導(dǎo)語：能源化工實驗教學(xué)平臺改革探索一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］上海電力大學(xué)按照“立足電力、立足應(yīng)用、立足一線”的辦學(xué)方針和“務(wù)實致用，明理致遠”的辦學(xué)理念，以“突出理論基礎(chǔ)，強化生產(chǎn)應(yīng)用，著力科技創(chuàng)新，服務(wù)地方經(jīng)濟”為指導(dǎo)思想，進行了新工科背景下能源化工實驗教學(xué)平臺的教學(xué)改革探索，構(gòu)建了多層次實驗教學(xué)體系，推進了實驗教學(xué)模式改革，這對培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力具有良好效果。

［關(guān)鍵詞］能源化工；化學(xué)工程與工藝；專業(yè)實驗；教學(xué)改革

近年來，隨著國家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，國家大力發(fā)展低碳經(jīng)濟、環(huán)保產(chǎn)業(yè)、綠色經(jīng)濟等關(guān)系到未來環(huán)境和人類生活的重要戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。為培養(yǎng)適應(yīng)國家經(jīng)濟建設(shè)需要和符合未來化學(xué)工業(yè)高速發(fā)展要求的合格人才，上海電力大學(xué)在2012年組建環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院后，成立了以化工為基礎(chǔ)、能源化工為特色的化學(xué)工程與工藝新專業(yè)，并于當(dāng)年開始招生，目標(biāo)是培養(yǎng)國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)需要的人才。該專業(yè)涉及可再生能源技術(shù)、節(jié)能減排技術(shù)、清潔煤技術(shù)、節(jié)能環(huán)保和資源循環(huán)利用等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。由于實驗教學(xué)是工科院校重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論教學(xué)的繼續(xù)和延伸，在新專業(yè)的課程體系建設(shè)中，一個重要的任務(wù)就是構(gòu)建能源化工實驗教學(xué)平臺[1-4]。通過建立專業(yè)實驗教學(xué)體系、內(nèi)容及實施方法，加深學(xué)生對專業(yè)課的理解和掌握，鞏固學(xué)生的實驗操作技能，提高學(xué)生觀察、分析、解決問題的能力，為學(xué)生掌握專業(yè)理論知識和實踐技能奠定基礎(chǔ)。經(jīng)過多年的建設(shè)與探索，實驗平臺已初具規(guī)模，但在實驗教學(xué)過程中仍存在一些問題，主要表現(xiàn)為：1.實驗項目演示型和驗證型多，綜合型和設(shè)計型少；2.實驗項目“能源化工”特色不明顯；3.教學(xué)方式單一，無法充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；4.實驗室開放利用率不高。針對上述問題，以新工科建設(shè)為背景，以高水平地方應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)為契機，結(jié)合專業(yè)工程教育認證和學(xué)科評估，充分發(fā)揮學(xué)院和學(xué)科特色，上海電力大學(xué)探索能源化工實驗教學(xué)平臺的教學(xué)改革勢在必行。

