楊文，馮艷艷，王桂霞

(桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西桂林541006)

化工類專業(yè)實踐教學(xué)模式改革與探索

楊文，馮艷艷，王桂霞

(桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西桂林541006)

實踐教學(xué)是理工類院校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)。目前，傳統(tǒng)的專業(yè)實驗教學(xué)不能有效培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。通過虛擬仿真中心的建設(shè)，依托化工類學(xué)科競賽、科研實踐等對化工類專業(yè)實踐教學(xué)模式進行改革，探索化工類專業(yè)實踐教學(xué)的新手段，為深化實踐教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生實踐能力提供有效途徑。

化工專業(yè)；實踐教學(xué)；實踐能力

化學(xué)工業(yè)一直以來都是國民經(jīng)濟技術(shù)密集型的支柱產(chǎn)業(yè)，與國民經(jīng)濟各領(lǐng)域及人民生活密切相關(guān)。全國各大高校的化學(xué)工程與工藝本科專業(yè)每年都為化學(xué)工業(yè)輸送大量的專業(yè)人才。然而，在化工經(jīng)濟的發(fā)展新形勢下，化學(xué)工業(yè)對化工類專業(yè)技術(shù)人才提出了新的要求，即具有綜合的創(chuàng)新實踐應(yīng)用能力?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)是一門實踐性很強的專業(yè)，其培養(yǎng)方案中實踐教學(xué)在人才培養(yǎng)過程中有著非常重要的作用，尤其是在以培養(yǎng)應(yīng)用型為目標的地方本科院校。實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、增強學(xué)生綜合運用知識等應(yīng)用能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。

目前，化工類專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括專業(yè)實驗和生產(chǎn)實習(xí)兩部分，其目的在于提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)、工程意識和實踐能力。然而，這兩類實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中存在諸多不足。例如在傳統(tǒng)的專業(yè)實驗教學(xué)中，以教師為中心，強調(diào)“教”的作用。教師事先調(diào)試實驗裝置，強調(diào)注意事項，反復(fù)講解實驗步驟，并親自演示。實驗教學(xué)一般開在理論課之后，所得到的實驗結(jié)果主要以驗證理論知識為主，是一種重復(fù)教學(xué)的過程。同時，學(xué)生在實驗過程中缺乏獨立思考，即傳統(tǒng)的專業(yè)實驗教學(xué)不能夠有效培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力?；ゎ悓I(yè)學(xué)生的生產(chǎn)實習(xí)主要是到化工企業(yè)的生產(chǎn)車間進行學(xué)習(xí)，但在此過程中存在以下問題：1.目前，化工企業(yè)生產(chǎn)日趨集中化、自動化和連續(xù)化，裝置復(fù)雜且價格昂貴，學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)現(xiàn)場沒有任何接觸和操作裝置的機會，生產(chǎn)學(xué)習(xí)主要以企業(yè)在職員工的講授為主，未能有效培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實踐能力；2.學(xué)生在化工企業(yè)的生產(chǎn)實習(xí)時間有限，一般只能觀察到設(shè)備正常連續(xù)化運作的生產(chǎn)狀態(tài)，對于化工廠的停車、開車等非穩(wěn)態(tài)過程，學(xué)生往往缺少學(xué)習(xí)機會。因此，對于以實踐為基礎(chǔ)，需要動態(tài)地分析問題和解決問題及強調(diào)動手能力的工科大學(xué)生而言，這種傳統(tǒng)教學(xué)模式存在明顯的不足。同時，大多高校的實踐教學(xué)實踐環(huán)節(jié)過于單一，迫切需要豐富實踐教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能通過多種渠道增強自身的實踐能力。

基于以上化工類專業(yè)在實踐教學(xué)過程中存在的問題，對實踐教學(xué)模式進行改革和探索新的教學(xué)手段對于培養(yǎng)具有實踐應(yīng)用能力的化工類專業(yè)人才具有重要的意義。結(jié)合筆者所在學(xué)校對化工類專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的經(jīng)驗和改革措施，下文主要對化工類專業(yè)實踐教學(xué)模式改革的一些方法和建議。

