新工科背景下化工专业综合实验教育改革探索

2020-01-16汤雁婷李庆华陈丹云马新起郭泉辉

河南化工 2020年12期

李娟，于欣，汤雁婷，李庆华，陈丹云，马新起，郭泉辉

(河南大学化学化工学院，河南省废弃物资源能源化工程技术研究中心，河南开封 475004)

河南大学于2017年9月成功入选“双一流”建设高校行列，但是由于历史的原因，学校作为一所综合性大学，专业门类众多、资源匹配难以平衡，因而并未得到很好的发展。在目前的工程教育国际化趋势和“新工科”思想指导下，我国许多高等院校已经按照《华盛顿协议》标准，通过了国际工程教育专业认证[1]。这就要求除了对化工专业学生的专业知识要求高以外，更要突出未来工程师应具有的非技术类能力要达标，比如沟通、表达能力等。

化工综合实验是继化工原理实验和化工专业实验之后化学工程与工艺专业的一项非常重要的实践性教学环节。通过化工综合实验课程的学习，使学生能更加深刻地理解、掌握所学过的化工理论知识，让学生充分发挥个人的主观能动性，能够自主设计实验、安排实验、控制实验参数，并且能够用现代化手段进行数据采集和数据处理，书写完整的实验研究报告等，培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生自学能力、独立思考能力和创新能力，为学生在今后独立从事化工实验室工作、科学研究以及新产品、新工艺、新单元操作技术开发奠定良好基础。立足自身条件，结合化工系教师自身的研究课题，不断探索如何培养学生的工程思维和综合实验动手能力并稳步提高化工专业教学水平。采取的主要措施如下：

1 开好化工原理课程设计课

为进一步加深并巩固化工专业的学生对化工原理单元操作理论知识的认识，每年均在大学三年级的上学期(即化工原理下册的开课学期)由有经验的专业教师同步开设化工原理课程设计课。

开展的化工原理课程设计，一般是围绕化工原理上册热量传递中的换热器设计和下册质量传递中的吸收塔或精馏塔设计来进行。将学生按3～4人进行分组，再由学生自由选择课程设计的题目，分别由指导教师辅导进行。在一个月的时间内，学生初步掌握了化工设计的基础知识、设计原则和方法；学会了各种手册的使用方法以及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握了各种结果的校核方法，能画出工艺流程、塔板结构等图形；理解计算机辅助设计过程，利用编程使计算效率提高；明白了在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性和经济上的合理性。

2 组织学生参加全国化工原理实验大赛

以化工原理课程为基础，从2017年开始，每年都组织多名优秀的专业任课教师在化工原理课的基础理论知识和应用计算、仿真实验操作能力以及化工原理实验动手能力三方面进行海选，从全体化工专业学生中认真筛选理论基础扎实、实验动手能力强的优秀学生参加全国化工原理实验大赛。目前，已经连续参加了三届的比赛，分别取得了中南赛区两个三等奖和一个二等奖的好成绩。

今后，我们会继续总结前几次参加化工原理实验大赛的经验教训，从化工原理实验设备的更新、仿真虚拟软件购置和化工原理课程教学三个方面不断强化教学质量，力争在今后的比赛中能够进入全国赛，并取得较好的成绩。

3 组织学生参加全国化工设计大赛

面对目前科技的飞速发展，化工企业对工程技术人才的要求也越来越高。主要涉及新产品和新技术的研发，新流程和新装置的设计，新的工厂生产过程操作运行方案等。如果在校期间学生没有经过相应的训练，那么必然会出现“毕业即失业”的就业难问题。

而学生工程思维和动手能力训练的第三种方式就是组织他们参加全国化工设计大赛。从2016年起，每年我们都要选择15名左右学生组成3～4个队，分别获得华中赛区特等奖2次、一等奖4次、二等奖3次、三等奖1次以及全国化工设计大赛一等奖2次、二等奖4次、三等奖1次的好成绩。

选择参加化工设计大赛的题目均为化工企业实际生产项目，比如，金马能源焦炉煤气深度脱硫回收硫黄联产20万t/a甲醇项目，齐鲁石化360 000t/a净煤气深度脱硫联产硫黄，甲醇及氢气资源化利用项目，顺达化工年产18万t醋酸乙烯酯项目，盘锦石化年产8万t MMA生产项目以及华晨化工11万t/a MMA生产项目等。这样的化工设计才更加接地气，更加具有真实感。

通过参加化工设计大赛，学生的创新思维和工程技能以及团队协作精神得到了极大的提高，这对增强大学生的工程设计与实践能力来说是非常重要的训练，也极大地提高了学生进一步掌握化工知识的积极性。

4 结合教师科研课题开展综合实验

鉴于我校化工目前面临的前述特殊条件，而且综合实验是以综合性、研究性实验为主导，具有实验装置复杂、流程长、使用的物料品种较多的特点，任课教师结合自身研究课题来拟定实验题目开展综合实验。目前，我系共开设五个综合实验的项目，分别包含硫酸催化剂的制备与性能评价、燃料油吸附脱硫、固体酸催化酯化反应、塔釜温度的PID定值控制和常压综合实验[2]。其中，前三个实验项目是设计性的，后两个实验项目是综合性的。这样做的好处是既解决了我校教学硬件欠缺的实际困难，又使学生深刻体会到化工研究项目的实际应用情况，从而为学生毕业后升学深造或者从事化工产品研发奠定坚实基础。

通过综合实验的训练，一方面学生对所学的化工基本理论知识有了进一步的巩固和加深并且提高了团队协作精神；另一方面学生也能够熟练掌握化工实验基本技能，其对实验现象分析、归纳和总结的能力也有了极大的提高，为今后从事有关的科技开发工作打下了良好的基础。