张 伟，张亚昆，原平方，陈可可，贾若凌

(新乡学院化学化工学院，河南 新乡 453003)

2019年4月29日，教育部、中央政法委等13个部门在天津联合召开“六卓越一拔尖”计划2.0启动大会，推动全面实施“六卓越一拔尖”计划2.0，发展新工科、新医科、新农科、新文科，拉开了全国高校“质量革命”的序幕。这是自2017年，教育部形成“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，发布《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》之后，积极推进新工科建设的又一重要有力举措[1]。

化工产业为“国之重器”。近年来，我国化学工业发展成就显著，化工高等教育也取得了蓬勃发展，专业办学点达到了383个，在校学生13万余人。但目前中国化工高等教育普遍存在学生工程实践能力不足、团队精神训练不够、创新创业能力偏弱等问题，化工高等教育改革发展、提高质量迫在眉睫[2]。实践教学是培养学生工程能力、工程素养、创新能力、团队精神的有效途径，因此探索并实践新工科背景下化学工程与工艺专业工程实践教学模式，构建与国际工程教育相接轨的化学工程与工艺专业的实践教学体系，使本专业学生更好地适应新时代经济发展和全球化的需求具有重要的意义和价值[3]。

新乡学院化学工程与工艺专业是我校第1批升本的专业，通过12年的建设与发展，逐步形成了自己的办学特色和优势，2010年该专业被评为“河南省高等学校特色专业建设点”，2012年确立为“河南省高等学校专业综合改革试点”；2013年化工实验教学中心被评为“河南省高等学校实验教学示范中心建设单位”；结合特色专业建设和实验教学示范中心建设工作中的思考，我们认为化学工程与工业专业的培养应特别突出该专业工程能力和工程素养的培养，凸显人才培养的“实践性”，为此我们在国家教育部提出的新工科背景下，对化学工程与工艺专业工程实践教学模式进行了探索与实践。

1 构建内容完整、系统化的实践课程教学体系

全面修订2016级化学工程与工艺专业人才培养方案，构建了由“实验+实训+实习”三位一体的实践教学体系。实践教学的开展通过3条主线，即实验、实训、实习来安排一系列的培养环节，完成学生由认知性训练到基本技能、专业综合能力、工程实践能力，最终创新能力训练的阶梯化成长，使学生实践能力逐级提高，实现培养目标的要求[4]。新的实践课程体系共计31学分，与原来相比，增加了实训环节，包括化工单元操作仿真实训、化工工艺过程仿真实训、化工装备基础拓展实训、新型膜材料制备工艺实训，使学生在学习过相关的课程之后，可以马上在实验室进行相关的设备拆装和工艺操作训练，有效的巩固了所学的专业知识，提高了动手能力，达到《化学工程与工艺专业教学质量国家标准》和《工程教育专业认证标准》中的要求。

表1 实践教学体系课程及学分

新的实践课程体系还对实习环节进行全面调整，形成了四年不间断的连续性实习。大一开展认知见习，使学生了解化学化工基础知识与化工工程实际的联系，提高职业感性认识；大二开展金工实习与化工单元操作认知实习，树立学生工程意识，为核心课程《化工原理》的学习打下牢固基础；大三开展课程认识实习，使学生了解化工生产过程，认识不同反应器、化工装置，为后续反应工程、化工机械设备基础、化工仪表等专业课程的学习打下基础；大四生产实习，属于综合实习，通过对企业文化、工艺路线、化工典型设备的全面学习，培养学生知识综合运用能力，分析和解决实际工程问题能力和创新能力，增强学生的事业心和责任感，为毕业后与社会需要接轨奠定坚实的实践基础。通过不间断、由体验到实践到全程参与的循序渐进的实习，逐渐培养学生的动手能力、树立学生的工程意识，进行职业岗位能力培养。通过实习环节，借助地方企业平台，有机地将教学内容和地方经济相衔接，使学生看到了“真刀真枪”，实现教学内容与就业的无缝对接，有效提高了学生的工程实践能力，实现真正意义的校企合作教育。

2 改革专业实验教学模式

2.1 整合实验内容

打破原有实验顺序和内容，对原开设的实验进行梳理，停开质量不高的实验，保留必要的基础实验，按照“分阶段、分层次、模块化”的思路，遵循由浅入深、由简单单一实验到复杂综合实验顺序、建立由基础性实验、综合性设计性实验、综合创新性实验构成的专业实验教学体系。

综合设计性实验是综合利用所学基础知识，自行进行实验设计，测定某些生产参数或者确定生产条件的实验。例如，将原有精馏实验装置进行改进，将简单的测定板效率的实验改为设计型实验，学生分别测定不同进料温度、不同进料位置、不同进料组成、不同回流比、不同进料流量的板效率及灵敏板位置，最后通过分析得出最佳生产工艺条件，并可以通过正交分析法分析不同因素对板效率及灵敏板位置的影响。设计性实验的开展能充分发挥学生学习的主观能动性，使学生将所学知识活学活用，从而对原有理论知识有了更为深刻的理解，对生产实际问题有了一定的认识，有利于提高学生解决工程实际问题的能力。