一、以虛擬仿真中心建設(shè)促進實踐教學(xué)改革

2013年，教育部在《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》中指出要推進建設(shè)一批虛擬仿真實驗教學(xué)中心作為實驗教學(xué)的示范，推動高等學(xué)校實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新，豐富實踐教學(xué)的內(nèi)容和內(nèi)涵，為培養(yǎng)高素質(zhì)具有創(chuàng)新能力和實踐能力的人才創(chuàng)造條件。虛擬仿真教學(xué)平臺作為一種實踐教學(xué)平臺，可對學(xué)生進行系統(tǒng)的、全面的工程實踐訓(xùn)練，著力培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力、專業(yè)設(shè)計能力和科技創(chuàng)新能力，使培養(yǎng)的學(xué)生具備現(xiàn)代化工程師所需的全部素質(zhì)和能力[1]68-69。

桂林理工大學(xué)國家級化學(xué)工程與工藝虛擬仿真中心，搭建兩套實體與虛體相結(jié)合的苯加氫制環(huán)己烷和環(huán)己烷氧化制備環(huán)己酮的工藝裝置。這兩套裝置由中央控制室和仿真工廠組成，其中控制室具有DCS控制軟件，可以對仿真工廠的設(shè)備儀表進行遠程控制和信息收集，而仿真工廠中的設(shè)備是真實化工廠按一定比例縮小，采用真實儀表和閥門。通過中央控制室和仿真工廠的硬件和軟件聯(lián)合操控，可以為學(xué)生提供化工廠停車和開車培訓(xùn)，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生將理論知識應(yīng)用到實際中的能力，同時增強學(xué)生的動手能力和操控能力來達到實踐教學(xué)的目的。虛擬仿真教學(xué)中心的建設(shè)，豐富了實踐教學(xué)資源，強化了對學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)，提高了應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。因此，虛擬仿真中心具有以下三個方面的特色：一是化學(xué)工程技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，虛擬仿真與實物仿真相結(jié)合，創(chuàng)新實踐教學(xué)模式，提升實踐教學(xué)水平；二是實訓(xùn)實習(xí)教學(xué)模式解決了學(xué)生在化工企業(yè)實習(xí)中化工現(xiàn)場動手操作難的問題，增強了學(xué)生的動手操作能力，能夠保障學(xué)生入職后快速地進入崗位角色；三是軟件可以通過網(wǎng)絡(luò)運行，使實訓(xùn)實習(xí)教學(xué)不受空間和時間的限制，學(xué)生在學(xué)校可以隨時進行專業(yè)實訓(xùn)、實習(xí)的學(xué)習(xí)，提高了虛擬仿真中心的利用率，降低了實踐教學(xué)的運作成本。依托國家推進虛擬仿真建設(shè)的政策，積極有效地建設(shè)化工類虛擬仿真中心充實了本科實踐教學(xué)的內(nèi)容。將化工廠搬進高校，使得學(xué)生在高校內(nèi)就有對化工廠身臨其境的感受，增加學(xué)生自身對化工企業(yè)的認識。因此，依托化工虛擬仿真中心的建設(shè)是對化工類專業(yè)進行實踐性改革一種有效的方法。然而，仿真中心的建設(shè)需要投入大量的財力，各高校院系需根據(jù)自身實力和相應(yīng)學(xué)生的數(shù)量選擇不同建設(shè)規(guī)模，不應(yīng)盲目跟從。

