化工“卓越工程师”试点专业实验教学改革

王俊文， 温亚龙， 郝晓刚， 张忠林， 刘世斌

(太原理工大学化学化工学院，山西 太原 030024)

0 引言

高等教育的根本任务是人才培养。目前，高教改革发展的最核心、最紧迫任务是提高教学质量[1-2]。“卓越工程师培养计划”作为国家高教中长期发展规划的工程教育改革，其目的是培养一大批创新能力强、适应我国经济社会发展需要的各类工程技术人才，为我国走新型工业化道路、建设创新型国家和人力资源强国、提升国家核心竞争力提供坚实的人才支撑和智力保证[3-5]。为切实推动我国卓越工程师的培养，2009年教育部开始实施第一批高校参与“卓越工程师培养计划”试点[6-7];同时也为高校理工类专业的工程教育指出了改革的方向和人才培养的目标[8-11]。作为国家级特色专业和山西省品牌专业，并以化学工程与技术一级学科博士点为支撑，2010年我校化学工程与工艺本科专业开始进行首批“卓越工程师培养计划”试点教育培养。

太原理工大学化学工程与工艺专业实践性教学环节已经过多年的改革和实践，特别是山西省“21世纪初高等教育教学改革”重点项目——“化工类专业课程体系中实践性教学环节的改革和深化”，于2005年初高水平完成(省级教学成果一等奖)，使教学质量得到显著的提高[12-14];但作为传统的强势工科专业，仍存在片面追求“高、大、全”，工程培养模式单一、创新能力培养不足、社会认可度不高等现实问题。实验教学环节作为课程体系的重要组成部分，在工科类教学中的地位非常突出，是学生工程素质、创新能力培养的重要环节[15-16]。为此，化工基础实验中心针对化工专业卓越工程师培养计划，以人才培养模式为改革重点，以化工类实验教学为改革突破口，课程体系构建、教学内容、装置建设、教学方法、考核管理等等方面，多环节强化培养学生的工程能力和创新能力，全面提高了学生的综合素质，促进了我校化工本科专业“卓越工程师培养计划“试点工作的顺利实施。

1 调整教学计划构建化工实验教学新体系

首先转变教学理念，在实验实践性教学环节，强化学生工程能力和创新能力的培养，摆正实验教学在整个教学体系中应有的位置，在化工实验单独设课的基础上，增加化工创新实验教学环节。提出“分阶段、交叉式、阶梯化培养学生工程实践和创新能力”的教学模式;系统调整“化学工程与工艺”专业教学计划，修正和完善教学大纲;调整实验教学内容，将化工类专业实验教学调整为5个阶段来完成，即“化学基础+技术基础+专业基础+专业实验+创新实验”5段式实验教学新体系，如图1所示，并扩大实验教学学时数，除化学基础实验外，其余4个模块均为2个周学时。教学模式上打乱理论教学和实验教学的界限，进行“交叉式”互动教学模式，根据学科内容，在理论课堂授课后，及时开放实验教学，切实做到“学以致用、理论与实践相结合”，充分调动了学生的学习积极性。

图1 化工“卓越工程师”试点专业实验教学体系结构示意图

2 编写实验教材，增加化工创新科技实验

为提高实验课教学质量，针对新的教学计划，编写出新的实验教材——“化工创新实验”和实验指导书。鉴于化工专业实验往往规模较大，为接近工程实际的多因子影响过程，在内容编排上，按照实验课教学大纲的基本要求，针对学生普遍存在的实践薄弱环节，进行了系统的补充和完善。

2.1 创新实验内容

以化学工程和化学工艺两个重点学科为科技创新平台，以学科研究方向为模块，将指导教师承担的国家、省部级科研项目内容通过简化整理，编著了化工创新实验内容。使学生不但了解了本专业科技创新的热点，而且增强了学习的兴趣，极大调动了学习的积极性。

2.2 工程概念和思维

针对化工生产和实验研究中的测量技术问题，增加常用测试仪器的基本原理和使用方法，并适当增加误差分析和数据处理内容，以强调工程概念和工程问题的处理方法，引导学生归纳具有普遍指导意义的基本工程观点。此工程思维的建立，对于掌握课程内容及毕业论文环节的学习，有着积极的促进作用。

2.3 科研能力培养

以例题和讨论题的形式，引导学生如何运用所学的理论去分析装置结构以及操作等对测量结果的影响，分析和归纳实验数据，通过与理论比较，提出自己的见解，分析误差的性质和影响程度。从教学目标上，逐步提高学生的实验和科研能力。

3 改扩建实验装置，营造工程环境

物质是基础，实验设备条件的好坏，实验过程中学生能否进行独立操作，清楚地观察实验现象，将直接影响实验课教学质量。我校大多实验装置为90年代中期产品，已使用15年之久，装置普遍出现生锈、变形、跑冒滴漏现象，且实验种类少，测试和控制技术已大大落后，不能适应当前教学改革的基本要求。

