工程教育认证背景下的化工实验室建设与改造

＊张新强 苏碧云 孙立章 李晔 陈英明

（西安石油大学化学化工实验教学中心 陕西 710065）

近年来，我国高等工程教育发展迅速，数量规模上已经是“世界第一”[1]，同时也形成了较为成熟的工程教育体系。随着经济全球化进程的加快，为促进我国工程教育的改革、加强工程实践教育、促进我国工程教育参与国际交流，为我国广大高校工科学生和工程技术人员打开国际工程执业通道，能够公平地参与国际就业市场的竞争，进一步提高工程教育的质量，提升专业的国际认可度和影响力，与国际接轨[2]。

工程教育专业认证是针对工程教育专业进行的鉴定、评估。工程教育专业认证是目前国际上通行的工程教育质量基本保障制度，也是实现工程教育的国际互认和工程师资格国际互认的重要基础[3]。不同国家或地区的认证机构签订互认协议后，相互承认彼此认证过的工程专业及其所授学历、学位，实现各国工程教育专业认证逐步趋于实质等效。

作为国际化程度最高、体系最完整的本科工程教育国际互认协议——《华盛顿协议》（Washington Accord，简称WA）是一个有关工程学士学位专业鉴定的国际互认协议。2013年6月19日，在韩国首尔召开的国际工程联盟大会上，《华盛顿协议》全会一致通过我国为该协议签约成员，标志着我国工程教育正式与国际接轨[4]。2016年6月，中国成为《华盛顿协议》正式成员[5-7]，中国工程教育认证结果将在《华盛顿协议》正式签约国和地区实现互认。中国加入华盛顿协议，对于增加协议在全球的影响力，促进全球工程技术人员流动，具有十分积极的意义[8-9]。

各高校意识到，高等工程教育国际化趋势越来越清晰，只有经过可靠认证机构所认证的学校（专业）才是被承认的学校（专业）；认证实际上关系到学校的生存条件（有利于吸引学生、吸引投资等）[10]。自2006年教育部发布教高厅函〔2006〕5号正式启动工程教育专业认证试点工作以来，国内高校各工科专业纷纷踊跃申请进行专业认证。我国制定了《工程教育认证办法》《工程教育认证标准》《工程教育认证通用标准解读及使用指南》等一系列工程教育认证规范文件。专业认证标准是目标导向和特色化的，高度重视学校或专业的多样性和个性化特点，鼓励各高等院校根据各自的目标、任务和条件，扬长避短，充分发挥优势，努力办出水平、办出特色[11]。

本文在工程教育专业认证背景下，对我校——西安石油大学化学化工实验教学中心化工实验室建设与改造方面进行了阐述，从硬件条件方面对达成工程教育专业认证的要求进行有力支撑和保障。

1.我校化工实验室的现状

我校的化工实验主要包括化工专业基础实验和化工专业实验两门单独设课的必修实验课。其中，化工专业基础实验包括了化工原理、化学反应工程和化工热力学三门理论课的相关实验。化工专业实验是我校化学工程与工艺专业的特色实验项目，主要围绕石油化工过程展开。化工实验教学中强调对学生工程实践能力的培养的同时，进一步提高学生的安全环保意识。本次工程认证的专业是化学工程与工艺专业，它是一个基础研究与工程实践应用并重的专业，培养具有解决复杂工程问题的复合型人才是我们的目标之一。本专业旨在培养具备化学工程与工艺专业基础知识扎实、宽厚、工程实践能力强、适应面广，具有创新意识和创新能力的高素质应用型复合工程技术人才，能够从事化工领域特别是石油、天然气、煤炭等化工行业的生产运行与管理、新工艺、新技术的开发研制、工程设计、技术研发、安全环保等工作。

在未申请进行工程专业认证之前，我校的化学工程与工艺专业办学历史长，经费投入严重不足、人员配备紧张以及其他历史遗留原因，实验教学设备更新周期很长，部分实验设备购置年代久远，经实验教师的尽力维护，勉强可用。部分实验设备台套数偏少，循环次数很多。实验设备功能普遍单一，能开展综合性、设计性实验的设备比例很低。设备布置不尽合理，大功率电器使用分散，随实验设备台套数的增多，导致频繁跳闸。实验用气点分散，气体管路凌乱。通风系统过于陈旧，部分功能丧失。安全设施不够完善，也不够安全、统一。无法在硬件上从安全、环保方面保障实验教学的高质量完成，不能紧跟教育时代的潮流，无法施展教育引领作用，限制了对学生创新能力及工程实践能力的提高。

