化工原理實驗平臺的深化改革與創(chuàng)新管理

王理霞 趙 靜

(揚州大學 化學化工學院，江蘇 揚州 225002)

化工原理是化工及相關專業(yè)的核心基礎課程，在課程體系中占有非常重要的地位。化工原理實驗教學與化工原理理論教學相輔相成，二者的有效結合，可以加深和優(yōu)化學生對課堂所學知識的理解，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的工程思維和整體工程概念，有助于培養(yǎng)高素質的化工專業(yè)人才[1]。實驗操作不僅可以鍛煉學生的動手能力觀察能力，使學生更好地理解理論知識，還可以豐富理論知識的體系構架，激發(fā)學生的探究精神和創(chuàng)新思維[2-4]。實驗室各方面條件的優(yōu)劣直接影響實驗的教學效果。近年來，為了適應教學和科研等方面的新要求和新變化，強化實驗教學在學生培養(yǎng)體系中的重要角色，在各級領導和相關部門的關心和支持下，我院對化工原理實驗室進行了重點規(guī)劃和改造，并優(yōu)化了實驗管理模式。通過這些努力，我們?yōu)閷W生提供了更好的實驗環(huán)境和實驗平臺，提高了實驗平臺的運行效率，更好地發(fā)揮了化工原理實驗教學在化工類專業(yè)學生培養(yǎng)中的重要作用，構建了滿足教學、科研和服務一體化的規(guī)?；瘜嶒炂脚_。

1 實驗室環(huán)境的改革

化工原理實驗室在我校老化學館一樓，長期地面潮濕，墻體已經出現大片脫落，地面部分龜裂，而且室內鋪設的下水道不平整，造成堵塞不通水，蓋板甚至有嚴重損壞，同學稍不注意，就會有腳卡住的危險。實驗設備的管道鋪設，電線鋪設都暴露在外面，管道老化銹蝕，水質長期渾濁，而且電線已使用20年，存在漏電的風險，必須更換。這種情況，不僅影響實驗室美觀，還嚴重影響教學安全。此外，原有實驗室空間布局不合理，導致老師進行實驗教學時，現場人員擁擠，展示效果不佳?？傊?，多年的運行和使用之后，老的化工原理實驗室已經積累了很多問題，亟待解決。因此，學校將化工原理實驗室的改造工作列為重點立項項目，給予了大力支持。

實驗室經過環(huán)境改造，將室內所有管道更換為PP塑料管，水質不再渾濁，有益于設備的維護，使設備儀表數據更為準確。實驗室墻壁經過做防水，貼瓷磚，干凈整潔，減少設備以及地面灰塵的堆積，有益于實驗室衛(wèi)生的打掃。地面重新做了地膠或瓷磚的鋪設，下水道做了整改，電線也做了重新鋪設，以便于新設備的供電、上下水需求，同時使實驗室更加美觀。另外，在每個實驗室都安裝了多媒體設備，便于老師更好地進行教學展示，提升了教學效果。以其中一個實驗室為例，圖1是原有的陰暗陳舊的實驗室，圖2展示了改造后的干凈整潔的實驗室。經過環(huán)境改造和設備更新以及安全化管理，實驗環(huán)境得到了極大的改善，提高了學生參與實驗學習的積極性，促進了學生的學習效果。

圖1 原有的實驗室

圖2 改造后的實驗室

2 實驗裝置的改革

我院化工原理實驗室重建于上世紀90年代，當時實驗室條件有限，經費不足，教師人員配備不足，老師們根據當時的化工原理設備，自己設計、焊接組裝和調試。教學實驗設備的數據采集和分析較繁瑣，改變實驗條件的探索性研究實驗教學不便于開展，更無法有效開展相關科學研究和社會服務工作。加之多年使用后，設備腐蝕生銹嚴重，維護困難，采集數據不準確，影響教學質量。而且部分設備由于運轉不靈，導致可用設備不足，不能夠充分保證學生的操作機會。

為了提升實驗裝置的現代化水平，適應新工科的發(fā)展和建設需要，對實驗設備進行了大規(guī)模更新。新的教學設備采用智能儀表，將數據直接傳輸到電腦，不僅如此，設備還具有DCS端口，模擬工廠實訓，可以讓學生直接在電腦上操作，改變實驗條件，對設備運行狀態(tài)進行管理、探索，研究實驗條件對物料結果及設備性能的影響，完全可以實現教學、科研和實習訓練。另外，為了讓學生更好地認識化工原理所講解的管件、閥門、儀表和填料等，我們盡量選用不同的部件如：流量計有渦輪流量計、轉子流量計、孔板流量計、壓差流量計等，閥門有電磁閥、蝶閥、球閥、閘閥等；泵也有不同選擇，如低位離心泵、潛水泵等?；ぴ韺嶒瀱卧僮髦饕婕傲黧w流動特性、離心泵特性、物料干燥、物料過濾、二氧化碳吸收、乙醇-水體系精餾、換熱等。這些改革措施的實施，可以盡可能做到讓同學們更好地了解理論課中所講的各種單元操作及工程部件，有助于促進實驗教學由單純的實驗報告考核轉向過程考核和全面考核，鞏固課堂學習成果，激發(fā)學生的學習興趣和求知欲。

