張寧　張燕紅　李瓊

［摘 要］專業(yè)實(shí)驗(yàn)是能源化工專業(yè)一門重要的實(shí)踐性課程，但教師在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，課程往往存在實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率低、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果把控不好、實(shí)驗(yàn)安全操作考核欠缺、實(shí)驗(yàn)運(yùn)行條件設(shè)置不靈活、實(shí)驗(yàn)成績評定標(biāo)準(zhǔn)不完善等問題。為此，課程組開發(fā)了基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)軟件，幫助學(xué)生有重點(diǎn)地進(jìn)行課前預(yù)習(xí)并檢查其效果，同時(shí)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)成績評分細(xì)則。實(shí)踐證明，上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革能提高課程各指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成度，加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解，提高現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。

［關(guān)鍵詞］能源化工；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；效果評價(jià)

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）23-0048-04

能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。為滿足我國對能源領(lǐng)域人才的需求，華南理工大學(xué)（以下簡稱我校）結(jié)合化工學(xué)科優(yōu)勢，開設(shè)了能源化工本科專業(yè)，重在培養(yǎng)服務(wù)我國能源發(fā)展的技術(shù)型人才。工科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程作為理論知識聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用的橋梁，是重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)[1]。為此，我校在課程人才培養(yǎng)計(jì)劃中將專業(yè)課相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容集中為一門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行教學(xué)。該課程不僅涵蓋傳統(tǒng)能源化工的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，還在我國致力于實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的背景下，加入了儲能和燃料電池等新能源領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)，不斷提高綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重。通過專業(yè)實(shí)驗(yàn)的組織開展，可以激發(fā)學(xué)生的獨(dú)立創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手解決問題的能力，因此確保實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量非常重要[2]。

一、能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

筆者在多年能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中發(fā)現(xiàn)，雖然目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平相比之前有了提高，但是往往在一定程度上存在一些不足之處，主要包括以下五個(gè)方面。

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率低。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)課上需要對實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)處理等進(jìn)行講解，講解過程會(huì)占用學(xué)生大量的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。一旦學(xué)生實(shí)驗(yàn)開展不順利，就需要更多的時(shí)間來完善實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這種情況往往導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課拖堂現(xiàn)象的發(fā)生。

2.實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果把控不好。為了讓學(xué)生更好地開展實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)教師要求學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)并撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。雖然要求撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告可以督促學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，但是難以有效評估其預(yù)習(xí)效果。

3.實(shí)驗(yàn)安全操作的考核欠缺。我校很多能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)在操作過程中需要使用液化石油氣或石油產(chǎn)品等易燃易爆的氣體或液體，在實(shí)驗(yàn)中主要依靠指導(dǎo)教師監(jiān)督學(xué)生進(jìn)行操作，往往欠缺十分有效的實(shí)驗(yàn)安全操作考核措施以確保實(shí)驗(yàn)的安全順利進(jìn)行。

4.實(shí)驗(yàn)運(yùn)行條件設(shè)置不靈活。為了培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)的能力，課程往往設(shè)定了多種實(shí)驗(yàn)條件，要求學(xué)生在不同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。所設(shè)定的實(shí)驗(yàn)條件經(jīng)過指導(dǎo)教師課前驗(yàn)證，通常能夠通過學(xué)生的數(shù)據(jù)判斷其實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。如果學(xué)生的實(shí)驗(yàn)條件和教師設(shè)定的實(shí)驗(yàn)條件不一致，由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理往往比較復(fù)雜，教師很難在短時(shí)間內(nèi)判斷學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，這就容易使實(shí)驗(yàn)運(yùn)行條件設(shè)置被局限于指導(dǎo)教師給定的有限范圍內(nèi)，從而造成實(shí)驗(yàn)運(yùn)行條件設(shè)置不靈活。

5.實(shí)驗(yàn)成績評定標(biāo)準(zhǔn)不完善。實(shí)驗(yàn)成績評定以實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績?yōu)橹?，學(xué)生的課堂表現(xiàn)、數(shù)據(jù)分析過程表現(xiàn)等占總成績的比例較低，造成學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果過分看重，不利于培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中分析問題和解決問題的能力。

二、能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改革

（一）開發(fā)基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的軟件來輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻是輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有力工具[3]。筆者結(jié)合多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)制作了實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻[4]，并將結(jié)合了教學(xué)視頻與實(shí)驗(yàn)操作文字介紹的實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助軟件[5]用于幫助學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)。在教學(xué)實(shí)踐中筆者發(fā)現(xiàn)，教學(xué)視頻與實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)軟件雖然講解詳細(xì)，但是存在重點(diǎn)不突出的問題，學(xué)生對于不熟悉的操作步驟很難在視頻或軟件中快速定位、回看學(xué)習(xí)[6]。

