蘇碧云，張新強(qiáng)，賈新剛，宋紹富，黃風(fēng)林，王文珍，冉良濤

(西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西 西安 710065)

西安石油大學(xué)化學(xué)化工實驗教學(xué)中心始建于1958年的“普通化學(xué)實驗室”，先后通過原煤炭部“基礎(chǔ)實驗室達(dá)標(biāo)工程”建設(shè)、“教育部本科教學(xué)合格評估”和“省教委基礎(chǔ)課教學(xué)實驗室”評估，2003年通過實驗室重組和優(yōu)化成立了化學(xué)化工實驗教學(xué)中心，2013年經(jīng)陜西省教育廳批復(fù)(陜教高[2013]29號)設(shè)立省級實驗教學(xué)示范中心。學(xué)校以提升學(xué)生綜合素質(zhì)、實踐技能和創(chuàng)新精神為出發(fā)點[1]，按照“層次有別、配置合理、資源共享”的原則，對生均儀器設(shè)備值、百名學(xué)生儀器臺套數(shù)、實驗開出率等提出指標(biāo)要求，有步驟、分階段地推動省級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)。經(jīng)過建設(shè)，中心現(xiàn)有實驗教學(xué)面積4000 m2，單價1000元以上的各類實驗儀器854臺套，資產(chǎn)總值2520余萬元，設(shè)立有基礎(chǔ)化學(xué)實驗室、化工專業(yè)基礎(chǔ)實驗室、化工模擬與仿真實驗室、化工、能化、應(yīng)化、環(huán)境四大專業(yè)以及普通化學(xué)等8大實驗室。此外，依托本校分析測試中心、低碳能源中心，工程訓(xùn)練中心以及學(xué)院工業(yè)催化、能源化工、油田化學(xué)等科研實驗室，建成堅實的本科生科研訓(xùn)練及工程實踐平臺。實驗教學(xué)中心承擔(dān)著本院4大專業(yè)以及本校石油工程、油氣儲運、資源勘探等32個專業(yè)的化學(xué)化工類實驗課程，同時也是本科畢業(yè)論文及大學(xué)生課外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地、校內(nèi)仿真實習(xí)基地和課外科技活動的重要場所之一[2]。

化學(xué)化工實驗教學(xué)示范中心以培養(yǎng)“寬口徑、厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)、重特色，具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才”為目標(biāo)，樹立“學(xué)生中心，產(chǎn)出導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”的OBE理念[3]，努力探索以基本操作——綜合實驗——探究創(chuàng)新為主線的人才培養(yǎng)模式和課程體系，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識與工程實踐能力[4]。實驗教學(xué)中心作為各類學(xué)科競賽以及科研項目的孵化器取得了良好的成績，近3年來我校學(xué)生在全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽、全國大學(xué)生化工實驗大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、“互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)業(yè)大賽”中獲得國家級和省部級獎項67人次，公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文25篇，獲批發(fā)明專利5項?；瘜W(xué)化工實驗教學(xué)中心以化學(xué)工程與技術(shù)省級重點學(xué)科為依托，將進(jìn)一步突出學(xué)科方向，加強(qiáng)石油石化特色，積極打造實驗教學(xué)中心品牌，將其建設(shè)成為西北地區(qū)具有影響力的示范性實驗教學(xué)中心，為國家、省級一流專業(yè)建設(shè)助力添彩。