综合创新性实验是基础实验和专业实验的进阶版，例如原来单一的结晶实验，将其和基础实验联合起来开设阿司匹林生产综合实验。学生以水杨酸为原料，通过酰化、酰洗离心、水洗离心、气流干燥、旋风分离、压片一系列工艺流程，最终得到阿司匹林片剂成品。其中涉及到的单元操作有：酰化反应、搅拌、冷冻结晶、离心、干燥、过滤等。最后学生实验报告中要提交根据小型综合实验设计的阿司匹林物料流程图、带控制点工艺流程图、对生产过程中条件控制的分析及经济分析。这样的专业实验改革突破热力学、传递过程、反应工程、分离工程、化工工艺等模块的限制，通过融会贯通、综合运用基础课和专业课的理论知识以及实验理论及实验技能，实现了按照“产品”理念系统安排实验项目。实验不仅需要完成“原料→反应→分离→产品分析测试”的实验过程，还要求学生结合化工过程开发与设计，完成从市场调研确定工艺路线到化工过程放大、过程节能降耗、环境保护及技术经济评价等环节的报告，让学生了解化工产品的整个开发过程[5]。通过这样的综合实验改革，使学生对化工原理、化工制图、反应工程、仪表自动化等课程的内容加以更深程度的理解和融合，提高学生的综合创新能力，既总结和巩固前期实验教学成果，又锻炼了学生综合实验能力和运用实验解决工程实际问题的能力。

以上进行专业实验内容的改革，符合学生的学习规律，能使学生主动把专业知识变成创新问题，带着问题去学习，有效培养了学生的团队合作和工程创新能力。

2.2 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，实验过程是是而非，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”。

在实验预习环节，学生通过使用化工专业实验三维虚拟现实仿真系统，在实验前可以模拟实验过程，包括实验目的、实验原理和流程、仿真实验操作，系统可评价和分析学生的操作质量，安全测试需达到100分，模拟测验需达到80分以上方可进入实验室进行实验，达到了良好的预习效果。对一些具有代表性的实验设备我们研制了虚拟拆装系统，具有真实的3D效果，学生可以利用电脑、手机APP客户端进行实验设备的结构、功能、原理的学习，并可虚拟拆装和在线测验，极大提高了指导信息量，改善了教学效果。

通过实验教学模式的改革和实践，我们发现学生实验前“忙”了起来，实验中“动”了起来，实验后汇报“活”了起来，学生的学习效率提高了，学习效果变好了，发现问题、分析问题、解决问题的能力增强了，自主学习能力提高了。

2.3 实验考核方式的调整

原有实验课程的考核评价只是在期末，教师根据实验预习、实验报告、考勤情况，综合给学生一个分数。这种评价方式忽视了对学生实验过程的考察，只是完全站在教师的角度，给学生一个最终的结果，学生并不知道自己实验过程到底做得如何，以及实验中存在的问题等[6]。因此，此种评价方式缺乏过程性评价，不利于学生综合能力的提升。

我们将实验考核改为平时成绩和实验报告考核相结合的方式，重视过程性评价，平时成绩占总成绩的60%，实验报告考核占40%。平时成绩又包括实验预习、实验卫生、实验操作，以实验操作为主，占平时成绩的60%。预习以实验仿真成绩直接给出(题目包括实验原理、实验操作、实验安全等多个方面，每位学生随机给题)，以此来使学生养成良好的预习习惯，进入实验室后实验不盲目；实验卫生主要考察学生实验前、后，实验过程中的仪器、设备摆放、卫生情况及废液回收等，此项评价是实验改革后新增加的项目，以此来培养学生在实验过程中养成清洁实验、绿色实验和保护环境的意识；实验操作主要考察学生操作的规范性、小组的团队配合情况、记录数据的规范性及正确性等，以此来培养学生的团队协作能力、设备操作能力。各环节均制定了详细的考核评分细则，发放给学生，使学生对实验的过程有标准、有参照，使学生逐渐自觉养成对实验课程重视的习惯，真正体验并理解到实验教学培养实践能力的重要性，由“要我学”变成“我要学”。

实验报告的考核分为两类：一类是有数据处理的实验，要求每位学生处理不同的一组数据，最后小组进行汇总，完成实验报告，避免传统实验报告同组同学互相抄袭的情况，教师根据学生提交实验报告的质量给出实验报告成绩，实验报告的质量包括实验原理的正确性、实验数据处理质量和分析讨论等；另一类是采取以小论文代替实验报告的方式，对实验过程写出自己的认识和分析，并进行小组汇报，通过自评互评师评等不记名打分模式给出成绩，有效避免借用他人实验数据，炮制实验报告等现象，真正培养学生查阅文献、撰写科技论文和实事求是的科学态度。考核方式的改革使指导教师对学生实验的考核贯穿于实验的整个过程，全方位考察学生运用知识解决问题能力，有效促进了学习方式的多样化，促使学生自发改变学习态度。

3 构建全方位的实习实训基地

实习是高等工科院校实践教学中的重要环节，但目前的实习大多存在基地较单一、时间较短的问题，工厂常常基于生产安全、学生人身安全和保密等因素的考虑，不允许学生对生产装置进行实际操作，难以保证实习的质量和效果。为此，我们尝试建立校外化工企业与校内仿真工厂联合实习实训基地，实现校内校外双翼并举的实习方式。

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。

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。