王俊文， 溫亞龍， 郝曉剛， 張忠林， 劉世斌

(太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山西 太原 030024)

0 引言

高等教育的根本任務(wù)是人才培養(yǎng)。目前，高教改革發(fā)展的最核心、最緊迫任務(wù)是提高教學(xué)質(zhì)量[1-2]?！白吭焦こ處熍囵B(yǎng)計(jì)劃”作為國家高教中長期發(fā)展規(guī)劃的工程教育改革，其目的是培養(yǎng)一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的各類工程技術(shù)人才，為我國走新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人力資源強(qiáng)國、提升國家核心競爭力提供堅(jiān)實(shí)的人才支撐和智力保證[3-5]。為切實(shí)推動(dòng)我國卓越工程師的培養(yǎng)，2009年教育部開始實(shí)施第一批高校參與“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)[6-7];同時(shí)也為高校理工類專業(yè)的工程教育指出了改革的方向和人才培養(yǎng)的目標(biāo)[8-11]。作為國家級(jí)特色專業(yè)和山西省品牌專業(yè)，并以化學(xué)工程與技術(shù)一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)為支撐，2010年我?；瘜W(xué)工程與工藝本科專業(yè)開始進(jìn)行首批“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)教育培養(yǎng)。

太原理工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)已經(jīng)過多年的改革和實(shí)踐，特別是山西省“21世紀(jì)初高等教育教學(xué)改革”重點(diǎn)項(xiàng)目——“化工類專業(yè)課程體系中實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的改革和深化”，于2005年初高水平完成(省級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng))，使教學(xué)質(zhì)量得到顯著的提高[12-14];但作為傳統(tǒng)的強(qiáng)勢(shì)工科專業(yè)，仍存在片面追求“高、大、全”，工程培養(yǎng)模式單一、創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足、社會(huì)認(rèn)可度不高等現(xiàn)實(shí)問題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)作為課程體系的重要組成部分，在工科類教學(xué)中的地位非常突出，是學(xué)生工程素質(zhì)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)[15-16]。為此，化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心針對(duì)化工專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃，以人才培養(yǎng)模式為改革重點(diǎn)，以化工類實(shí)驗(yàn)教學(xué)為改革突破口，課程體系構(gòu)建、教學(xué)內(nèi)容、裝置建設(shè)、教學(xué)方法、考核管理等等方面，多環(huán)節(jié)強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，全面提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，促進(jìn)了我校化工本科專業(yè)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃“試點(diǎn)工作的順利實(shí)施。

1 調(diào)整教學(xué)計(jì)劃構(gòu)建化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系

首先轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，擺正實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)教學(xué)體系中應(yīng)有的位置，在化工實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課的基礎(chǔ)上，增加化工創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。提出“分階段、交叉式、階梯化培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力”的教學(xué)模式;系統(tǒng)調(diào)整“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，修正和完善教學(xué)大綱;調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，將化工類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)調(diào)整為5個(gè)階段來完成，即“化學(xué)基礎(chǔ)+技術(shù)基礎(chǔ)+專業(yè)基礎(chǔ)+專業(yè)實(shí)驗(yàn)+創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”5段式實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，如圖1所示，并擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)，除化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)外，其余4個(gè)模塊均為2個(gè)周學(xué)時(shí)。教學(xué)模式上打亂理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的界限，進(jìn)行“交叉式”互動(dòng)教學(xué)模式，根據(jù)學(xué)科內(nèi)容，在理論課堂授課后，及時(shí)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)，切實(shí)做到“學(xué)以致用、理論與實(shí)踐相結(jié)合”，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

圖1 化工“卓越工程師”試點(diǎn)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)示意圖

2 編寫實(shí)驗(yàn)教材，增加化工創(chuàng)新科技實(shí)驗(yàn)

為提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量，針對(duì)新的教學(xué)計(jì)劃，編寫出新的實(shí)驗(yàn)教材——“化工創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。鑒于化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)往往規(guī)模較大，為接近工程實(shí)際的多因子影響過程，在內(nèi)容編排上，按照實(shí)驗(yàn)課教學(xué)大綱的基本要求，針對(duì)學(xué)生普遍存在的實(shí)踐薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行了系統(tǒng)的補(bǔ)充和完善。

2.1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

以化學(xué)工程和化學(xué)工藝兩個(gè)重點(diǎn)學(xué)科為科技創(chuàng)新平臺(tái)，以學(xué)科研究方向?yàn)槟K，將指導(dǎo)教師承擔(dān)的國家、省部級(jí)科研項(xiàng)目內(nèi)容通過簡化整理，編著了化工創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。使學(xué)生不但了解了本專業(yè)科技創(chuàng)新的熱點(diǎn)，而且增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣，極大調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的積極性。

2.2 工程概念和思維

針對(duì)化工生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中的測量技術(shù)問題，增加常用測試儀器的基本原理和使用方法，并適當(dāng)增加誤差分析和數(shù)據(jù)處理內(nèi)容，以強(qiáng)調(diào)工程概念和工程問題的處理方法，引導(dǎo)學(xué)生歸納具有普遍指導(dǎo)意義的基本工程觀點(diǎn)。此工程思維的建立，對(duì)于掌握課程內(nèi)容及畢業(yè)論文環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，有著積極的促進(jìn)作用。

2.3 科研能力培養(yǎng)

以例題和討論題的形式，引導(dǎo)學(xué)生如何運(yùn)用所學(xué)的理論去分析裝置結(jié)構(gòu)以及操作等對(duì)測量結(jié)果的影響，分析和歸納實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過與理論比較，提出自己的見解，分析誤差的性質(zhì)和影響程度。從教學(xué)目標(biāo)上，逐步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和科研能力。