1 化學(xué)化工實驗教學(xué)中心建設(shè)舉措

1.1 聚焦學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，優(yōu)化實驗課程體系

根據(jù)《西安石油大學(xué)關(guān)于加強(qiáng)實踐教學(xué)工作的決定》，實踐體系構(gòu)建應(yīng)按照“注重基礎(chǔ)、強(qiáng)化訓(xùn)練、加強(qiáng)綜合、培養(yǎng)能力”的思想，遵循目標(biāo)性、系統(tǒng)化、整體化，以及標(biāo)準(zhǔn)化原則。在上述原則指導(dǎo)下，化學(xué)化工實驗教學(xué)中心提出以下三條原則對原有實驗課程體系不斷優(yōu)化：①聚焦各專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生解決化學(xué)化工領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力為導(dǎo)向，建立理論與實踐并重的實驗課程體系。②按照《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》《化工與制藥類及相關(guān)專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)對實驗課程的要求，遵循認(rèn)知規(guī)律并注重課程間的邏輯關(guān)系，在原有的四大化學(xué)實驗——專業(yè)基礎(chǔ)實驗——專業(yè)實驗的課程體系基礎(chǔ)上，逐步整合優(yōu)化，建立以基本操作——綜合實驗——探究創(chuàng)新為主線的課程體系。③突出我校石油石化為特色的發(fā)展定位，確立基于服務(wù)能源和化工行業(yè)領(lǐng)域、具有石油石化特色的實驗課程體系。例如，為了有效達(dá)成學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，培養(yǎng)學(xué)生工程經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)保等能力和素質(zhì)[5]，對化學(xué)工程與工藝專業(yè)人才培養(yǎng)方案的實驗課程體系進(jìn)行了優(yōu)化，主要包括：為強(qiáng)化畢業(yè)要求4(研究)的支撐力度并提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，《化工專業(yè)基礎(chǔ)實驗》課程增加有機(jī)混和物分子蒸餾演示實驗、洞道干燥速率曲線測定、恒壓過濾仿真實驗、多效蒸發(fā)仿真實驗和萃取仿真實驗；《化工專業(yè)實驗》課程通過增加綜合型實驗“一氧化碳中低溫變換”和探究型實驗“原油及其餾分油的性能評價”，后者讓學(xué)生通過原油實沸點蒸餾及系列窄餾分的性質(zhì)測定規(guī)劃該原油的加工方案，有效提高研究及工程實踐能力。為強(qiáng)化畢業(yè)要求6(工程與社會)的支撐力度，將課程《化工安全與環(huán)?！酚蛇x修課改為必修課，同時在《畢業(yè)設(shè)計(論文)》的教學(xué)大綱中要求學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中增加可行性分析和環(huán)境評價。為幫助學(xué)生對本專業(yè)性質(zhì)的了解，強(qiáng)化學(xué)生工程觀念與“責(zé)任關(guān)懷”意識的培養(yǎng)，增加工程實踐類必修課《專業(yè)認(rèn)知實踐》。同時，為了凸顯我校石油石化特色的發(fā)展定位，在化工專業(yè)實驗課程中增設(shè)了“原油及其餾分油的性能評價”和“石油餾分油催化裂化”實驗項目。

1.2 以專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，建立標(biāo)準(zhǔn)化實驗室

我院“化學(xué)工程與工藝”專業(yè)于2019年6月通過國家工程教育專業(yè)認(rèn)證，全方位引入OBE教育理念并積極落實新版專業(yè)人才培養(yǎng)方案。以此為契機(jī)，化學(xué)化工實驗教學(xué)中心大力改革取得了良好成效。首先，對實驗室面積進(jìn)行擴(kuò)建，建成了3000m2的化學(xué)基礎(chǔ)實驗室、化工專業(yè)實驗室、專業(yè)基礎(chǔ)實驗室以及虛擬仿真實驗室，完全滿足專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對生均實驗面積的要求；其次，購置補(bǔ)充了一批新型化工教學(xué)實驗設(shè)備，達(dá)到了認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對生均實驗設(shè)備臺套數(shù)的要求；另外，對實驗教學(xué)中心進(jìn)行了全面的通排風(fēng)改造，排風(fēng)效果達(dá)到了專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)；此外，按照認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)實驗室安全規(guī)范，對所有實驗室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化改造，安裝了應(yīng)急噴淋裝置、應(yīng)急消防設(shè)施、各類安全標(biāo)識、爐體安全防護(hù)罩等安全設(shè)施。

