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1.1应用型本科人才要求
根据现代化学工业的特征及社会对化工人才需求的趋势,应用型高校化学工程与工艺专业的目标是培养化学化工理论基础扎实,实践动手能力、自主学习能力、创新能力及外语与计算机应用能力较强,适应化工、冶金、能源、轻工、医药、环保等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理等方面工作的应用型高级工程技术人才[2]。为了实现上述目标,化学工程与工艺专业应用型本科人才应具备的基本素质与专业能力包括7个方面:①树立正确的世界观,具有良好的人文精神、科学素养,能处理好人与环境、人与社会的关系;②掌握化学工程与工艺的基本理论和基本知识;③掌握化学装置工艺与设备设计方法,掌握化工过程模拟优化方法;④具有对新工艺、新产品、新技术和新设备进行研究、开发和设计的初步能力;⑤了解化学工程的理论前沿,了解新工艺、新技术与新设备的发展动态;⑥掌握文献检索的基本方法,具有一定的科学研究和实际工作能力;⑦具有创新意识和独立获取新知识的能力[2]。因此,根据现代科技和生产的发展需要,以服务地方经济社会发展为目标,把握高等教育规律和化学工程与工艺专业特征,制定化学工程与工艺专业应用型人才培养方案,具体如图1所示。在人才培养方案制定的过程中,合肥学院借鉴德国应用科学大学培养应用型人才成功经验,非常重视企业的作用,将企业要求与学生的培养相结合,构建理论教学与实践教学相学体系,确定了以“面向企业、立足岗位、注重素质、强化应用、突出能力”为指导思想的“应用型”人才培养模式。理论教学体系体现“三个服务”原则:基础理论教学要为专业技术课教学服务,理论教学为提高学生综合素质服务,把素质教育贯穿于教学全程,为培养学生具有独立分析和解决实际问题的能力服务,注重培养学生对技术成果的吸纳和综合应用能力。建立与培养目标相适应的实践教学体系,形成基础实训、专业实训及校内、外实训教学相结合的综合实训教学一体化,完成实训教学。促进学生掌握专业技能,实施“四年九学期制”,提高学生就业竞争能力。
1.2化学工程与工艺专业人才要求
化学工程与工艺专业是为了适应新世纪化学工业的发展而设置的,是由原来的化学工程、有机化工、无机化工、高分子化工、精细化工、煤化工、工业催化等专业合并而成的宽口径专业,覆盖面宽、涉及领域广[3]。该专业具有两大特色:一是覆盖面广。研究领域涉及无机化工、有机化工、精细化工、材料化工、能源化工、生物化工、医药化工、微电子化工等诸多领域;二是工程特色显着。该专业以化学工程与化学工艺为两大支撑点,化学工程主要研究化工过程及设备的开发、设计、优化和管理。化学工艺则研究以石油、煤、天然气、矿物、动植物等自然资源为原料,通过化学反应和分离加工技术制取各种化工产品。化学工程与工艺专业涉及的工程放大技术、系统优化技术和产品开发技术,不仅在化工领域,而且在医药、材料、食品、生工等众多相关领域均大有用武之地。因此,化学工程与工艺专业培养的学生应有较强的工程能力和工作适应性,需掌握化工生产技术的基本原理、专业技能与研究方法,具有从事化工生产控制、化工产品和过程的研究开发、化工装置设计与放大的初步能力[4]。
1.3应用型化工人才实践教学体系构建
高等工程教育强调综合素质的基础作用和工程素质的定型作用。培养应用型化工特色人才,核心就是培养实践能力强的应用型人才。以培养应用型人才为目标,以科学发展观为指导,遵循教育教学基本规律,坚持育人为本,教学为纲,根据学生需要,围绕学生能力拓展和知识结构构建实践教学体系。该体系由基本技能、专业能力、综合能力三层次训练组成,将课外创新活动和社会实践有机融合。借鉴德国成功的经验,培养学生工程设计能力、项目实现能力及创新能力,构建工程化的实践教学体系如图2所示。实践教学根据能力要求可分为3个层次:基础实践层、专业实践层、综合和创新实践层。基础实践层以强化“三基”,培养基础能力为目的,将基础化学实验分为3个层次和5个模块,构成一个彼此相连,逐层提高的体系[5]。通过化学专题研究训练,强化了知识和技能的综合性;认知实习在实践教学体系中处于承上启下阶段。学生在与自己相近或相关的岗位上经过认知实习,了解专业所需要的专业知识、能力、素质,有利于他们结合自己的兴趣,规划未来发展,在专业方向的选择、课程模块的选择上会更加理性。2周金工实习和1周电工电子实习,实现基础能力培养目标;专业实践层是在理论教学和基础能力培养的基础上,通过专业基础实验、课程设计、工程实训等实践教学的环节实现专业能力培养;综合和创新能力是对技术基础知识、运用专业知识解决实际问题能力和知识迁移能力的综合体现,反映学生整体素质。通过毕业实习、毕业设计(论文)等实践教学环节,配合第二课堂科技活动,达到培养专业技术应用能力的目的。总之,各层实践教学活动层层递进、相互渗透,达到培养目标规定的专业技术应用能力的要求。
2围绕工程能力培养,实施实践教学改革
2.1突出强化实践锻炼,提高教师实践教学水平
教师是实践教学体系的主导者,也是实践教学体系的实践者。要培养高质量应用型人才,必须要有高水平的教师队伍。按照这一思路,为所有的实验室配备了具有硕士学位的专职实验教师,采取走出去、请进来的办法培养教师的实践能力,派合肥学院高学位高职称的教师到企业去锻炼6~12个月,增加教师的工程意识和实践能力。根据学院要求成立了实验技术教研室,这不仅是名称和内涵的改变,更重要的是教育理念的转变,建立实验技术教研室,由教授、博士担任主任,具有研究生学历的教师为成员,研究实践教学内容、方法和手段,进行实验教学、实验课程内容和方法改革等工作。目前,和化学工程与工艺专业实验实践教学有关的合肥学院院级教研立项6项,安徽省教育厅立项3项,获得教学成果奖合肥学院二等奖一项、三等奖一项;安徽省三等奖一项。聘请企业和设计院等单位人员担任教师,让学生参与解决实际工作问题,提高实践能力。
