覃芳(貴州師范學(xué)院 化學(xué)與材料學(xué)院，貴州 貴陽 550018)

0 引言

復(fù)旦共識、天大行動和北京指南，開拓了工程教育改革新路徑?！靶鹿た啤奔粗溉斯ぶ悄堋⒅悄苤圃?、云計算、虛擬現(xiàn)實等新興專業(yè)，也包括將這些新興技術(shù)用于傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造。未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要素質(zhì)更高的復(fù)合型人才：實踐能力更強、創(chuàng)新能力更強、國際競爭力更強。為適應(yīng)這一形式變化，我校積極參加了旨在為推動高?；ゎ悓I(yè)“新工科”建設(shè)、提高本科化工類專業(yè)核心課程教學(xué)質(zhì)量、提升教育服務(wù)化工行業(yè)發(fā)展能力而舉辦的大學(xué)生化工實驗大賽，并取得了不錯的成績。同時，我校針對《化工原理實驗》課程教學(xué)實際情況，結(jié)合參加化工實驗大賽的經(jīng)驗，充分利用各種資源，采取了相應(yīng)的應(yīng)對措施，以期提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)符合國家需要的人才。

1 教學(xué)中存在的問題

1.1 教學(xué)設(shè)備陳舊

《化工原理實驗》的教學(xué)設(shè)備比較陳舊，實驗裝置簡單，所包含知識點比較少，操作容易，滿足不了“新工科”要求的訓(xùn)練目標(biāo)。

1.2 教學(xué)模式落后

大多數(shù)實驗教學(xué)依然傳統(tǒng)，多事注重實驗結(jié)果，即實驗前，要求學(xué)生預(yù)習(xí)，實驗中，老師先口頭重點講解跟測定裝置相關(guān)的原理，然后演示操作，學(xué)生依葫蘆畫瓢地操作實驗裝置，測定數(shù)據(jù)，完成實驗報告。實驗教學(xué)采用線下教學(xué)的形式。實驗項目多為演示型和驗證型，均是操作型計算。學(xué)生缺乏根據(jù)說明讀圖的能力、根據(jù)問題設(shè)計實驗方案的能力、動手能力的培養(yǎng)。

1.3 安全意識薄弱

比如學(xué)生在實驗前，不習(xí)慣檢查閥門是否處于關(guān)閉狀態(tài)；在CO2吸收實驗開啟氣瓶前，沒有先將流量計開啟一定開度；在傳熱實驗中，光滑管與粗糙管進行支路轉(zhuǎn)換時，先關(guān)閉上一管路的進出口閥，再開啟另一根管路進出口閥；在使用同時需要加熱和冷凝的裝置，先開加熱，后開冷凝；在精餾、吸收、傳熱、流體流動實驗過程中，沒有檢查液位的意識等。

1.4 實驗過程參與程度低

化工原理實驗以小組形式展開，小組分工大體分為操作、測量、數(shù)據(jù)記錄、計算三部分。當(dāng)個成員無法進行全部操作，不利于學(xué)生實驗綜合能力的培養(yǎng)。

1.5 應(yīng)急處理能力不足

比如在精餾或吸收過程中，學(xué)生看到即將出現(xiàn)淹塔或淹塔時，表現(xiàn)出手足無措。

1.6 理論聯(lián)系實際問題處理能力欠缺

化工原理的計算式都是在穩(wěn)態(tài)下推導(dǎo)出來的，在實驗過程中往往不知道怎么判定 “穩(wěn)態(tài)條件”。在進行精餾實驗時，不知道將達到穩(wěn)態(tài)前收集的餾分排除掉。如測定離心泵特性曲線時，采用計算離心泵的揚程He，對各參數(shù)的單位是有要求的：Z、He 的單位為m；壓力P 的單位為Pa，且壓力的形式(絕對壓力或表壓)一致；ρ 的單位為kg/m3，學(xué)生在計算時，容易混亂。又如在恒壓下，用水蒸汽通過裸管傳熱，測定裸管散熱系數(shù)時，在計算熱量時，不知道運用相變熱遠遠大于顯熱，可忽略顯熱的思維；在吸收實驗過程中，CO2最佳用量不知道根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍鈮骸囟?、溶解度進行初步判定。

1.7 經(jīng)濟意識不強

課堂上一再強調(diào)，工業(yè)生產(chǎn)要考慮經(jīng)濟性，即在滿足產(chǎn)品生產(chǎn)要求的前提下，選擇操作費用和設(shè)備費用的最低時的工藝條件。比如在CO2吸收實驗測定時，老師給定一個范圍，多數(shù)學(xué)生習(xí)慣越多越好的選擇，而且在實驗結(jié)束后，不先關(guān)閉CO2鋼瓶閥門，造成浪費。

2 應(yīng)對措施

2.1 更新教學(xué)理念、提高教學(xué)目標(biāo)