除過硬件設(shè)施建設(shè)，實驗教學(xué)中心還制定嚴(yán)格的實驗室準(zhǔn)入制度以及廢棄物分類處置規(guī)范。每一學(xué)年組織學(xué)生參加安全培訓(xùn)和實驗室安全知識問答，考核合格之后方能進(jìn)入實驗室。此外，通過定期開展安全消防知識講座、實景消防演練、課前實驗安全教育、“紅十字”急救培訓(xùn)等活動，不斷提高學(xué)生的安全意識，使其將安全規(guī)范入腦入心。從環(huán)保、健康、安全的角度教育學(xué)生隨意處置危險廢棄物可能造成的嚴(yán)重后果，要求學(xué)生在實驗過程中分類收集或妥善處理各類廢棄物，并鼓勵廢物利用的小創(chuàng)意，小發(fā)明。例如硫酸亞鐵銨的合成實驗中獲得的產(chǎn)品可用作開心農(nóng)場的化肥；水的凈化實驗中陰離子交換樹脂通過再生可進(jìn)行反復(fù)利用。通過以上舉措培養(yǎng)學(xué)生的綠色科研意識以及科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灹?xí)慣，為學(xué)生從事化學(xué)化工類職業(yè)習(xí)得良好的職業(yè)素養(yǎng)。

1.3 培育虛擬仿真實驗項目群，打造線上實驗課程教學(xué)平臺

由于線下實驗教學(xué)在時間、空間、設(shè)備、安全性等方面的局限，很多新型實驗技術(shù)和內(nèi)容難以引入到本科實驗教學(xué)中。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真實驗為解決這一難題提供了有效途徑[6]。虛擬仿真不僅突破了實體實驗教學(xué)在課時、場地、試劑藥品、儀器設(shè)備以及實驗溫度、壓力和有毒有害等安全性方面的限制，還實現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實模擬、多媒體交叉、人機(jī)互動的高度融合[7]。特別是新冠疫情期間學(xué)生無法返校進(jìn)行線下實體實驗，遠(yuǎn)程進(jìn)行的虛擬仿真可有效解決實驗教學(xué)的問題。近年來，我院依托化學(xué)化工實驗教學(xué)示范中心積極開發(fā)各類虛擬仿真實驗項目，目前已獲批陜西省化學(xué)及化工虛擬仿真實驗項目2項，校級項目4項，均已應(yīng)用到本科生和研究生教學(xué)當(dāng)中，對實驗教學(xué)的形式拓展、質(zhì)量提升起到了強(qiáng)有力的推動作用。通過虛擬仿真，學(xué)生可以利用人機(jī)互動模式在線自主實驗，突破實驗資源的限制反復(fù)練習(xí)，提高學(xué)習(xí)積極性及自主學(xué)習(xí)能力。虛擬仿真實驗與BB網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺等在線教學(xué)資源相結(jié)合，將進(jìn)一步拓寬知識平臺，提升學(xué)生對實驗的理解和認(rèn)知水平。依托中心已建成的化工類虛擬仿真實驗教學(xué)項目“流體流動綜合測定虛擬仿真實驗教學(xué)平臺”、“催化裂化虛擬仿真實習(xí)教學(xué)項目”以及化學(xué)類虛擬仿真實驗教學(xué)項目“氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀測定有機(jī)混合溶劑”、“基于虛擬仿真技術(shù)的X射線衍射原理及應(yīng)用”，我們擬進(jìn)一步拓展實驗項目系列，培育虛擬仿真實驗項目群，以構(gòu)建“化工原理虛擬仿真實驗教學(xué)平臺”以及“儀器分析虛擬仿真實驗教學(xué)平臺”。在這些教學(xué)平臺上，學(xué)生可以在三維虛擬環(huán)境下熟悉各大型儀器的組成構(gòu)造、工作原理、樣品制備、測定流程、數(shù)據(jù)處理與分析等理論知識和實驗操作。