二、以學(xué)科競賽促進實踐教學(xué)改革

大多數(shù)本科生有一個普遍的觀念和認識，即課本理論知識的“無用論”，普遍感覺所學(xué)知識很難在今后的工作中得到應(yīng)用。而平時學(xué)習(xí)的知識只是為了應(yīng)付期末考試，能達到及格即可。部分學(xué)生為了考研究生，最后一年的時間內(nèi)突擊大量的課本知識?？佳羞^后，這些機械記憶的理論和專業(yè)知識在一個月內(nèi)會被遺忘干凈。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，原因主要在于理論和實踐沒有得到相應(yīng)的融合，理論和實踐沒有有效的對接?；ゎ悓W(xué)科競賽是幫助學(xué)生理論和實際有效結(jié)合的平臺。在化工學(xué)科競賽中，本科生不僅會將所學(xué)的專業(yè)知識應(yīng)用到實際中，而且會根據(jù)競賽所需的專業(yè)理論知識進行自我學(xué)習(xí)和完善。在競賽中由于對所學(xué)知識的應(yīng)用，加深了學(xué)生對所學(xué)專業(yè)理論知識的理解。而且化工類學(xué)科競賽有助于提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。以學(xué)科競賽為依托，將學(xué)科競賽與實踐教學(xué)充分融合，設(shè)計一系列創(chuàng)新化工設(shè)計項目，并將其貫穿于日常的化工專業(yè)課中，有利于培養(yǎng)理論功底深厚且應(yīng)用實踐能力強的化工人才。

由中國化工學(xué)會、教育部化學(xué)工程與工藝教學(xué)指導(dǎo)分委會舉辦的全國大學(xué)生“化工設(shè)計競賽”是全國規(guī)模最大、級別最高的大學(xué)生化工設(shè)計競賽，競賽自2007年舉辦首屆以來，已經(jīng)成功舉辦八屆[2]281-283。競賽主要從化工項目的可行性研究、工藝流程、過程模擬與優(yōu)化、設(shè)備設(shè)計、自動化控制、工廠總圖與平面布局、經(jīng)濟分析與評價、環(huán)境、安全、土建等方面考察學(xué)生的化工設(shè)計能力。學(xué)校根據(jù)化工設(shè)計大賽的需求，為化工類本科生開設(shè)了相應(yīng)的專業(yè)課程，例如，3DMax、Aspen plus、AutoCAD等設(shè)計軟件的課程。通過比賽提高學(xué)生的工程實踐能力、工藝設(shè)計理念、創(chuàng)新思維能力和團隊協(xié)作能力[3]28-31。2011年學(xué)校組織學(xué)生首次參加比賽但未能進入決賽，賽后通過向其他高校老師及同學(xué)交流學(xué)習(xí)，并組織學(xué)生到比賽現(xiàn)場觀摩，以提高學(xué)生的化工設(shè)計能力。2013年至2015年，連續(xù)3年進入決賽，并取得了可喜的成績（2013年全國一等獎1項，2014全國二等獎3項，2015年全國二等獎1項、全國三等獎3項）。通過組織學(xué)生備賽、參加比賽及賽后總結(jié)，筆者發(fā)現(xiàn)“化工設(shè)計競賽”作為第二課堂對提高化工專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)、專業(yè)知識的拓寬、工程實踐能力的增強、卓越工程師的培養(yǎng)和創(chuàng)新、實踐教學(xué)改革等多方面具有促進作用。依托化工學(xué)科競賽對實踐教學(xué)進行改革，使得教學(xué)目標更加清晰，教學(xué)目的更加明確，教學(xué)任務(wù)更加具體，階段性任務(wù)更加明朗。同時，學(xué)生學(xué)習(xí)有了階段性目標，有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

三、以科研實踐促進創(chuàng)新實踐教學(xué)

高校既作為教學(xué)單位，又是國家重要的科研單位，具有較強的科研能力和科研條件。在過去的培養(yǎng)模式中，科研能力的培養(yǎng)只針對研究生，而本科生只有在最后一個學(xué)期需要做本科畢業(yè)設(shè)計時，才能進入實驗室從事一些簡單的科研工作。由于時間短，本科生的實驗動手能力和科研實踐能力未能得到有效地培養(yǎng)，并且大多數(shù)情況是在幫助碩士生和博士生做一些已經(jīng)設(shè)計和部分內(nèi)容已經(jīng)開展的實驗。本科生未能從查閱文獻做起，通過設(shè)計實驗方案后開展實驗，最后進行可發(fā)表論文的撰寫。良好的科研實踐能力為本科生畢業(yè)后從事更高層次工作奠定基礎(chǔ)，增加本科生工作的自信心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和敢于探索未知世界的能力，為國家儲備創(chuàng)新性人才。因此，高校的科研條件為本科實踐創(chuàng)新教學(xué)服務(wù)是實踐教學(xué)改革的另一有效方向。