一、實驗教學(xué)體系構(gòu)建

（一）指導(dǎo)思想。為了更好地對接國家新能源戰(zhàn)略，適應(yīng)化學(xué)工程與工藝學(xué)科發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求[5-7]，結(jié)合國家和上海市教育發(fā)展規(guī)劃綱要，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力為核心，按照上海電力大學(xué)“立足電力、立足應(yīng)用、立足一線”的辦學(xué)方針和“務(wù)實致用，明理致遠”的辦學(xué)理念，平臺建設(shè)以“突出理論基礎(chǔ)，強化生產(chǎn)應(yīng)用，著力科技創(chuàng)新，服務(wù)地方經(jīng)濟”為指導(dǎo)思想，突出電力工業(yè)發(fā)展特點，以滿足目前學(xué)生在夯實基礎(chǔ)、提高動手能力和創(chuàng)新能力方面培養(yǎng)的要求。（二）教學(xué)理念。平臺的實驗教學(xué)理念是：以學(xué)生為主，“厚基礎(chǔ)、重能力、強實踐”三位一體?！昂窕A(chǔ)”即在實驗教學(xué)過程中加強學(xué)生基礎(chǔ)知識和基本操作的培養(yǎng)和鞏固，注意理論聯(lián)系實際；“重能力”即在實驗教學(xué)過程中重視培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動手能力和綜合實驗?zāi)芰?；“強實踐”即在實驗教學(xué)過程中鼓勵學(xué)生不受實驗室、實驗學(xué)時和實驗教材的限制，自行設(shè)計實驗方案和完成實驗，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。（三）實驗教學(xué)體系構(gòu)建。實驗教學(xué)是人才培養(yǎng)過程中的重要環(huán)節(jié)，以平臺建設(shè)的指導(dǎo)思想和教學(xué)理念為準(zhǔn)線，在實驗教學(xué)中，平臺按照學(xué)生認識、理解、掌握知識的規(guī)律，遵循促進學(xué)生實踐能力梯級遞增、注重學(xué)生個性發(fā)展的原則，構(gòu)建分層次的實驗教學(xué)體系，將實驗項目分為基礎(chǔ)認識、技能訓(xùn)練、綜合實踐和應(yīng)用創(chuàng)新四個層次。1.基礎(chǔ)認識：主要學(xué)習(xí)掌握最根本的基礎(chǔ)理論知識，認識各種儀器的構(gòu)件、工作原理，如二氧化碳臨界狀態(tài)觀測及氣體p-V-T關(guān)系測定。2.技能訓(xùn)練：主要通過儀器的使用，體驗實際操作過程，掌握操作技能，增強動手能力，如煤的發(fā)熱量測定、石油產(chǎn)品餾程測定等。3.綜合實踐：主要結(jié)合實際任務(wù)，使學(xué)生面向工程實際應(yīng)用，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、對知識的融會貫通能力、獨立思考問題的能力和團隊合作協(xié)調(diào)能力，如鼓泡反應(yīng)器中汽泡比表面及氣含率的測定、碳分子篩變壓吸附氣體分離實驗等。4.應(yīng)用創(chuàng)新：主要鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好參加科研項目和科技創(chuàng)新活動，全面培養(yǎng)和提高學(xué)生的科研能力、探索能力和創(chuàng)新能力，如能源與環(huán)境催化材料制備和測試實驗，包括碳基復(fù)合催化材料的合成實驗（發(fā)展以碳納米管、碳納米纖維、石墨烯負載金屬氧化物催化體系）、新型多孔功能催化材料以及環(huán)境催化材料的合成與應(yīng)用實驗等。通過增加能源化工相關(guān)的應(yīng)用創(chuàng)新型實驗項目，進一步突出能源化工特色，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。另外，通過課程設(shè)計、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、課內(nèi)與課外、校內(nèi)與校外的實踐和科技創(chuàng)新活動，鼓勵學(xué)生積極參加，自主思考，勇于探索，構(gòu)建一個從認識、掌握、應(yīng)用到創(chuàng)新的實驗教學(xué)體系。平臺對外積極開展校企合作，與上海高橋石油化工有限公司、華能上海石洞口第二電廠、上海石油天然氣有限公司、寶山鋼鐵股份有限公司等多家大型企業(yè)建立了長期合作關(guān)系，提高了學(xué)生的現(xiàn)場分析、解決實際問題的能力，真正實現(xiàn)了產(chǎn)教融合、學(xué)以致用。

