(shè)計(jì)，利用大學(xué)MOOC、學(xué)習(xí)通等教學(xué)平臺(tái)，給學(xué)生推薦或制作合適的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)慕課，制定好自主學(xué)習(xí)思考題目;學(xué)生任務(wù)為先通過(guò)學(xué)習(xí)通接到學(xué)習(xí)任務(wù)，觀看視頻或者PPT，達(dá)到線上課前測(cè)評(píng)要求的分?jǐn)?shù)線（包括實(shí)驗(yàn)安全、實(shí)驗(yàn)理論、實(shí)驗(yàn)操作等內(nèi)容）。課中教師工作為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的組織、指導(dǎo)學(xué)生和解決學(xué)生問(wèn)題、對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作水平現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分;學(xué)生任務(wù)為團(tuán)隊(duì)進(jìn)行分工、合作實(shí)驗(yàn)操作、協(xié)作研究實(shí)驗(yàn)問(wèn)題等。課后，教師工作為評(píng)判實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)做出綜合評(píng)價(jià)和反饋，要求不能簡(jiǎn)單的只打?qū)﹀e(cuò)和成績(jī)，必須將問(wèn)題明確指出;學(xué)生任務(wù)為對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理和分析，總結(jié)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，按照實(shí)驗(yàn)要求提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告或者小組匯報(bào)，對(duì)教師實(shí)驗(yàn)報(bào)告中提出的問(wèn)題和錯(cuò)誤進(jìn)行整理，即“事事有回音”。

2.2構(gòu)建全方位的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地

首先學(xué)生通過(guò)企業(yè)的實(shí)習(xí)，深入理解化工企業(yè)的文化，創(chuàng)業(yè)、發(fā)展與壯大歷史，接受創(chuàng)業(yè)教育;系統(tǒng)了解化工企業(yè)的生產(chǎn)流程、各化工單元設(shè)備與裝置的特點(diǎn)、化工園區(qū)的科學(xué)規(guī)劃等，接受專業(yè)教育、就業(yè)教育、生態(tài)教育。

同時(shí)結(jié)合新鄉(xiāng)市化工、新能源、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)的地方經(jīng)濟(jì)特色，以區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)和就業(yè)需求為導(dǎo)向，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系和合作。與河南心連心化肥有限公司、河南晉開(kāi)化工有限公司、杭州言實(shí)科技有限公司等地方企業(yè)建立聯(lián)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，將企業(yè)實(shí)際操作技術(shù)轉(zhuǎn)變成仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，有機(jī)地將兩者相銜接、融會(huì)貫通，為學(xué)生就業(yè)、創(chuàng)業(yè)構(gòu)筑了實(shí)踐平臺(tái)。通過(guò)校內(nèi)仿真工廠實(shí)習(xí)，學(xué)生在基地進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，熟悉工廠環(huán)境和工藝流程，調(diào)節(jié)流量、壓力、溫度等操作參數(shù)，判別生產(chǎn)問(wèn)題并提出相應(yīng)解決方案，加深對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的理解和認(rèn)識(shí)，從安全培訓(xùn)，到上崗考核，再到實(shí)際操作等學(xué)生都可以自己動(dòng)手嘗試，身臨其境，實(shí)現(xiàn)與就業(yè)的無(wú)縫對(duì)接。此外，學(xué)生還可模擬生產(chǎn)情景，根據(jù)扮演的角色不同，進(jìn)行協(xié)同合作，共同完成生產(chǎn)操作，學(xué)習(xí)事故處理方法，極大地提高了他們的學(xué)習(xí)積極性，從而提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.3化工VR虛擬仿真工廠拓寬工程實(shí)踐教學(xué)思路

在完善理論教學(xué)的同時(shí)，我們擴(kuò)寬了教學(xué)思路，引入計(jì)算機(jī)VR技術(shù)到工程實(shí)踐能力培養(yǎng)中來(lái)，將其作為一種專業(yè)特色的教學(xué)方法?；R虛擬仿真工廠集成了數(shù)字仿真技、多媒體、網(wǎng)絡(luò)、3D和虛擬仿真工廠等技術(shù)。構(gòu)建出一種高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境是一種安全可靠和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的實(shí)訓(xùn)方法。在虛擬環(huán)境中，學(xué)生可以在高?；驑O端的環(huán)境，可逆或不可逆的操作，高成本、高消耗和大型綜合廠區(qū)等情況下開(kāi)展實(shí)訓(xùn)。培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)實(shí)際工廠生產(chǎn)過(guò)程中主要操作參數(shù)的理解與控制，錘煉學(xué)生掌握化工過(guò)程的開(kāi)車、停車、運(yùn)行及事故處理的能力。多年來(lái)，我?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)與廈門(mén)熙寶源化工技術(shù)有限公司合作定期給學(xué)生進(jìn)行化工VR虛擬仿真工廠操作訓(xùn)練。教師通過(guò)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)對(duì)學(xué)生的模擬訓(xùn)練過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程示范，學(xué)生佩戴VR眼鏡進(jìn)入虛擬廠區(qū)裝置進(jìn)行模擬操作，教師通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)看并對(duì)學(xué)生全部模擬訓(xùn)練過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)，最終達(dá)到學(xué)生模擬訓(xùn)練過(guò)程不受時(shí)間地點(diǎn)的限制并充分利用虛擬仿真工廠的裝置提供更多的操作動(dòng)手機(jī)會(huì)，操作簡(jiǎn)單、安全、精確度高。

2.4利用互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，開(kāi)放工程訓(xùn)練平臺(tái)

近年來(lái)，在線課程教育教學(xué)作為一種新的教學(xué)模式得到迅速發(fā)展。對(duì)于化學(xué)工程與工藝專業(yè)的主干課程，我們建設(shè)了“化工原理實(shí)驗(yàn)”、“化工設(shè)計(jì)”、“化工工藝設(shè)計(jì)”、“化工過(guò)程模擬與優(yōu)化（含實(shí)踐）”、“化工生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)”等校級(jí)在線課程。通過(guò)理論研究和具體實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在線課程的建設(shè)，使學(xué)生能夠在教學(xué)活動(dòng)中利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，靈活運(yùn)用時(shí)間。這種教學(xué)改革對(duì)理論和實(shí)踐的結(jié)合起到了很大的促進(jìn)作用。通過(guò)在線課程的建設(shè)，整體形成了教師與學(xué)生互動(dòng)的課堂時(shí)代。

結(jié)束語(yǔ)

工程實(shí)踐教育是工程教育改革中的重要環(huán)節(jié)，面對(duì)化工新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建與之相匹配的實(shí)踐平臺(tái)和實(shí)踐體系是新工科賦予的重要任務(wù)，是化工高等教育“質(zhì)量”革命的必由之路，也是未來(lái)化工專業(yè)教育改革努力的方向。

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（作者身份證號(hào)碼：130203197705100636）