2.化工实验室的建设与改造

为迎接认证委员会对我校化学工程与工艺专业的认证考察，仔细全面梳理了我校化工实验室存在的问题，对标《工程教育认证标准》等采取相应措施进行建设和改造。实验室建设工作取得初步成效，保障了化工实验教学的顺利展开和实验教学质量的提高。现就主要做法进行总结和回顾，以资借鉴。

(1)更新换代综合实验设备，增加设备台套数

前期调研知名厂家的实验设备，多方比较和论证，如功能性、先进性、价格、占地面积、高度、售后服务等后进行政府招标采购。化工实验装置是工业装置的缩小、简化版，原理、操作流程基本相同，能做到以小见大，锻炼学生的思维、动手操作能力和解决复杂工程问题能力。一般，绝大多数高校一个实验采购多套同种实验设备，布置起来外观上整齐划一，也便于指导教师讲授和指导。但也存在一个问题，就是学生只能掌握一种设备的使用方法、见识一种实验设备，造成知识面狭窄。由于实验设备并非标准定型设备，为扩大学生的视野，现在我们在采购仪器的时候，有意让设备生产厂商在设备的配置上体现多样性，如在吸收和解吸综合实验中，我们8套实验装置采用的都是填料塔，但填料可以做到各不相同，有意让学生认识不同种类的填料，比较不同填料的特性；相比原先的吸收实验，设备综合性得到了提高，能将原来的实验项目开发成综合性、设计性实验。实验用泵，一般都是小型离心泵，要求学生掌握离心泵的原理、操作步骤、流量调节方法等。但在精馏实验中，我们就用到了齿轮泵，它的原理、操作步骤、流量调节方法等与离心泵大不相同。实验设备的更新换代大大改善了实验教学环境，促进了实验教学内容的深入和革新，与时俱进，为更好地培养学生的工程实践能力和创新能力奠定了坚实的物质基础。

(2)调整实验室功能

对原有实验室，按照功能、联系紧密程度、相关性等进行调整，以便于分类管理。如换热器综合实验、洞道干燥速率曲线测定实验、精馏操作与塔效率的测定实验和催化裂化实验对电力需求很大，功率高，并分散在几个相对较远的实验室，电力增容改造难度大、费用高。通过内部调整，把它们安排在相邻或相近的实验室内，电力专线的布置相对集中，也只需对这几个实验室进行电力增容，其他实验室电力负荷满足要求，这样改造费用也大大降低，同时安全性也大大提高。第二维里系数的测定实验和色谱法测定无限稀释溶液的活度系数实验都要用气，把它们二者调整布置到一个大实验室，大大节省了气路长度，便于进行泄露报警设置、排风设计等，也利于安全管理。

(3)电力增容改造

集中大功率电器，减少电力分布点位。增设电力专线为布置在不远处的几个实验室进行供电。

(4)集中气路改造

增设气瓶间。几乎将所有高压气瓶都集中安置在气瓶间，各实验室用气通过不锈钢无缝气路进行供应，采用二级减压进行压力控制。气瓶间和各实验室用气点增设泄露报警。气瓶间增设气瓶压力低压报警和气体泄露自动排风系统。

(5)通风系统改造

化工实验室难免会产生有毒、有害、易燃、易爆、腐蚀性、难闻的气体，为控制实验室内化学污染物的浓度与危害，借助专业认证，对整栋实验楼进行了全面通风系统改造。室外架设多个风机和气体管路及尾气处理系统，室内合理布置各换气点、万向排风罩、通风柜和通风橱的数量，按照实验室面积、高度、换气量、换气频次等进行变频控制。按要求，通风设备设独立开关控制。化学化工类实验室换气要求每小时大于10次，实验室无人时换气可减少为6次。通常，实验室的噪声（室内背景噪声级）限制值为70dB（A）。按新标准新建的通风系统为广大师生提供了安全、舒适的实验环境，减少了师生暴露在危险气氛环境下的可能，并且更加静音、节能。

