新时代背景下化工实验实践教学体系的构建

赵扬 何璐红

摘要：在“新工科”建设、“工程教育专业认证“”等时代背景下，本文探讨了通过研制新型化工实验实践装置助力于“线上线下”、“虚实结合、互为促进”的化工实验实践教学体系的构建;从而培养具有较强化工行业背景知识、工程实践能力、满足行业发展需求的“新工科”人才。

关键词：新工科;实验教学;实践教学;实验实践装置;教学模式

中图分类号：G642.3     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）41-0276-02

一、新时代背景下对化工实验实践教育的要求

国家实施“创新驱动发展”、“中国制造2025”等重大战略背景下，新一轮科技革命和产业变革正在加速进行，新技术、新产业不断出现，以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济蓬勃发展，化工行业也迎来新的发展机遇，需要大量具有较强化工行业背景知识、工程实践能力、满足行业发展需求的“新工科”人才支撑行业的发展[1，2]。

化工行业和社会发展对人才的创新能力、应用能力和实际工程能力提出了更高的要求。为培养“新工科”人才，要把产业对人才的能力需求融入化工实验实践教学的各个环节，将产业和技术的新发展、行业对职业素养的新要求引入化工实验实践教学过程，最终构建新时代背景下化工实验实践教学体系[3]。

二、新时代背景下化工实践教学的五个改变

（一）学习目的改变

根据工程教育专业认证与“新工科”建设的要求，教育目标的定位要求学生具有解决不同实际问题的能力。因此，化工实验实践教育目标是学生面对复杂工程问题运用化学等领域相关知识和工程技术，在“HSE”、“责任关怀”等相关要求的前提下设计化工系统、单元或工艺流程，并且重视工程技能的提升及职业素养的养成[4]。

（二）学习内容改变

传统化工实验教学仅仅作为化工理论教学的补充，难以对接新兴产业所需要的新知识、新技术;在“新工科”建设背景下，化工实验也要以化工技术发展为导向更新教学内容，建设化工仿真、化工实验和化工实践为主要组成的化工类专业实践教学体系，培养学生的化工思維、化工技能和化工素养，从而使学生养成自主学习的习惯，具备适应化工发展的能力。

（三）教学方式改变

在传统的化工实验教学中，学生对特定的实验项目、特定现象或结论进行验证。实验目的单一、过程枯燥，学生被动地完成教学任务，缺乏实践能力和创新精神的培养[2]。在新时代背景下，提倡变“结果验证”为“兴趣激发”，在教学过程中增加了实验装置的自我组装，管路的自我选择、方案的自我制定等环节，实现了“玩中做”、“做中学”、“学中玩”。

（四）学习情境改变

近年来，虽然很多高校建设了一批化工实验室，增加了较多种类的化工实验装置，但是这些实验装置与化工工程实际相差较远，仍然缺乏对接化工岗位需求的真实性[5]。新时代提倡变化工实验的“装置操作”为“情境再现”，通过3D仿真演示和“生产线”模拟，实现行业企业工作场景的虚实结合，从而实现“沉浸式”学习。

（五）学习内涵改变

新时代需要的新型人才既要有化工相关新兴产业知识和沟通表达能力，又能发挥团队合作精神;既要有良好的职业情操、社会责任感，又要在工程实践中遵守工程职业道德和规范。因此，提倡变“单一操作”为“团队协作”，在实验过程中，角色分工、协作一致，完成实验教学任务，树立工程理念、积累工程素养[6]。

三、化工实践教学模式的探索

（一）构建“线上线下”、“虚实结合”化工实践教学体系

依托互联网等新兴技术，通过构建化工实践教学平台，将线上虚拟学习与线下实际操作有效融合，完成实验项目的知识讲授、操作训练和实验考试三个环节（教学体系见图1）。通过线上、线下的学习、训练与考试等环节，把所取得的成绩汇总到化工实验实践平台即为该实验项目的总成绩，实现了“线上线下”、“虚实结合的”化工实践教学体系。

（二）发挥“互联网+化工实验”，突出以学生为主体的自学能力

通过线上“互联网+化工实验”的实验平台，实现教学资源的发布与接收、实验装置的认知与操作、课前预习与课后评价、学习成效评价等教学功能。其中，实验装置的认知与操作通过“学习交互系统”完成，该系统可以实现实验室漫步、装置的认知、模拟操作、考试测验等环节。[7]

（三）发挥“化工实验实践平台”，突出以行业岗位需求的技能提升

通过建设系列化的化工实验装置和化工实践装置等，形成项目广度和难度梯度，从而形成化工实验实践平台。在该平台上，学生通过线上获得的“授权码”取得实验室进门、学习的资格。在实验室内，学生带着问题、思考进行操作，知道实验项目的观察点是什么、难点是什么、体会是什么[8]。学生通过扫描二维码弹出的教学资源实现自主学习，实现“哪里不会点哪里”;在实验操作过程中，学生可以选择“引导式”或“过关式”学习模式，控制系统选择是否给出步骤引导，同时进行评判。在考试环节，控制系统会自动弹出相应理论知识点的考题，实现“操作质量”与“操作与知识点”的同步测试。

（四）拓展实验教学内涵，突出学生综合素质的积累

实训过程中融入更多工程要素，让学生根据实验目的绘制相关工艺流程图，实验前进行实验的成本核算与成本控制，实验过程中对产生异常现象进行辨别与处理，根据产品需求对生产线装置的流程进行重新设计、搭建等。通过“以学生为中心”的自主学习与训练，将“新工科”对应的教学、教育理念承载在化工实验实践中，将岗位责任、岗位意识、质量观念灌输其中，经过日积月累，自然而然地实现技能提升，达到溶于心、画于型的目的。

四、结束语

“授人以鱼”不如“授人以渔”，在新一轮科技革命和产业变革中，化工实验实践教育要以学生为中心，以成果为导向[9]，以能力提升为基础，以职业素养的积累为核心，通过“线上线下”、“虚实结合、互为促进”的化工实验实践教学体系的构建，建立从理论知识学习、虚拟仿真预习、真实装置操作、工程能力拓展到职业素养积累的教学链条，从而培养具有较强化工行业背景知识、工程实践能力、满足行业发展需求的“新工科”人才。

参考文献：

[1]叶民，孔寒冰，张炜.新工科：从理念到行动[J].高等工程教育研究，2018，（1）：24-31.

[2]侯翠红，胡国勤，任保增，等.新工科建设产学研融合，培养卓越化工人才[J].河南化工，2017，（12）：47-49.

[3]周剑峰，韩民.新工科专业实践教学体系构建[J].教育教学论坛，2017，（44）：109-110.

[4]任晓乾，武文良，梁金花.高校化工类实验室HSE教学与管理体系的构建[J].山东化工，2014，43（12）：132-134.

[5]晏永红.新工科背景下真实职业实践环境构建[J].高教学刊，2018，（4）：66-67，70.

[6]李清明，周江容，等.基于应用型人才培养模式的工程课程群教学改革与探索[J].教育教学论坛，2017，（33）：94-95.

[7]王瑶，王刚，肖武，等.基于工程创新能力培养的化工原理实验室建设[J].化工高等教育，2015，（5）：78-81.

[8]修景海，张艳.通过专业认证促进化工实验室安全文化建设[J].实验室科学，2017，20，（2）：211-215.

[9]夏淑倩，王曼玲，等.践行OBE理念，开展化工类专业新工科建设[J].化工高等教育，2018，（1）：9-12，61