我國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，為利用移動(dòng)設(shè)備輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了必要的基礎(chǔ)。為解決上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻和軟件在輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足，筆者開發(fā)了基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助軟件，在軟件中設(shè)有實(shí)驗(yàn)課前輔助預(yù)習(xí)模塊，利用動(dòng)圖與文本相結(jié)合的方式介紹實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。動(dòng)圖相比于實(shí)驗(yàn)操作視頻，可以方便學(xué)生更快速地定位不同的操作步驟，重點(diǎn)突出。同時(shí)動(dòng)圖相比于視頻，降低了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)帶寬的占用，更有助于在移動(dòng)設(shè)備中應(yīng)用。利用上述軟件開展預(yù)習(xí)可以同時(shí)通過文字、聲音、動(dòng)畫等多種形式幫助學(xué)生提升預(yù)習(xí)效果。借助移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，學(xué)生可以通過移動(dòng)設(shè)備利用碎片時(shí)間隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課的預(yù)習(xí)，有效提高預(yù)習(xí)效率。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助軟件設(shè)有實(shí)驗(yàn)課預(yù)習(xí)評價(jià)模塊，有針對實(shí)驗(yàn)的原理、關(guān)鍵步驟等重要知識點(diǎn)編寫的預(yù)習(xí)題，用于檢測學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。如果學(xué)生回答預(yù)習(xí)題時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，預(yù)習(xí)評價(jià)模塊就會(huì)引導(dǎo)學(xué)生再次深入進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，直到學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)知識預(yù)習(xí)測試后才能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助軟件還設(shè)有實(shí)驗(yàn)課安全操作評價(jià)模塊，針對實(shí)驗(yàn)中使用的易燃易爆氣體和液體，軟件通過安全操作測試題強(qiáng)化學(xué)生實(shí)驗(yàn)安全注意事項(xiàng)的考核，增強(qiáng)學(xué)生的安全意識。此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助軟件設(shè)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模塊，其功能可以將輸入的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并自動(dòng)計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而幫助學(xué)生初步判斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。對于不合理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生可以在指導(dǎo)教師的幫助下分析原因，通過實(shí)驗(yàn)不斷完善數(shù)據(jù)，進(jìn)一步加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的快速驗(yàn)證功能方便指導(dǎo)教師設(shè)置多種實(shí)驗(yàn)條件要求，讓學(xué)生在不同的測試條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ)。

通過實(shí)施上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助功能，學(xué)生的課前預(yù)習(xí)效果有了顯著的提升，課前基本能夠掌握實(shí)驗(yàn)的基本流程，指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)課堂上只需要對以往實(shí)驗(yàn)中學(xué)生容易出現(xiàn)問題的關(guān)鍵步驟和注意事項(xiàng)進(jìn)行重點(diǎn)講解，這樣可以有效縮短課堂講解時(shí)間，增加學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)長，使得實(shí)驗(yàn)課的效率顯著提高，實(shí)驗(yàn)課拖堂現(xiàn)象大幅減少。開展課前實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和課堂重點(diǎn)講解相結(jié)合的方式也使得學(xué)生對實(shí)驗(yàn)有了進(jìn)一步的認(rèn)識，降低了學(xué)生誤操作的概率，從而有利于延長實(shí)驗(yàn)設(shè)備的壽命，減少實(shí)驗(yàn)耗材的使用。安全操作測試使得學(xué)生的安全意識有了極大的提升，實(shí)驗(yàn)操作更加符合安全規(guī)范，進(jìn)而減少了實(shí)驗(yàn)安全隱患。學(xué)生還能夠借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助軟件自主檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對于不合理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生自己或在指導(dǎo)教師的幫助下分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差出現(xiàn)的根源，培養(yǎng)學(xué)生分析與解決問題的能力。學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)課上解決數(shù)據(jù)不合理的問題，就為其后續(xù)高質(zhì)量地完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告提供保證。