二、實驗教學(xué)模式改革

（一）引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，提高實驗教學(xué)效果。在部分與儀器操作相關(guān)的實驗教學(xué)中，引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。教師要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)輔助實驗教學(xué)，可以采用微課、慕課、圖像、視頻等網(wǎng)絡(luò)資源進行“線下”教學(xué)，將事先拍攝制作的儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和完整實驗操作等視頻資料上傳，要求學(xué)生上課前觀看視頻資料，完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)。課堂上教師再以提問的方式明確實驗項目的要點、關(guān)鍵步驟、儀器操作順序等，引導(dǎo)學(xué)生回顧、思考，從而完成實驗教學(xué)活動。應(yīng)用“翻轉(zhuǎn)課堂”，使部分課堂教學(xué)時間轉(zhuǎn)化為學(xué)生實踐活動和實驗室動手操作時間，提升學(xué)生的參與性，調(diào)動學(xué)生的積極性，充分發(fā)揮課外與課堂教學(xué)相結(jié)合的優(yōu)勢，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與合作學(xué)習(xí)能力。（二）在實驗教學(xué)中引入思政元素在實驗教學(xué)中引入思政元素，發(fā)揮育人功能。在2016年全國高校思想政治工作會議上指出，要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人。專業(yè)實驗教學(xué)作為高校教學(xué)工作的重要組成部分，同樣需要在教學(xué)過程中融入思政教育的內(nèi)容，充分挖掘?qū)I(yè)實驗課中的思政元素，發(fā)揮育人功能[8]。在實驗開始前，教師可先將實驗潛在的危險性和相應(yīng)的應(yīng)急措施告知學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作和安全意識，同時可以介紹實驗相關(guān)的一些工業(yè)應(yīng)用實例和發(fā)展歷程等，幫助學(xué)生樹立綠色化工、循環(huán)低碳經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的理念。開展實驗操作時，要求學(xué)生精確控制實驗條件，認真觀察實驗現(xiàn)象，真實記錄實驗數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生精益求精、嚴謹細致的“工匠精神”，胸懷匠心。處理實驗過程中產(chǎn)生的廢液時，告誡學(xué)生不能隨意將其倒入下水道，要分類收集在廢液桶內(nèi)統(tǒng)一由專門的環(huán)保公司進行回收，以增強學(xué)生的環(huán)保意識和法治觀念。在分析實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果時，需要學(xué)生從大量的實驗數(shù)據(jù)中總結(jié)出一般的實驗規(guī)律和結(jié)論，即從特殊性中總結(jié)出普遍性，由感性認識上升為理性認識，這可以培養(yǎng)學(xué)生對事物實事求是、仔細分析的科學(xué)方法和科學(xué)精神。（三）建立虛擬仿真實驗室建立虛擬仿真實驗室，開展實驗仿真教學(xué)?；どa(chǎn)過程具有設(shè)備龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、影響因素多、需要高溫高壓、具有一定的危險性等特點，很難在實驗室完成相關(guān)實驗操作，這增加了學(xué)生對工業(yè)級化工裝置、工業(yè)生產(chǎn)運行模式學(xué)習(xí)的難度。即使有簡單的實驗裝置，實驗數(shù)據(jù)也不能體現(xiàn)各因素相互影響的效果，學(xué)生很難從整體上深入掌握化工生產(chǎn)過程的原理和應(yīng)用。因此，立足當(dāng)前化工專業(yè)人才培養(yǎng)的實際社會需求，通過虛擬仿真實驗來加強學(xué)生化工單元的操作能力，提升專業(yè)技能，這對實現(xiàn)工程應(yīng)用型工人才培養(yǎng)目標(biāo)意義重大[9]。虛擬仿真實驗室是基于Web技術(shù)、VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的開放式網(wǎng)絡(luò)化虛擬教學(xué)實驗室，是現(xiàn)有各種教學(xué)實驗室的數(shù)字化和虛擬化，具有技術(shù)層面的科學(xué)性、應(yīng)用層面的經(jīng)濟性、操作層面的安全性和開放層面的共享性等優(yōu)勢，開發(fā)虛擬仿真實驗室，依托真實實驗室，在“理論—仿真—真實—仿真”循環(huán)學(xué)習(xí)中，鞏固加深學(xué)生對化工過程的認識，提高學(xué)生的實踐動手能力。能源化工實驗教學(xué)平臺在原有實驗項目的基礎(chǔ)上，新增了CO2壓縮機系統(tǒng)仿真實驗、固定床反應(yīng)器系統(tǒng)仿真實驗、CO中低溫串聯(lián)變換反應(yīng)仿真實驗、煤制甲醇工藝仿真實驗等多個虛擬仿真實驗項目，形成了綜合實訓(xùn)系統(tǒng)，有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，從而提高了實驗教學(xué)質(zhì)量。（四）學(xué)科競賽與實驗室開放相結(jié)合學(xué)科競賽與實驗室開放相結(jié)合，全面提高實驗室利用率。學(xué)科競賽作為一種教學(xué)活動，是課堂實驗教學(xué)的補充和延伸，是學(xué)生應(yīng)用能力提升、綜合素質(zhì)提高、實踐能力增強的有效途徑[10]，在高校教學(xué)工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。