新時代、新時期我國對工科人才需求發(fā)生了很大的變化，現(xiàn)時代需要具備實踐能力、動手能力、分析能力、創(chuàng)新能力更強的復(fù)合型人才。因此，在教學(xué)中要轉(zhuǎn)變以前以“教師教、學(xué)生被動學(xué)”為主的模式；要突出學(xué)生的主體、主動地位，更應(yīng)注重學(xué)生的探索與實踐。在實驗項目設(shè)置時，增加設(shè)計型實驗，充分調(diào)動學(xué)生運用知識解決實際問題的能力。比如給定進料熱狀況、操作條件、產(chǎn)品要求，讓學(xué)生自己選擇合適的回流比，培養(yǎng)學(xué)生的經(jīng)濟意識。

2.2 加大實驗投入

參加化工實驗大賽時，接觸到了更新的設(shè)備，裝置更先進。比如流體流動裝置能同時完成離心泵特性曲線、管路特性曲線、光滑直管阻力、粗糙直管阻力、局部阻力等是測定；板式精餾實驗裝置有多塊進料設(shè)計、增加了回流比的設(shè)置；吸收增加了循環(huán)水箱的設(shè)計；還有虛擬仿真試驗，能夠線上模擬實驗操作過程，保證每個學(xué)生都能有操練的機會，盡可能提高學(xué)生對實驗過程的參與程度。

百聞不如一見，課堂多次提醒的知識點，都不如親自體驗過，更讓人印象深刻。學(xué)校高度重視學(xué)生的教育，為了培養(yǎng)更優(yōu)質(zhì)的學(xué)生，購置了一批化工實驗設(shè)備，新建了虛擬仿真實驗室。新的化工實驗設(shè)備，閥門管件增多，能鍛煉學(xué)生具備更高知識基礎(chǔ)和讀圖能力；設(shè)計理念比較先進，比如循環(huán)利用的意識；比如精餾有多塊進料板位置選擇和回流比設(shè)置，可以進行設(shè)計型實驗。虛擬仿真試驗可以對學(xué)生進行專業(yè)的實驗安全教育培訓(xùn)；幫助學(xué)生將自己的設(shè)計方案在盡可能短的時間內(nèi)進行驗證，同時在實戰(zhàn)演練時，降低由于人為操作不當(dāng)引起的儀器損失。

2.3 豐富教學(xué)形式

實驗教學(xué)也可以采用線上線下想結(jié)合的形式。在實驗課程開課前，進入虛擬仿真教學(xué)中的安全教育培訓(xùn)，提高學(xué)生的安全素養(yǎng)；在實驗項目開始前，先利用我校購買的“雨課堂”將針對性問題以問答、選擇題等形式定時推送給學(xué)生，便于學(xué)生溫故知新，學(xué)生也可以將問題推送給老師，進行交流解答；在實驗中，先進行虛擬仿真教學(xué)，學(xué)生可以按照自己的想法進行嘗試實驗，根據(jù)仿真系統(tǒng)的評分界面可以保證每一位同學(xué)都有機會獨立地完成實驗操作、掌握操作要點，然后在實驗室進行實操，用于補充小組實驗由于分工不同帶來的綜合訓(xùn)練不均衡的影響；課后，利用“雨課堂”、QQ 等形式就實驗問題進行探討或反饋。

2.4 更新教學(xué)模式

預(yù)習(xí)階段：借鑒喬納森“翻轉(zhuǎn)式”課堂的原理，將以前的實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)改為實驗方案設(shè)計，即實驗課前，告知學(xué)生實驗裝置圖、原料、以及相應(yīng)參數(shù)、實驗?zāi)康?，讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案、實驗步驟，增加“穩(wěn)態(tài)”條件判定、計算公式單位注釋、CO2用量計算等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、主動思維的過程，充分調(diào)動學(xué)生的能動性，讓實驗變?yōu)橐浴皩W(xué)生為主，教師為輔”的實驗過程。根據(jù)特定實驗裝置設(shè)計實驗操作，促使學(xué)生通過各種途徑如“MOOC 課”、“B 站”、與教師探討等積極學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識；觸發(fā)學(xué)生思考操作蘊含的原理；同時鍛煉了學(xué)生的讀圖能力。實驗過程：采用虛擬仿真與實操相結(jié)合的方式進行實驗教學(xué)，先利用仿真軟件能讓學(xué)生的實驗步驟在短時間內(nèi)得到驗證也可以模擬突發(fā)情況如淹塔，模擬現(xiàn)象產(chǎn)生的條件、處理措施；再進行實操練習(xí)，加深學(xué)生對操作要點記憶和理解，也能減少實驗設(shè)備的損傷。同時，為了培養(yǎng)學(xué)生實驗前檢查管件閥門的意識，可以設(shè)置障礙，在保障安全的前提下，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，既提高學(xué)生開機前必須檢查設(shè)備閥門的意識，也培養(yǎng)學(xué)生分析解決實際問題的能力。

3 結(jié)語

在“新工科”的背景下，《化工原理實驗》作為一門實踐性和工程性極強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，必須進行升級改造；結(jié)合大學(xué)化工實驗大賽參賽經(jīng)驗，為順應(yīng)時代變化，必須更新教學(xué)理念、提高教學(xué)目標(biāo)、加大實驗投入、豐富教學(xué)形式、改革教學(xué)模式，以期達到“新工科”的人才培養(yǎng)目標(biāo)。