新的實驗數據處理系統(tǒng)，不僅可以完全實現數據的自動采集，更可以對數據進行計算并繪制曲線。因此實驗過程中就能判斷實驗數據可用性，以便指導學生是否需要重新進行實驗操作，最終得到可信的實驗數據。這對于驗證性實驗來說非常有效，很好地提高了教學質量。另外，數據處理系統(tǒng)還可以計算本次實驗的能耗，如用水量、用電量，可以更好更直觀地與化工生產實際情況相結合，讓學生初步建立工程意識，提升學生參與實驗的主觀能動性。

另外，新的實驗設備安裝有模擬工廠裝置的報警器件，如果實驗過程中出錯或某些參數超過了實驗裝置的額定參數，報警器就會立刻報警，以便及時改變實驗操作，養(yǎng)成良好的實驗習慣，增強學生的化工安全意識。因此，可以很好地將計算機仿真教學與實際操作演習相結合。

3 實驗室的管理

為了營造良好的實驗環(huán)境，保證實驗裝置的正常有序運行，行之有效的實驗室管理工作是非常必要的，其中涉及多方面的考慮，是一項系統(tǒng)工程。為此，我們在原有的管理機制上，提高認識，更新觀念，進行了積極的探索，促進實驗室管理工作更加規(guī)范、合理、科學和高效。

3.1 安全管理

實驗室安全最重要，因此平時一定要做好安全管理[5]。水、電、氣、窗，鎖門前一定認真檢查，將其關閉。實驗室內所有的氣體鋼瓶、安全閥、報警裝置等都會定期檢查。遇到漏電、漏水、裝置損壞等情況，及時維修和更換，以防釀成安全事故。

3.2 衛(wèi)生管理

實驗室衛(wèi)生清潔可以給老師和學生營造舒適的教學氛圍，因此必須保證實驗室整潔清爽。實驗教學開始前，必須將教室認真檢查打掃，擦去灰塵，擦干地面；實驗結束后及時將教學器具擺放好，將學生丟棄的作業(yè)紙等打掃干凈。同時，每學期的開學和結束，實驗室必須進行一次徹底大掃除，將實驗室內所有的設備、桌椅、地面、墻壁、玻璃等擦洗干凈，并用空調通風，保持室內干燥。

3.3 設備管理

設備是實驗室教學的核心，保證設備正常運轉，維護教學秩序和教學質量，是設備管理的宗旨。因此，使用設備時要記錄設備運行情況，包括運行時間，實驗參數、實驗是否正常以及實驗中出現的設備故障，據此我們將對設備進行維護、檢修和更換零部件。

3.4 提升實驗平臺的運行效率

更新后的實驗設備的各項功能大為增強，具有很好的進行科研的條件。相關專業(yè)教師在做好登記備案、獲得審批和保證安全的前提下，可帶領研究生和本科生利用實驗室現有設備進行科學研究，助力于培養(yǎng)高素質和有創(chuàng)造性的化工專門人才。此外，目前實驗室也在積極準備開展相關實驗類競賽，進一步提升實驗教學水平。這些措施的實施，讓實驗室不僅僅作為實驗的教學場所，更是科研場所和訓練場所，充分發(fā)揮學生的主體作用，從而可以大幅度提升實驗室的運行效率和實驗資源的利用水平，強化實驗室的對外開放服務意識，進而打造開放性的實驗共享平臺。

4 結語

化工原理實驗作為工科等相關專業(yè)的實操性核心實驗，一直是我院關心的教學課程。我們在化工原理實驗教學平臺的深化改革與創(chuàng)新管理方面進行了積極的探索并付諸實踐，積累了大量的實驗室建設與管理經驗。實驗教學不僅是結合理論知識、鞏固理論知識的教學，更重要的是要順應時代需求、工廠需求、科研需求，使其成為培養(yǎng)學生科研思維、工程思維的學校性實訓基地。我院通過化工原理實驗教學平臺的改革，數據的自動化采集和管理，操作參數的電腦平臺顯示和控制，規(guī)范的實驗室管理，實現了教學質量和教學安全的雙層保障，為我?；I(yè)建設和學科發(fā)展做出了重大貢獻。