彭 博，刘绍刚，刘彭如，薛兴勇，蓝 平

(广西民族大学化学化工学院，广西 南宁 530006)

面对国际日趋严峻的竞争形势，着眼长期稳定的发展，解决国家重大科技前沿难题，急需一大批科技人才。人才的培养立足于教育，高等人才的培养则依靠高等教育。近年来，国家实施了多项重大举措推动科技、教育的发展。2015年5月国务院正式印发《中国制造2025》，其核心就是创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本[1]。针对国际产业变革大势，全面提升国家的制造业质量和水平，目标2045年建成具有全球引领和影响力的制造强国。为了推动工程教育改革，2017年2月教育部召开了高等学校工程教育发展的战略研讨会，发布了《教育部高等教育司关于开展“新工科”研究与实践的通知》，号召高等学校开展“新工科”研究，推动工科教育改革[2]。面向国家重大战略发展、立德树人新要求，学与教、实践与创新的主要内容上围绕工程教育新的理念，构建人才培养的新模式。2018年9月全国教育大会上，习近平总书记就建设高水平本科教育发表重要讲话，提出全面振兴本科教育[3]。全国范围内，建成一流本科成为国内教育的发展大势，一流本科培育出一流的专业和一流的人才，落实到专任教师自然就是努力打造出一流的课程，为人才培养构建出可持续、创新性、专业基础扎实、实践能力强的综合培养体系。2021年4月19日习近平总书记在清华大学考察时强调“党和国家事业发展对高等教育的需要，对科学知识和优秀人才的需要，比以往任何时候都更为迫切。”针对当前的人才培养的情况，围绕“想国家之所想、急国家之所急、应国家之所需，抓住全面提高人才培养能力这个重点，坚持把立德树人作为根本任务，着力培养担当民族复兴大任的时代新人”的教育使命，急需开展教育改革，打造创新型人才培养的教育体系。

随着现代化工业的发展，对高等人才的需求越来越重视其应用能力和工程素质的培养。化工正是工程教育的核心学科，涉及分支化学工艺、化学工程、工业催化、生物化工、应用化学，面向石油化工、农业化工、化学医药、高分子、涂料、油脂、印染、环境、能源、生物等行业，涵盖了人类生活的方方面面，既立足基础日常需求又面向人类未来的可持续发展(医药、能源、环境等)。因此，化工产业的发展关乎国家发展战略的大局，着眼于服务广西地方的经济建设，高水平人才的培养成为其中的关键一环。

化工实验作为化工类及其相关专业学生的核心课程。立足于培养学生的动手能力和分析、解决工程实际问题能力，是培养学生的工程概念和工程实践能力的重要实践性课程。高等工科院校要培养具备坚实的理论基础、出色的科学实践能力和勇于开拓创新精神的适应当今经济、科技和社会发展需要的人才，实验教学是一个重要环节。化工实验课在培养高科技人才的基本素质和能力方面具有其他基础课无法替代的重要作用[4-7]。

1 化工实验存在的问题

目前的化工实验课程分为化工原理实验、化工专业实验(包含化工仿真实验)。化工实验教学方式：实验设置-教师讲解-学生操作-提交实验报告。这种方式没有达到人才培养质量的预期目标，学生的思考和动手能力差。问题归根结底在于学生很难自主思考，学生的专业知识广度深度不够、基础不扎实，创新思维、实践能力以及分析总结水平差[8-10]。具体的问题如下：(1)实验教学作为独立的课程在实际的教学中被孤立，实验教学与课程教学之间没有有效的衔接。同时实验类型之间关联不紧密，不利于学生对化工学科整体的认识。虚拟仿真实验、化工原理实验、化工专业实验三类之间需要依托基础知识(化工原理、反应工程、过程传递、化工热力学等)有机结合。(2)学生对实验课程的准备不足，不少学生依赖上课的时间预习、熟悉基础知识，这样完成实验更多地需要指导教师给予详细的说明，不利于学生对基本原理、仪器分析、实验设计、方法构建等方面的学习。(3)化工实验实际的台套数少，不能同时满足一个班/组的使用，更多是部分学生在操作，学生面对的实验均是首次，缺乏对仪器设备的认识，不敢动手，甚至出现实验过程讲解完全之后，学生仍不能正确规范操作仪器。(4)安全教育，针对化工实验的安全教育被学生忽视了其中的重要性。不做不动手不是安全教育的结果，而是能够认识潜在的危害，正确规范实施才是最终的目的。学生进入社会，步入工作岗位，面临的问题将会接连不断，教会他们正确处理好面对的问题是化工实验教学内容的基本要求。(5)脱离实验课程的实验报告成为重要的评判实验成绩的重要依据。当前的化工实验等学生做完实验之后将数据带回去处理，提交实验报告。实验课程的重要一环是对实验结果的分析及改进。当实验完成之后，学生无法继续改进，没有补做完成实验的课程设置(一般限于教学资源的限制)。一般讲实验允许失败，在实际的实验教学中教师的过多干预促成实验成功以及失败的实验在当前实验的教学课时用完之后不能补做成为学生创新性能力培养的障碍。如何将实验报告融入离开课堂的课程教学中成为要迫切解决的问题。(6)各个实验室开放程度不高，实验选题具有局限性，局限于现有的设备，局限于各个系；比如，化工系的学生不能选择环境的实验，化工系的学生只能做化工系现有的实验。当今世界飞速变化，学科之间，专业之间的界限不再十分明晰，交叉学科的发展正在改变世界(环境催化、材料能源、生物催化、仿生学、X-射线吸收精细结构在单原子的应用等)；寻求新的产业突破口正成为化工发展的新方向。鉴于以上存在的问题，面对严峻的国际大环境、国内外化工行业之间的残酷竞争、高水平人才的迫切需求，开展立体多元化的化工实验体系的改革迫在眉睫。