1.4 參與全國大學(xué)生化工實驗大賽，鍛煉隊伍，檢驗成效

實驗是一門實踐性很強(qiáng)的科目，針對實驗課程鮮明的特點，實驗教學(xué)中心積極改革傳統(tǒng)的考核模式，將單一的唯結(jié)課考試的“終結(jié)評價”改進(jìn)為兼顧學(xué)習(xí)態(tài)度、預(yù)習(xí)、操作、實驗報告、實驗方案設(shè)計等環(huán)節(jié)的“過程性評價”與期末考試等“終結(jié)評價”的“形成性評價”考核機(jī)制，將“以知識為中心”的考核升級為“知識、能力、素質(zhì)”的考核。在諸多考核方式中，實驗大賽作為檢驗學(xué)習(xí)效果的高階手段，能夠很好地檢驗實驗教學(xué)成效和學(xué)生的綜合能力。例如在全國大學(xué)生化工實驗大賽中，學(xué)生要具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和再學(xué)習(xí)能力，能快速熟悉新設(shè)備，摸清實驗流程，發(fā)揮團(tuán)隊智慧又快又好地完成實驗，提交完備規(guī)范的實驗報告。自2017年舉辦首屆全國大學(xué)生化工實驗大賽以來，我校連續(xù)參賽獲得了優(yōu)異成績，并于2019年順利承辦了第三屆全國大學(xué)生化工實驗大賽西北賽區(qū)決賽，我校參賽隊伍獲得特等獎和一等獎，在全國總決賽中與64所獲得區(qū)賽特等獎的高校角逐，獲得了國家一等獎的好成績。通過參加各類賽事很好地鍛煉了隊伍，提升了水平，也檢驗了實驗教學(xué)成效。

2 打造化學(xué)化工實驗教學(xué)中心品牌，助力一流專業(yè)建設(shè)

近五年來，學(xué)校先后投入1500萬元對化學(xué)化工實驗教學(xué)中心持續(xù)建設(shè)，目前中心已建立起系統(tǒng)完善的化學(xué)化工實驗教學(xué)平臺，為本學(xué)院化學(xué)工程與工藝、能源化學(xué)工程、應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境工程專業(yè)以及本校石油工程等專業(yè)的發(fā)展注入巨大活力。特別是對我院化工專業(yè)的發(fā)展起到極大的支撐作用。依托實驗教學(xué)示范中心，該專業(yè)于2013年獲批教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”和陜西省“專業(yè)綜合改革試點”，2017年獲批陜西省“一流專業(yè)”建設(shè)項目，2019年被教育部認(rèn)定為省級“一流專業(yè)”，2019年通過國家工程教育專業(yè)認(rèn)證，2020年獲批第二學(xué)士學(xué)位授權(quán)點?；I(yè)的發(fā)展也在不斷促進(jìn)實驗教學(xué)中心教學(xué)項目和信息化手段的質(zhì)量和水平，使得實驗教學(xué)條件、實驗設(shè)備不斷改善，大學(xué)生科研訓(xùn)練、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目持續(xù)增加，工程實踐能力不斷提高，近三年本專業(yè)一次就業(yè)率穩(wěn)定在95%以上，對吸引優(yōu)秀生源起到了積極的推動作用。

3 結(jié) 語

實驗室是實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的重要場所，實驗教學(xué)示范中心的持續(xù)建設(shè)成為提高高等教育質(zhì)量，促進(jìn)一流專業(yè)和一流學(xué)科建設(shè)的重要組成部分。西安石油大學(xué)化學(xué)化工實驗教學(xué)中心將按照新世紀(jì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)，深化教學(xué)改革，緊密結(jié)合石油石化特色，構(gòu)建特色鮮明的實驗教學(xué)課程體系，探索新的實驗教學(xué)理念、增加與時俱進(jìn)的實驗內(nèi)容，使化學(xué)化工實驗教學(xué)水平和硬件設(shè)施達(dá)到省內(nèi)領(lǐng)先、在西北地區(qū)具有較強(qiáng)輻射作用的示范性實驗教學(xué)基地。