新工科背景下化工专业工程实践教学模式探索

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摘要：摘要：为推动新时期工程教育的改革创新和工程人才的培养，教育部分别在复旦大学、天津大学和北京会议中心举办了三次重要的高等工程教育发展战略研讨会，重点探讨了新工科的含义与本质特征、新工科建设的发展途径。三次会议达成了多项重要共识，形成了新工科

　　摘要：为推动新时期工程教育的改革创新和工程人才的培养，教育部分别在复旦大学、天津大学和北京会议中心举办了三次重要的高等工程教育发展战略研讨会，重点探讨了新工科的含义与本质特征、新工科建设的发展途径。三次会议达成了多项重要共识，形成了新工科建设的行动指南，简称“复旦共识”，“天大行动”和“北京指南”。在新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济环境下，传统化工专业的培养质量与企业需求出现了一定的差距。特别体现在工程实践能力不足和工程创新能力偏弱等方面上。因此，在新工科建设的大背景下，传统化工专业迫切需要进一步改革提高质量，提出面向新工科的人才培养模式，探索新的教育教学改革方案。

　　关键词：新工科;化学工程与工艺;实践教学

　　引言

　　“新工科”教育是当前高等教育改革的方向，尤其是为地方高校的人才培养和科学研究提出新的要求。新工科的主要内涵是：以需求为导向，开放办学，培养应用型复合人才，即面向服务，突出特色，培养出满足未来新产业需要的、有创新创业能力、动态适应能力、高素质的各类交叉复合型“卓越工程”科技人才。

　　1改进课程内容设计

　　针对化工专业而言，目前所采用的教材所涉及的内容都只针对分散的知识点，例如化工原理只是针对单元操作;化工设备只是讲述单元设备的结构原理;化工仪表及自动化只涉及仪表知识简介及简单的自控原理;化工计算机模拟也大多都只是简单的流程模拟;而在实际的生产过程中往往遇到的都是一个复杂的系统工程，要考虑化工设计的标准规范，每一节点上下游之间的衔接以及物料的损耗等因素，这就要求在开设课程时要注意在教学后期设置一些综合类的课程，例如化工系统综合设计等，化工设计综合性课程的开设，课程内容打破目前常规教材的制约，注重理论与实践在符合化工设计的标准规范的基础上是如何结合在一起解决实际问题的。铜仁学院地处武陵山腹地，境内有丰富的锰矿资源，针对锰矿资源的综合利用开发，化学工程与工艺专业在2018级新生的培养方案中增设了“化工湿法冶金工程”和“湿化学粉体制备工程实践”课程，课程内容设计时以从原料到产品为主线，阐述生产过程中各个节点所用到的化学基本理论、标准规范、化工流程模拟、化工设备及仪表自控、化工安全与环保、公用工程等。

　　2新工科背景下化工专业工程实践教学模式

　　2.1改变传统实验教学模式

　　传统实验教学主要是老师在实验前到实验室讲解实验目的、实验原理及步骤，随后学生即开始实验操作，缺少有效的实验课前预习。实验前教师讲的内容过多，时间过长，学生容易有倦怠感，且不利于学生自主学习能力的提高。实验前教师讲的内容过少，实验原理不易讲透，实验仪器设备不易讲清，实验操作步骤不易讲细，使得学生在实验前理解不透，實验过程是是而非，只能照方抓药，完全处于一种被动接受的状态。改变以上问题，我们尝试进行实验教学模式的改革。我们把整个实验教学过程分为课前、课中、课后三阶段。课前部分教师工作为：进行实验教学分析与设计，利用大学MOOC、学习通等教学平台，给学生推荐或制作合适的实验预习慕课，制定好自主学习思考题目;学生任务为先通过学习通接到学习任务，观看视频或者PPT，达到线上课前测评要求的分数线(包括实验安全、实验理论、实验操作等内容)。课中教师工作为进行实验教学活动的组织、指导学生和解决学生问题、对学生实验操作水平现场评分;学生任务为团队进行分工、合作实验操作、协作研究实验问题等。课后，教师工作为评判实验报告，对学生实验成绩做出综合评价和反馈，要求不能简单的只打对错和成绩，必须将问题明确指出;学生任务为对实验结果进行整理和分析，总结实验问题，按照实验要求提交实验报告或者小组汇报，对教师实验报告中提出的问题和错误进行整理，即“事事有回音”。