2 化工实验教学体系改革

上述化工实验存在的问题针对学生发展而提出，实验改革目的正是一一解决这些存在的问题，改革的中心思想自然是“以创新人才培养为目标”体现“立德树人”根本任务，将课程教学、实验教学、实习构建一起形成立体，化工核心课程：化工原理、化学反应工程、化工热力学、化工传递过程、分离工程等多元课程构建基础知识体系，化工原理实验、化工专业实验、化工仿真模拟实验等多元实验构建实验体系，开展项目式管理，立体多元化的化工实验改革，完成基础实验、专业实验等层次逐渐提升的化工创新人才培养新模式，为国家科技战略培养高水平人才。

2.1 化工基础能力考试

建立化工基础能力考试题库，面向学生开放，学生可以自主选择时间进行考试。考试分为多个模块，化工原理实验、化工专业实验、化工模拟实验三部分各个实验均分为子模块，学生进入子模块考试，通过就能进入下一环节。每个子模块的知识不限于某个课程，同时涵盖了整个化工学生培养方案全部涉及到的课程。学生可以在各个模块进行多次考试，只有通过考试才能进入实验的立项，开展实验学习。

2.2 实验选题范围

学生具体选择什么实验，主要依据学生的专业课程学习进展，自己的兴趣，参与的科研项目等等。(1)学生可以根据实验室现有的设备设计实验，通过实验装置的改装或者实验体系的改变实现多种实验；(2)鼓励积极申报化工实验竞赛等赛事，以赛促学，利用具体的项目激发学生对所学知识的理解运用甚至变通消化；(3)引导学生积极与老师联系(不限于本系、本学院、本学校)参与到一些科研项目中，从中学习到项目引导的实验设计、实验操作、数据处理等综合能力的提升。

2.3 化工实验教学方案

开展项目式实验教学，强化学生对专业课程的各个知识点的理解与运用。以精馏实验为例：

(1)学生需要参加涉及精馏的基础知识考试，同时参加针对精馏实验的安全教育并提交实验立项的申请书，每3人一个小组。

(2)实验管理办公室收到申请书，组织实验教师审阅申请书并开展答辩，针对实验内容的设计、实验安全、精馏基础知识、申请书撰写规范等内容全面考察精馏实验是否立项。

(3)通过立项的精馏实验小组则需要提交实验计划书，同精馏实验指导教师讨论实验方案。精馏实验小组预约实验仪器的培训，拿到培训合格方可进入第二次答辩。

(4)第二次答辩围绕实验实施的可行性，考察学生是否熟悉所做实验、具备操作实验设备、具备完成实验目的的基本条件。

(5)根据实验的台套数安排精馏小组，本单位有4套精馏设备，故每次最多可以安排4组实验。指导教师全程在观察实验进程，实验结束3天内处理实验数据并提交实验报告，参加第三次答辩。

(6)第三次答辩主要考察学生对实验过程的理解，由此强化对基础知识的理解，根据实验数据和实验过程，针对性指出实验存在的问题，对于问题多、问题大的实验小组需要重新开展精馏实验。其余小组根据答辩给出的建议修改实验报告并提交存档。

(7)根据全流程精馏小组的实验情况评精馏实验成绩。

图1 实验教学改革方案Fig.1 The plan of experimental teaching reform

2.4 改革成效显著

开展化工实验教学改革后，学生学习的积极性大幅度提高，学生由之前的被动学转变为主动学，主动思考并能够及时总结学习的内容。正是因为对专业知识的更深入掌握，培养出对化工专业的认同感。同时，学生踊跃参加“互联网+”大学生创新创业大赛、全国大学生化工设计竞赛、申报大学生创新创业项目、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛等，广西民族大学化工专业学生近三年来，共计获奖/立项80多项。通过完整严格的竞赛训练，提高了学生的创新能力。学生的就业率接近100%，一部分学生进入南方锰业等化工行业著名的企业工作。

3 结 语

化工实验作为化工专业重要的课程之一，其改革应当针对当前存在的问题，持续响应国家对创新人才的需求。整合化工类实验，建立化工实验教学体系。实验课程又不能孤立于整个化工培养方案中，根据核心课程的内容，建立化工基础知识库；所学的知识放到实践中检验，参与各类赛事、各种实习，完成知识的运用能力培养。因此，项目式教学融合基础知识体系-实验体系，能成为化工创新人才培养新模式，培养创新型高水平人才，服务国家创新发展战略。