(6)实验室安全改造

实验室安全设施是实验过程安全的基础和保障。对实验室安全设施进行提升改造，满足工程教育专业认证标准的总体要求。实验室安全主要包括防火、防盗、防事故。要形成一套完整的安全管理体系，使实验室始终处于安全运转状态。增设安全环保知识考试，要求每个进入实验室的学生都要通过安全环保知识考试才有资格进入实验室进行实验。每套实验装置张贴安全操作规范。各实验室内门口1.5m范围内配备消防器材箱，箱内有灭火器、灭火毯、消防沙、消防桶、护目镜、劳保用品，如线手套、防烫手套、橡胶手套、防化靴等。室内门口墙上1.2m处悬挂急救箱，箱内配备创可贴、碘伏、消毒纱布、医用棉签、藿香正气水等常用急救药品及简单医用器材，以备师生受轻伤时，用以急救。室内水池边安装了简易洗眼器。室内张贴禁止饮食警示标志，加装温、湿度计。设备标识、标牌粘贴整齐美观，同类标识粘贴高度一致。室内张贴安全逃生疏散图、疏散指示标志。实验设备周边设置黄黑相间警界线。各功能区（危废区、清洁用具区、垃圾桶、消防器材区等）周边设置定位线，定位线内有放置相应物品的名称标识。对具有潜在安全隐患的实验仪器、设备，均加装了防护装置和警示标志。如对高温实验设备要做防烫保温隔热处理，显眼处张贴高温、防烫警示标志。对运动部件加装了防护装置。对用电设备做好接地处理，显眼处张贴小心触电警示标志。谨防电力设备超负荷运转，电线绝缘保持良好，防止老化的电线发生短路、引发火灾。室外，在实验室门口墙上悬挂实验室责任人信息牌，信息内容包括责任人姓名、电话等，以便于在实验室发生危险时，能第一时间联系到责任人。应急照明系统安装双头应急灯。室外公共区域设置喷淋系统、洗眼器。实验室消毒记录单贴于门外或挂于门内门口附近。

(7)实验室卫生环保改造

要求实验设备干净、无尘、无污渍；环境整洁。墙面重新刷白色乳胶漆。室内严禁堆放易燃、易爆物品及其他杂物。对于废气，打开室内通风系统，将其抽至设在楼顶的废气处理柜进行处理后达标排放。对产生的废渣、废液依据其物理化学特性进行分类收集，暂存于室内危废区中加盖的废液桶、废固箱内。当室内存量达到一定量时，统一转至室外指定位置，交由有资质的废物处置公司进行统一处置。但实验室尽量要从源头上不产或少产这类危废物。化工实验教学中时刻强调环保意识[12]。

(8)信息化建设改造

仿真实验在原2D仿真实验的基础上，新增3D仿真实验和培训。学生通过课前实验装置的仿真预习和化工单元仿真、化工实验过程仿真操作练习，掌握了实验原理，知晓了实验目的，熟悉了实验装置和操作流程，了解了实验背景知识、安全注意事项和实验中可能会出现的意外状况，可以帮助学生预习真实实验，对自主实验设计也具有很强的参考价值。通过仿真安全培训和考试，强化了学生的安全意识。VR虚拟增强现实增强技术，给学生以三维实景体验，获得身临其境的感性认识，见到整个工厂的布置概貌、真实的各类、各种阀门、管线、工业设备及其内部构造、工作原理等，弥补了课堂理论教学的不足，收获了大量感性知识，对于生产实习颇具裨益。

3.结论

我院化学工程与工艺专业经过几十年的发展，获批教育部“卓越工程师教育培养计划”试点专业和陕西省“一流专业”，已建成较完善的人才培养体系。已于2020年6月份通过了中国工程教育专业认证（工认协(2020)15号）。通过专业认证，让我们认识到了本专业与国家高等工程教育认证标准尚有一定差距。在认真分析专家组的反馈意见和建议后，用OBE（Outcomes Based Education）教育理念（以学生为中心，以产出为导向，持续改进）引领专业持续改进，持续进行化工实验室建设与改造，从硬件条件方面对工程教育专业认证的要求进行有力支撑和保障。除硬件建设与改造外，还要从机制、体制等方面进行全方位持续改进，不断完善人才培养体系和培养方案，逐步建立和完善与国际接轨的、具有鲜明特色的新质量保障体系，建立有效的新质量监控与反馈机制，持续扩充实验技术人员队伍，发挥好化工实验室在服务教学、科研、人才培养、地方经济建设等方面的作用，不断提高办学层次和工程人才培养质量。