學(xué)科競賽一般以專業(yè)知識為基礎(chǔ)，但又不限于學(xué)生平時課堂所學(xué)知識，具有較強的靈活性、綜合性和創(chuàng)新性。以全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽為例，學(xué)生除了需要掌握化工原理、化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工分離過程、化工節(jié)能原理與技術(shù)等專業(yè)知識外，在設(shè)計過程中還需要熟練使用大量專業(yè)軟件，如AspenPlus、AspenEnergyAnalyzer、AspenExchangerDesignandRat⁃ing、AutoCAD、SW6、Risksystem、SmartPlant3D等，這就需要指導(dǎo)教師在課外利用專門的實驗場地與儀器設(shè)備對學(xué)生進行輔導(dǎo)。實驗室開放既可滿足學(xué)科競賽的需求，又可充分利用現(xiàn)有實驗室資源，提高實驗室利用率。學(xué)院出臺了《環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院實驗室開放管理辦法》，對實驗室開放的條件和形式、組織與實施、程序和要求等內(nèi)容進行了規(guī)范，同時采取一系列措施鼓勵實驗室開放，如學(xué)生參加開放實驗教學(xué)獲得一定成果的，可申請創(chuàng)新學(xué)分認定，用于抵充全校任意選修課學(xué)分，并將開放實驗教學(xué)作為教師年終考核（評優(yōu)）的重要依據(jù)之一。通過實驗室開放，近三年來，我校學(xué)生在全國和上海市的各類大賽中多次獲獎，包括全國大學(xué)生化工設(shè)計競賽一等獎1項，二等獎2項，三等獎1項；全國大學(xué)生化工實驗大賽全國總決賽二等獎1項；“協(xié)鑫杯”國際大學(xué)生綠色能源科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽特等獎1項，一等獎2項，二等獎1項；“挑戰(zhàn)杯”上海市大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎2項等。（五）科研反哺教學(xué)科研反哺教學(xué)，從科研項目中提煉應(yīng)用創(chuàng)新型實驗項目。依托上海市電力材料防護和新材料重點實驗室、上海市熱交換系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心兩個省部級科研平臺，能源化工實驗教學(xué)平臺積極利用科研反哺教學(xué)，通過大學(xué)生科創(chuàng)項目、畢業(yè)設(shè)計等方式，鼓勵學(xué)生組隊參與到教師的科研項目中。學(xué)院每年會組織科創(chuàng)項目的立項申請和答辯，確定院級、校級和省市級等大學(xué)生科創(chuàng)項目并進行公示，同時對項目執(zhí)行過程進行嚴格監(jiān)督，按時組織立項項目進行中期答辯和結(jié)題答辯，對取得一定成果的項目予以經(jīng)費支持。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過查閱文獻資料、設(shè)計實驗方案、開展實驗研究、分析實驗結(jié)果、撰寫研究報告等過程，充分調(diào)動學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性，提高學(xué)習(xí)能力、動手實踐能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力。這樣將科研資源轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)資源，逐步形成了“研教一體”的育人環(huán)境。近三年來，學(xué)生與教師共同署名86篇，其中SCI論文34篇。尤其是在2017年，學(xué)院2016屆本科生黃倩倩以第一作者在SCI一區(qū)雜志《ChemicalEngineeringJournal》上發(fā)表了學(xué)術(shù)論文。另外，教師積極將現(xiàn)有科研中與本科實驗教學(xué)相關(guān)的研究工作納入實驗教學(xué)中，更新專業(yè)課實驗項目，通過科研工作和實驗教學(xué)的有機結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

三、結(jié)語

以新工科建設(shè)為背景，以上海電力大學(xué)高水平地方應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)為契機，能源化工實驗教學(xué)平臺的教學(xué)改革與實踐，進一步確立了實驗與實踐教學(xué)在本專業(yè)人才培養(yǎng)中的重要地位，建立了以實驗和工程實踐為主體，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力為核心的化學(xué)工程與工藝實踐訓(xùn)練體系?；A(chǔ)認識、技能訓(xùn)練、綜合實踐和應(yīng)用創(chuàng)新四個不同層次的實驗?zāi)K構(gòu)成了一個層次清晰、基礎(chǔ)扎實、循序漸進、具有特色的完整的實驗教學(xué)體系。同時，通過引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式、引入思政元素、建立虛擬仿真實驗室、學(xué)科競賽與實驗室開放相結(jié)合、科研反哺教學(xué)等一系列方式推進實驗教學(xué)模式改革，有力地推動了化學(xué)工程與工藝實踐體系的整體優(yōu)化，推動了人才培養(yǎng)模式改革。這些做法得到了廣大師生的肯定和支持。

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作者:朱 晟 王羅春 閔宇霖 辛志玲 單位:上海電力大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院