　　2.2构建全方位的实习实训基地

　　首先学生通过企业的实习，深入理解化工企业的文化，创业、发展与壮大历史，接受创业教育;系统了解化工企业的生产流程、各化工单元设备与装置的特点、化工园区的科学规划等，接受专业教育、就业教育、生态教育。

　　同时结合新乡市化工、新能源、医药等产业的地方经济特色，以区域经济社会和就业需求为导向，加强产学研结合，加强与企业的联系和合作。与河南心连心化肥有限公司、河南晋开化工有限公司、杭州言实科技有限公司等地方企业建立联合虚拟仿真实验室，将企业实际操作技术转变成仿真实验教学内容，有机地将两者相衔接、融会贯通，为学生就业、创业构筑了实践平台。通过校内仿真工厂实习，学生在基地进行计算机模拟，熟悉工厂环境和工艺流程，调节流量、压力、温度等操作参数，判别生产问题并提出相应解决方案，加深对生产过程的理解和认识，从安全培训，到上岗考核，再到实际操作等学生都可以自己动手尝试，身临其境，实现与就业的无缝对接。此外，学生还可模拟生产情景，根据扮演的角色不同，进行协同合作，共同完成生产操作，学习事故处理方法，极大地提高了他们的学习积极性，从而提升了学生的创新能力。

　　2.3化工VR虚拟仿真工厂拓宽工程实践教学思路

　　在完善理论教学的同时，我们扩宽了教学思路，引入计算机VR技术到工程实践能力培养中来，将其作为一种专业特色的教学方法。化工VR虚拟仿真工厂集成了数字仿真技、多媒体、网络、3D和虚拟仿真工厂等技术。构建出一种高度仿真的虚拟实验环境是一种安全可靠和经济实惠的实训方法。在虚拟环境中，学生可以在高危或极端的环境，可逆或不可逆的操作，高成本、高消耗和大型综合厂区等情况下开展实训。培养了学生对实际工厂生产过程中主要操作参数的理解与控制，锤炼学生掌握化工过程的开车、停车、运行及事故处理的能力。多年来，我校化学工程与工艺专业与厦门熙宝源化工技术有限公司合作定期给学生进行化工VR虚拟仿真工厂操作训练。教师通过联网计算机对学生的模拟训练过程进行实时远程示范，学生佩戴VR眼镜进入虚拟厂区装置进行模拟操作，教师通过远程监看并对学生全部模拟训练过程进行远程指导，最终达到学生模拟训练过程不受时间地点的限制并充分利用虚拟仿真工厂的装置提供更多的操作动手机会，操作简单、安全、精确度高。

　　2.4利用互联网+技术，开放工程训练平台

　　近年来，在线课程教育教学作为一种新的教学模式得到迅速发展。对于化学工程与工艺专业的主干课程，我们建设了“化工原理实验”、“化工设计”、“化工工艺设计”、“化工过程模拟与优化(含实践)”、“化工生产实习实训”等校级在线课程。通过理论研究和具体实践发现，在线课程的建设，使学生能够在教学活动中利用现代信息技术进行学习，灵活运用时间。这种教学改革对理论和实践的结合起到了很大的促进作用。通过在线课程的建设，整体形成了教师与学生互动的课堂时代。

　　结束语

　　工程实践教育是工程教育改革中的重要环节，面对化工新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济，构建与之相匹配的实践平台和实践体系是新工科赋予的重要任务，是化工高等教育“质量”革命的必由之路，也是未来化工专业教育改革努力的方向。

　　参考文献

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　　[2]冯亚青，张凤宝.积极发挥教指委作用，提高化工高等教育质量[J].中国大学教学，2014(2)：14-17.

　　[3]王芳，张红，陈丰秋.化学工程与工艺专业工程实践教学模式的探索与实践[J].化工高等教育，2012(2)：81-83，90.

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