科研實踐就是讓大學(xué)生參與科學(xué)研究的整個過程，明確科學(xué)研究的基本要求，掌握科學(xué)研究的基本方法，運用所學(xué)知識來發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，提高大學(xué)生綜合能力的實踐活動[4]97-100,[5]440-442。通過科研實踐可以培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力。目前，推進本科生參與科學(xué)研究是理工科大學(xué)人才培養(yǎng)改革的重要舉措。桂林理工大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目為本科學(xué)生提供了參與科研條件和經(jīng)費。該項目以3至5位學(xué)生為一組，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，通過查閱文獻撰寫大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目申請書。根據(jù)項目內(nèi)容，指導(dǎo)教師實驗室為本科學(xué)生開放實驗設(shè)施，為學(xué)生自主設(shè)計、獨立實施提供條件。科研實踐增強學(xué)生的團隊意識，提升發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，更提高大學(xué)生綜合實踐能力。同時，桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院為化工卓越班同學(xué)配置一對一制的指導(dǎo)教師，學(xué)生可以從本科一年級進入指導(dǎo)老師的實驗室從事科研實踐活動，將理論聯(lián)系實際的同時提升自身分析問題、解決問題和實踐應(yīng)用的能力。在科研實踐教學(xué)中，讓學(xué)生能加深對課堂所學(xué)理論知識的理解和記憶，使其更加深刻地認識到理論知識是有用的，而不是空洞無用的，同時培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。因此，科研實踐是本科生創(chuàng)新實踐教學(xué)的新途徑。

結(jié)語

實踐教學(xué)是理工類院校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)。針對目前化工類專業(yè)實踐教學(xué)中存在的問題進行實踐教學(xué)改革，可從多個途徑培養(yǎng)學(xué)生理論知識與實際生產(chǎn)相結(jié)合的應(yīng)用能力，最終為化工類企業(yè)提供高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

[1]邱會東，王金波，邱奎，等．虛擬仿真實驗室在化工專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用[J]．重慶科技學(xué)院學(xué)報，2015（9）.

[2]付玲，張敬芝，王傳申．全國化工設(shè)計大賽對《化工過程設(shè)計》課程教學(xué)的啟發(fā)[J]．化學(xué)工程與裝備，2015（10）.

[3]靳治良，楊晉，朱桂華，等．“中國石化一三井化學(xué)杯”大學(xué)生化工設(shè)計競賽模式在我?；ぴO(shè)計課程教學(xué)改革中的借鑒與實踐[J]．化工高等教育，2013（03）.

[4]吳金星，王曉，王保東，等．教師科研項目是強化實踐教學(xué)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的良好平臺[J]．大學(xué)教育，2014（01）.

[5]貴金，王文慶，周有．科研與實踐教學(xué)的互動實施[J]．實驗室研究與探索，2013（11）.

責(zé)任編輯：李凡生

Reform and Exploration of Practice Teaching Mode of Chemical Engineering Major

YANG Wen,FENG Yan-yan,WANG Gui-xia
(College of Chemistry and Bioengineering,Guilin University of Technology,Guilin,541006)

Practice teaching is an important part of training high-quality applied talents in technical colleges.In view of the present problems existing in the practice teaching,the practice teaching mode is reformed via the construction of virtual simulation center,the chemical course contests and the scientific research practice,in order to explore new methods in the practice teaching on the specialty of chemical engineering and provide effective way for deepening the practice teaching quality and cultivating students'practical ability.

chemical engineering major,practice teaching,practical ability

G642

A

1674-8891（2016）03-0095-03

2016-04-15

基于廣西石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的化學(xué)工程與工藝專業(yè)實踐教學(xué)體系研究與實踐（編號：2015JGZ129）。

楊文（1984—），男，廣西桂林人，桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院講師，博士，主要從事超級電容器的研究工作。