能源化學工程實踐教學體系的構建

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摘要:以實驗內(nèi)容和實驗模式改革為抓手，增加綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗項目及構建"創(chuàng)客"團隊，提高學生的實踐能力和工程意識，實現(xiàn)了分層次教學、多元化和個性化教學;加強校企合作開辟校外實習基地的同時，加強校內(nèi)中試平臺建設，進一步提高學生的動手能力和解決工程實際問題的能力。

關鍵詞:能源化學工程;實踐教學體系;教學改革

華北電力大學的能化專業(yè)立足本科，自2011年開始招生，招生規(guī)模從最初一個班擴大為2013年的兩個班。2013版培養(yǎng)方案中理清了本專業(yè)課程體系，理順了必修課和專業(yè)選修課之間的關系，調(diào)整了開課學期和順序，并且將專業(yè)選修課劃分了模塊，實現(xiàn)了基礎培養(yǎng)+專業(yè)方向培養(yǎng)的課程群建設，部分專業(yè)課程強化了實踐環(huán)節(jié)。以設計性實驗、綜合實驗、創(chuàng)新實驗為抓手，以中試平臺和實習基地為依托構建了多層次的實踐教學體系，在實驗研究中培養(yǎng)學生的能力，在工程實踐中進一步鍛煉與提高學生的綜合素質(zhì)，具體體現(xiàn)在四個方面。

1增加了8門專業(yè)課程的9項綜合性、設計性實驗

抓好實踐性教學環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)教學多元化、個性化的有效途徑，可以將單純傳授知識的傳統(tǒng)教學模式，轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙W生能力的培養(yǎng)，特別是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實踐性教學過程的改革體現(xiàn)在觀念和方法上從單科性向綜合性轉(zhuǎn)變、從認識性和繼承性向科研性轉(zhuǎn)變、從驗證性向綜合性與設計性轉(zhuǎn)變、從灌輸式向啟發(fā)式轉(zhuǎn)變、從傳統(tǒng)內(nèi)容向新知識與新技能轉(zhuǎn)變。而綜合性、設計性實驗正是打破了單個實驗只驗證某一原理或?qū)W習某一操作技術的缺陷，把多門課程的基本理論、基本知識、基本操作技能有機地綜合在一起，可以極大地促進學生綜合素質(zhì)的提高。因此，我們圍繞能源化工專業(yè)的特點、現(xiàn)代煤化工的發(fā)展趨勢和人才培養(yǎng)規(guī)律［1－4］，于2015年增加了包括《煤化工》、《化工腐蝕與防護》、《有機化工工藝》、《電廠化學》、《碳－化學》等8門課程的9項綜合性、設計性實驗，例如:不同配煤對煤的膠質(zhì)體指數(shù)影響，工業(yè)鍋爐給水除氧劑丙酮肟的制備，離子交換軟化、除鹽實驗，簡單碳－化工產(chǎn)品的合成等實驗。在實踐教學程序上，一是加強能源利用、化工污染控制設備基本技能的培養(yǎng):注重培養(yǎng)學生基本實驗理論、數(shù)據(jù)處理知識、實驗規(guī)范和實驗方法的能力，要求學生學會常規(guī)化學實驗儀器的使用;二是加強綜合應用能源利用、化工污染控制工程理論與技術的綜合能力的培養(yǎng):培養(yǎng)學生運用能源化工理論知識分析問題和解決問題的能力;三是加強實驗設計能力的培養(yǎng):在指導教師的指導幫助下讓學生獨立完成從查找資料、擬定實驗步驟，直至設計編寫實驗報告的全過程，達到學生自我設計實驗方案，提高實踐教學效果［5］。設計性實驗要求每組同學事先設計實驗方案和實驗步驟，交任課教師批改修正后自己完成實驗過程。要求學生采用不同試劑，選擇不同影響因素，或者采用不同制備路線，按照學生自己設計的實驗步驟制備出預期的化工產(chǎn)品，將本門課程的學習與解決實際問題緊密聯(lián)系起來，激發(fā)了學生進行科研實驗的興趣，在符合經(jīng)典理論的基礎上鼓勵學生的創(chuàng)新性思維［6］。引導學生“在實驗中研究，在研究中實驗”，提高學生實驗的主動性和積極性，在實驗中進一步促進學生對專業(yè)知識的理解和掌握，提高學生的歸納總結、類比分析能力。指導教師在實驗過程中，不為學生設置"最佳"工藝路線、不預設實驗裝置的控制條件、不直接解釋實驗現(xiàn)象、不直接動手解決實驗故障及異常問題。采用引導和啟發(fā)的方式，培養(yǎng)學生獨立思考、團結協(xié)作的精神。針對實驗中出現(xiàn)的各種問題及故障現(xiàn)象，指導教師的作用是引導學生找出解決問題及故障的方向。要求學生自己動手，通過查閱文獻資料或圖書、組內(nèi)討論等方式自行提出解決問題及故障的方法、步驟并在實踐中進行驗證;及時幫助學生分析原因，修改實驗步驟和操作順序，做好原始數(shù)據(jù)記錄，以便實驗結束后進行分析總結。實驗過程中允許不同組別之間測試結果或者產(chǎn)率有差異，只要數(shù)據(jù)或結果合理，能夠找到設計方案中的最佳工藝條件或制備條件，實驗就達到目的;如果找不到最佳條件允許學生反復探索，將實驗內(nèi)容與解決實際問題緊密聯(lián)系起來，激發(fā)學生進行科學研究的興趣，鼓勵學生的創(chuàng)新性思維。