针对这种困境，实验中心以“211”工程建设目标为导引，紧抓化学工程与工艺专业“卓越工程师”教育培养的契机，依托一级学科博士点，对化工基础实验中心进行了重点建设，通过充分调研、认真论证等形式，以设计性和综合性专业实验为导向，自行设计和开发出多套创新性实验装置和平台，如煤基合成油系列综合实验(煤层气部分氧化制合成气实验—合成气制甲醇实验—煤基甲醇合成燃料油实验)、焦化粗苯低温催化加氢精制实验以及超临界萃取实验等，完成实验装置的改扩建工程，在体现先进性与实用性相统一、可视性与工程性相统一的同时，营造出工程环境，突出了煤化工专业特色，为实验教学改革提供硬件基础。

4 改革教学方法，实施多方位教学

有了实验装置及教材的硬件基础，如不讲究教学方法，尚不能起到预期的效果。为提高学生综合素质，需要进行软件建设，即教学方法的改革。

4.1 增加实验课的讲授

由系、部选出经验丰富的教师，进行卓越班的实验授课。特别是针对化工专业实验和化工创新实验环节，根据教材内容，在讲解实验基础理论的同时，重点讲授实验装置设计或开发的思路等，并结合实验指导书进行操作工艺的讨论。

4.2 多方位预习

在实验讲授的基础上，进行多方位的实验预习，包括装置现场、实验仿真、撰写实验预习报告等。

4.3 开放式实验操作

学生在预定的时间内，主动地、有目的地独立完成实验。导师采用启发式教学模式，将主要精力放在巡视中，注意每个学生的实验细节，及时提出存在的问题，针对实验原始性数据，进行部分的提问。使学生不但巩固理论知识，且增强其动手能力，逐步培养和挖掘出其创新能力。

5 规范考核标准，综合评定成绩

为了全面反映卓越班同学的工程素质以及创新能力，充分调动学生上好实验课的积极性，根据实验教学大纲和实验教学内容，采取了分项考核记分的方式，综合评定学生每次实验的成绩。表1为专业性实验的考核内容、方法以及比例等。

考核环节为实验设计、现场操作和思考题三部分。对于设计性、综合性实验，特别是创新实验，是工程素质和创新能力培养的关键环节，不看重实验结果的好坏，而注重实验的设计环节与实验操作，指导教师通过讨论和启发等多种形式(比如查阅科技文献，撰写开题报告等)逐步培养学生掌握现代科技的能力;并以讨论题的形式进行书面论述，考察学生分析和解决问题的能力，初步培养学生的研发创新能力。

表1 实验成绩考核项目、方法及比例分数

6 结语

实践性教学环节是卓越工程师班培养的核心问题。实验教学改革中遇到的问题较多，着重解决的问题主要有:

(1)5个分阶段实验教学环节中教学内容的调整和优化。比如:化工仪表和自动化实验环节和化工原理实验环节，同属于技术基础模块，部分教学内容有重复现象，如何相应地调整教学计划和优化授课内容，以使学生掌握专业知识，且避免教学学时紧张的局面。

(2)改扩建实验装置是项目顺利实施的关键。硬件的落后，是工程实验教学的死结。我校采取分阶段逐步投入专项资金，通过产学研相结合，自行研发专业实验装置，保证了后续教学方法等改革的顺利实施。

通过2年多化工卓越工程师的培养计划的实施，我校卓越班同学的工程素质得到大幅度提高，特别是对化工专业具有很强的求知欲和上进心。

[1] 林 健.注重卓越工程教育本质 创新工程人才培养模式[J].中国高等教育，2011(6):19-21.

[2] 傅 宇.高等工程教育的工程能力结构及其培养途径[J].理工高教研究，2006，25(3):79-80.

[3] 龚 克.关于“卓越工程师”培养的思考与探索[J].中国大学教学，2010(8):4-5.

[4] 林 健.谈实施“卓越工程师培养计划”引发的若干变革[J].中国高等教育，2010，17:30-32.

[5] 张安富，刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究，2010(4):56-59.[6] 林 健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究，2011，32(2):47-55.

[7] 林 健.面向“卓越工程师”培养的课程体系和教学内容改革[J].高等工程教育研究，2011(5):1-9.

[8] 崔 刚，陆 勇.面向“卓越工程师”培养的工科院校实践教学体系之架构[J].江苏高教，2012(5):97-98.

[9] 周 英.落实卓越工程师教育培养计划大力培养工程科技创新人才[J].中国大学教学，2011(8):11-13.

[10] 毛立群，杨 浩，宋立华，等.化学工程卓越工程师培养浅谈[J].化学工程与装备，2012(1):175-176.

[11] 刘 峥，陶慧林，张淑华.地方高校基于卓越工程师培养的化学化工课程体系改革[J].高等理科教育，2012(3):115-118.

[12] 王俊文，郝晓刚，刘世斌.改革实验教学方法，增强学生工程意识[J].实验技术与管理，2000，17(6):107-110.

[13] 张林香，王忠德，王俊文，等.针对卓越工程师培养，深化改革实验教学体系[J].教育学术月刊，2012(1):107-108.

[14] 段东红，刘世斌，郝晓刚，等.化工类本科专业课程体系实践性教学环节改革方案的探索与实践[J].化工高等教育，2007(1):25-27.

[15] 温喜宝.大学生创新性实验计划的开展与研究[J].实验室研究与探索，2009，28(04):5-8.

[16] 陈 灵，彭成红.加强研究性实验教学，提高学生的创新能力[J].实验室研究与探索，2010，29(8):202-204.