（二）實(shí)驗(yàn)評分細(xì)則的優(yōu)化

改變以往實(shí)驗(yàn)課以實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量評定為主的評分標(biāo)準(zhǔn)，加入實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等考核內(nèi)容，可以更加全面地評價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績。實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理這四個(gè)部分的成績分別占總成績的20%、20%、30%、30%。其中，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)評價(jià)主要對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助軟件提交的課前預(yù)習(xí)題和安全操作測試題答案進(jìn)行評分。實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)主要包括學(xué)生的出勤情況、對實(shí)驗(yàn)的熟悉程度、對實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵參數(shù)的認(rèn)知等。對于需要學(xué)生集體合作的復(fù)雜綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，還要考核學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。為了防止學(xué)生為追求實(shí)驗(yàn)結(jié)果的完美而人為修改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，要求學(xué)生的原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表在指導(dǎo)教師審核后，由做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生本人和指導(dǎo)教師進(jìn)行雙簽名，學(xué)生再將原始數(shù)據(jù)表加入實(shí)驗(yàn)報(bào)告，作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告中原始數(shù)據(jù)的來源，注重培養(yǎng)學(xué)生科研誠信精神。數(shù)據(jù)處理主要包括學(xué)生對原始數(shù)據(jù)的計(jì)算處理、有效數(shù)字的選取、實(shí)驗(yàn)誤差的分析等。同時(shí)對原有實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)分，根據(jù)其重要性設(shè)置相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)（見表1）。在考核內(nèi)容中，特別加入安全保障應(yīng)急預(yù)案的考核項(xiàng)目，目的是讓學(xué)生在深入了解實(shí)驗(yàn)安全操作的基礎(chǔ)上制訂相應(yīng)的安全保障應(yīng)急預(yù)案，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)安全意識。此外，每個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的最后都有思考題，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綜合運(yùn)用多學(xué)科知識和查詢文獻(xiàn)回答相關(guān)問題。特別要求學(xué)生按照《信息與文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》（GB/T 7714—2015）的要求引用參考文獻(xiàn)，將引用文獻(xiàn)的規(guī)范性作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的一個(gè)記分項(xiàng)，為學(xué)生今后撰寫論文打下良好的基礎(chǔ)。

三、能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的評價(jià)

工程教育認(rèn)證是提高我國工程教育質(zhì)量的重要手段。我國于2006年開始組織啟動(dòng)全國范圍的工程教育專業(yè)認(rèn)證試點(diǎn)工作，于2015年成立中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)，并于2016年正式加入國際工程教育學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》。通過工程教育認(rèn)證的專業(yè)，畢業(yè)生學(xué)位可以得到《華盛頓協(xié)議》其他成員組織的認(rèn)可，進(jìn)而可以滿足我國目前高等教育人才培養(yǎng)國際化的需要[7]。工程教育認(rèn)證需要按照該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，對工科畢業(yè)生的培養(yǎng)質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，判斷其是否滿足行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[8]。工程教育認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。

能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)根據(jù)教學(xué)大綱的要求，按照工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，制訂了符合畢業(yè)要求的8個(gè)指標(biāo)點(diǎn)（見表2），其中針對專業(yè)實(shí)驗(yàn)的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)涵蓋實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與開展、數(shù)據(jù)的測試分析、技術(shù)方案的優(yōu)化等全過程，并注重對學(xué)生文獻(xiàn)檢索能力、安全意識、團(tuán)隊(duì)合作精神、成果表達(dá)能力的鍛煉，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)符合社會(huì)需求的能源領(lǐng)域高素質(zhì)復(fù)合型人才的目標(biāo)。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐支撐上述指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成，堅(jiān)持以學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的指導(dǎo)思想，不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[9]。

通過對比表3數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革后，各個(gè)指標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)達(dá)成度比教學(xué)改革前都有不同程度的提高，特別是指標(biāo)點(diǎn)2和指標(biāo)點(diǎn)4的目標(biāo)達(dá)成度提高明顯，分別提高了9.72個(gè)百分點(diǎn)和8.50個(gè)百分點(diǎn)。這2個(gè)指標(biāo)點(diǎn)涵蓋學(xué)生通過文獻(xiàn)調(diào)研或相關(guān)方法解決問題的能力以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和解釋能力。上述指標(biāo)點(diǎn)目標(biāo)達(dá)成度的提高顯示出學(xué)生分析問題和解決問題的能力得到了增強(qiáng)，為學(xué)生未來從事相關(guān)專業(yè)科學(xué)研究與其他工作打下了良好的基礎(chǔ)。課程目標(biāo)達(dá)成度也由教學(xué)改革前的80.08%提高到84.53%，說明通過本文提出的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)方法的落實(shí)，能源化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量有了顯著的提高，可以全面提高現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。

四、結(jié)語

專業(yè)實(shí)驗(yàn)作為能源化工專業(yè)的一門核心必修課，是指導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的重要環(huán)節(jié)?；谝苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助軟件具有讓學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的便利性，可以幫助學(xué)生有重點(diǎn)地進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，通過課前預(yù)習(xí)題和安全操作測試題強(qiáng)化預(yù)習(xí)效果，借助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證功能幫助學(xué)生自主檢查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性。同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)成績評分細(xì)則，有助于更加綜合全面地衡量學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退?。?jīng)過教學(xué)實(shí)踐證明，通過上述教學(xué)改革方法，課程各個(gè)指標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)達(dá)成度比教學(xué)改革前都有了不同程度的提高，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加深了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解，提高了學(xué)生自主分析問題和解決問題的能力，為學(xué)生未來從事相關(guān)專業(yè)科學(xué)研究與其他工作打下了良好的基礎(chǔ)。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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