2構建了創(chuàng)客團隊，指導大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗計劃項目

15項創(chuàng)新型人才具有以實際應用為導向的知識轉(zhuǎn)化能力，通過實踐教學培養(yǎng)發(fā)散性思維能力，通過實踐教學深化對理論知識的認知和遷移，是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的關鍵。實踐教學和理論課內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，有助于學生們及時深入理解、消化理論課的知識內(nèi)容，迅速轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的實際技能，并增加他們學習的興趣，具有其他教育活動所不可取代的功能。實踐教學還是培養(yǎng)工程類學生創(chuàng)新思維和增強工程意識的重要環(huán)節(jié)，學生在整個實踐過程中會逐步養(yǎng)成以研究的眼光去觀察事物和進行學習和思考的習慣，在這些過程中學生逐漸形成創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維［7－9］。我們秉承因材施教、分類指導、教學相長的教學理念，在創(chuàng)新實驗項目中充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)+、創(chuàng)客團隊的作用。注重選拔優(yōu)秀學生，參與教師自己的科研工作，創(chuàng)造條件讓學生盡早接觸科研，盡早參與創(chuàng)新性實驗。同時我們充分發(fā)揮本校"大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗計劃"靈活的特點，鼓勵科研能力強，承擔項目多的教師，抽出時間指導大學生進行探索性創(chuàng)新實驗，圍繞電力生產(chǎn)過程、環(huán)境催化、綠色合成、新能源利用與化學轉(zhuǎn)化、環(huán)境化工等方向，形成穩(wěn)定的由中青年博士組成的指導教師團隊和接力式優(yōu)秀學生創(chuàng)新團隊，實現(xiàn)復合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展［10］。學生的實踐能力和創(chuàng)新意識顯著增強，近三年指導大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗計劃項目15項:其中包括“綠色阻垢劑”和“綠雅空氣凈化器”2個大學生創(chuàng)業(yè)計劃項目;創(chuàng)新實驗項目結題9項，其中國家級2項，省級3項，在研實驗項目4項，其中國家級3項，校級1項。

3搭建了化工中試、表征測試平臺

結合能源化學工程專業(yè)涉及面廣綜合性強的特點，不僅搭建了傳統(tǒng)的氣液輸送系統(tǒng)、氣液傳質(zhì)系統(tǒng)、氣液反應釜、氣液傳熱系統(tǒng)、氣體輸送系統(tǒng)、高溫水熱氧化系統(tǒng)、煤熱解實驗裝置、煤干餾實驗裝置等化工中試平臺，還突出了電力特色，搭建了膜分離系統(tǒng)、離子交換除鹽系統(tǒng)、過濾和吸附系統(tǒng)等中試平臺，同時還配套了表征測試平臺，可以對催化劑、煤樣等物質(zhì)進行物理吸附、化學吸附、煤質(zhì)分析、紅外、紫外、熱重分析等表征測試，以增強學生綜合運用基礎理論和專業(yè)知識分析、解決實際問題的能力;并與當前的生產(chǎn)實際、工程實踐、市場需求相結合在中試平臺開展演示實驗、驗證性實驗和綜合實驗，增強學生的工程意識和設備的設計能力，形成了面對設備、工藝"提問+研討+運行"的實踐教學模式。在實踐環(huán)節(jié)實現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂、交流互動，便于提高學生的思考和表達能力。通過在中試平臺上進行實驗，學生對實驗設備有了深刻的感性認識，明確了設備參數(shù)的變化與設備性能之間的關系，理解了設備控制的重要性，課后進行課程設計和畢業(yè)設計時懂得了如何進行設備選型和參數(shù)優(yōu)化，提高了解決工程問題的能力。

4開辟了校外實習基地

在校內(nèi)中試平臺加強校企合作開辟校外實習基地，依托邢臺電廠、大港電廠、西柏坡電廠，邢臺鋼鐵集團的焦化廠等構建了實習教學基地。在實習基地不僅請現(xiàn)場的師傅進行理論和安全規(guī)程培訓、設備工藝介紹，還要求學生現(xiàn)場參觀、跟班運行、實習勞動，做好實習日志，及時記錄實習心得;同時分別建立了生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習等實踐模塊的習題集和試題庫，在實習現(xiàn)場，要求學生上網(wǎng)查閱資料、就地調(diào)研、分組討論，結合實習基地的設備流程進行理論知識的學習探討，不僅有利于學生化解理論課程的難點、深刻領會要點，還便于學習吃力同學進行反復演練和多次查閱資料提高認識，提高理論聯(lián)系實際的同時，實現(xiàn)分類指導，分層次教學，適應不同學習能力學生的需求，提高生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習的效果。總之，通過實踐教學體系的改革，學生的實踐能力和創(chuàng)新能力均得到加強，知識遷移和應用能力、創(chuàng)新思維能力、解決工程實際問題的能力得到了培養(yǎng)和訓練。學生不僅參加國家級大學生創(chuàng)新項目，省級、校級重點創(chuàng)新項目驗收良好，參加省級創(chuàng)業(yè)大賽、校級節(jié)能減排大賽，均取得了不錯的名次，同時獲得專利授權3項，說明學生的創(chuàng)新能力確實得到了鍛煉和提高;學生的協(xié)作能力和團隊意識得到加強;獲獎學生不僅與本系能源化工、環(huán)境工程、環(huán)境科學、應用化學專業(yè)學生合作，還與經(jīng)濟管理、電氣工程、機械工程等學科合作，開拓了思路，培養(yǎng)了工程意識。參賽時的答辯過程即鍛煉了學生的表達能力、邏輯思維能力，還提高了對專業(yè)知識的認識和理解，綜合素質(zhì)進一步提升。

參考文獻

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作者:王淑勤 汪黎東 郭天祥 單位:華北電力大學環(huán)境科學與工程系