3 改擴(kuò)建實(shí)驗(yàn)裝置，營造工程環(huán)境

物質(zhì)是基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件的好壞，實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生能否進(jìn)行獨(dú)立操作，清楚地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，將直接影響實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量。我校大多實(shí)驗(yàn)裝置為90年代中期產(chǎn)品，已使用15年之久，裝置普遍出現(xiàn)生銹、變形、跑冒滴漏現(xiàn)象，且實(shí)驗(yàn)種類少，測試和控制技術(shù)已大大落后，不能適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)改革的基本要求。

針對(duì)這種困境，實(shí)驗(yàn)中心以“211”工程建設(shè)目標(biāo)為導(dǎo)引，緊抓化學(xué)工程與工藝專業(yè)“卓越工程師”教育培養(yǎng)的契機(jī)，依托一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)，對(duì)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行了重點(diǎn)建設(shè)，通過充分調(diào)研、認(rèn)真論證等形式，以設(shè)計(jì)性和綜合性專業(yè)實(shí)驗(yàn)為導(dǎo)向，自行設(shè)計(jì)和開發(fā)出多套創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)裝置和平臺(tái)，如煤基合成油系列綜合實(shí)驗(yàn)(煤層氣部分氧化制合成氣實(shí)驗(yàn)—合成氣制甲醇實(shí)驗(yàn)—煤基甲醇合成燃料油實(shí)驗(yàn))、焦化粗苯低溫催化加氫精制實(shí)驗(yàn)以及超臨界萃取實(shí)驗(yàn)等，完成實(shí)驗(yàn)裝置的改擴(kuò)建工程，在體現(xiàn)先進(jìn)性與實(shí)用性相統(tǒng)一、可視性與工程性相統(tǒng)一的同時(shí)，營造出工程環(huán)境，突出了煤化工專業(yè)特色，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供硬件基礎(chǔ)。

4 改革教學(xué)方法，實(shí)施多方位教學(xué)

有了實(shí)驗(yàn)裝置及教材的硬件基礎(chǔ)，如不講究教學(xué)方法，尚不能起到預(yù)期的效果。為提高學(xué)生綜合素質(zhì)，需要進(jìn)行軟件建設(shè)，即教學(xué)方法的改革。

4.1 增加實(shí)驗(yàn)課的講授

由系、部選出經(jīng)驗(yàn)豐富的教師，進(jìn)行卓越班的實(shí)驗(yàn)授課。特別是針對(duì)化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)和化工創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，根據(jù)教材內(nèi)容，在講解實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論的同時(shí)，重點(diǎn)講授實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)或開發(fā)的思路等，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行操作工藝的討論。

4.2 多方位預(yù)習(xí)

在實(shí)驗(yàn)講授的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多方位的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，包括裝置現(xiàn)場、實(shí)驗(yàn)仿真、撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告等。

4.3 開放式實(shí)驗(yàn)操作

學(xué)生在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)，主動(dòng)地、有目的地獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。導(dǎo)師采用啟發(fā)式教學(xué)模式，將主要精力放在巡視中，注意每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，及時(shí)提出存在的問題，針對(duì)實(shí)驗(yàn)原始性數(shù)據(jù)，進(jìn)行部分的提問。使學(xué)生不但鞏固理論知識(shí)，且增強(qiáng)其動(dòng)手能力，逐步培養(yǎng)和挖掘出其創(chuàng)新能力。

5 規(guī)范考核標(biāo)準(zhǔn)，綜合評(píng)定成績

為了全面反映卓越班同學(xué)的工程素質(zhì)以及創(chuàng)新能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生上好實(shí)驗(yàn)課的積極性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，采取了分項(xiàng)考核記分的方式，綜合評(píng)定學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)的成績。表1為專業(yè)性實(shí)驗(yàn)的考核內(nèi)容、方法以及比例等。

考核環(huán)節(jié)為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場操作和思考題三部分。對(duì)于設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，特別是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，是工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不看重實(shí)驗(yàn)結(jié)果的好壞，而注重實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與實(shí)驗(yàn)操作，指導(dǎo)教師通過討論和啟發(fā)等多種形式(比如查閱科技文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告等)逐步培養(yǎng)學(xué)生掌握現(xiàn)代科技的能力;并以討論題的形式進(jìn)行書面論述，考察學(xué)生分析和解決問題的能力，初步培養(yǎng)學(xué)生的研發(fā)創(chuàng)新能力。

表1 實(shí)驗(yàn)成績考核項(xiàng)目、方法及比例分?jǐn)?shù)

6 結(jié)語

實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是卓越工程師班培養(yǎng)的核心問題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中遇到的問題較多，著重解決的問題主要有:

(1)5個(gè)分階段實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整和優(yōu)化。比如:化工儀表和自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和化工原理實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，同屬于技術(shù)基礎(chǔ)模塊，部分教學(xué)內(nèi)容有重復(fù)現(xiàn)象，如何相應(yīng)地調(diào)整教學(xué)計(jì)劃和優(yōu)化授課內(nèi)容，以使學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)，且避免教學(xué)學(xué)時(shí)緊張的局面。

(2)改擴(kuò)建實(shí)驗(yàn)裝置是項(xiàng)目順利實(shí)施的關(guān)鍵。硬件的落后，是工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的死結(jié)。我校采取分階段逐步投入專項(xiàng)資金，通過產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，自行研發(fā)專業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置，保證了后續(xù)教學(xué)方法等改革的順利實(shí)施。

通過2年多化工卓越工程師的培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施，我校卓越班同學(xué)的工程素質(zhì)得到大幅度提高，特別是對(duì)化工專業(yè)具有很強(qiáng)的求知欲和上進(jìn)心。

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