2.2加强实践教学条件建设,提供实践教学载体
实验室和实习基地是完成实践教学内容所必需的保障平台。在实验室建设方面,加强以无机化学、有机化学、物理化学、分析化学课程为支撑的基础化学实验室建设,和以化工原理为支撑的化工基础实验室。专业实验作为一门最能反映专业特色,与专业科学技术发展关系最为密切的实践性课程,必须跳出原有的框架,重新构建一个能够全面反映化学工程学科发展方向、适合按专业大类组织实验教学、有利于培养学生工程实践能力和创新能力的新框架。根据化学工程与工艺核心课程化工热力学、传递过程原理、化学反应工程、分离工程和技术化工工艺学作为构架,遵循以下原则:紧扣化工过程研究与开发的方法论;充分考虑工程学与工艺学实验的适当平衡;具有典型性、力求先进性、增加综合性;实验内容既符合化学工程与工艺学科发展规律,又具有鲜明的先进性和特色,建立了化工热力学实验室等专业实验室。根据专业和学生发展需要,在专业方向上设立分离工程和精细化工2个化工专业方向,并建立精细化工和分离技术2个实验室,建立膜材料和膜过程院级重点实验室1个。校外实习是强化专业知识、增加学生的感性认识和创新能力的重要综合性教学环节,校外实习基地是培养学生实践能力和创新精神的重要场所,是学生接触社会、了解社会的纽带[6]。以校企互利双赢为机制,开展产学合作,和中盐四方集团等14家企业建立良好的合作关系,与企业合作共建实验室2个。每年由校内和企业教师共同指导学生进行实习,并在毕业论文(设计)环节,由企业提出课题,真题真做,学生将所学知识和生产实际相结合,取得在书本上得不到的收获。中盐四方集团、东华集团工程技术人员指导学生设计多次获合肥学院优秀毕业设计(论文)奖。
2.3第一课堂与第二课堂相结合,着力培养学生创新能力
为了达到实验课培养学生应用所学知识解决问题的更高目标,以培养学生实践创新能力为出发点,以学生个性化能力培养为重点,学院制定了《合肥学院学生第二课堂活动学分管理暂行办法》,将第一课堂与第二课堂结合起来,收到明显的效果。化学工程与工艺专业,以化学工程师之家和学生参与教师科研为主要内容开展第二课堂科技活动。化工工程师之家于2007年11月建成运行。以培养“未来的工程师”为目标、以工程设计为核心、以模型制作为基础,通过形式多样的活动培养学生的工程意识;通过加强合作促进团队精神;通过模型制作提高工程应用能力;通过工程设计提高工程素养;通过企业化运作模式培养学生效率意识、责任意识和管理能力。作为第二课堂的重要平台,重点培养学生的工程设计能力、管理能力、协调组织的领导能力和团队精神。通过借鉴企业化管理模式,营造企业氛围,培养学生效率意识、责任意识和管理能力,增强学生对社会的适应能力,提高学生的综合素质。目前,累计培训学生500人以上。化学工程与工艺学生在各种全国性竞赛中取得了一系列好成绩。2010年,在科技部等单位举办的青年科技创新竞赛获得二等奖,“三井化学”杯第四届大学生化工设计竞赛二等奖和华南地区第四届大学生化工设计创业大赛二等奖。近3年来,学生34篇,其中被SCI、EI收录的9篇。
关键词:卓越计划,教学改革,化学工程与工艺
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)10-0101-02
引言:
依据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010―2020年)》,2010年6月教育部启动实施了“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)。拟用10年时间,培养“面向工业界、面向世界、面向未来,创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才”。2012年,我校成为国家首批“卓越计划”试点单位。
我校石油化工专业的毕业生就业具有较强的针对性,本文针对我校石油化工特色及本专业毕业生的就业特点,为了适应“卓越计划”应用型工程师的培养目标与要求,我校结合自身的优势与特色,从培养思路、培养方案修订、课程体系改革、校企联合培养、教学团队建设、课程与教学资源建设、教学方式方法改革、实践教学环节等方面进行改革与实践。
一、培养模式的改革与优化
1.培养方案修订。根据《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》的精神和要求,结合我校实际情况,对化学工程与工艺专业人才培养方案做了调整与修订:
针对教育部“专业认证”中对学生12项能力的要求,学院组织了专家组对化工15级人才培养方案进行了专题研讨,对照学生12项能力要求,划分课程群,针对每门课程,划分知识点,优化整合每门课程的知识点,从而形成了特色更加鲜明的课程群。全面启动了教学文档的改革,从“教学大纲”、“授课计划”、“考试大纲及试卷”、“学生课堂随堂记录”、“学生成绩评价”、“教学反思”等到“课堂形式组织”,全部围绕学生12项能力要求,重新进行修订与调整,让学生更加受益,期望使学生毕业5年后能够达到培养目标要求,成为具有“较强工程实践能力的工程应用型人才”。
2.课程体系改革。教育部提出的“专业认证”着重强调了培养学生“解决复杂工程问题的能力”。因而就《化工设计》这门课程,分别聘请了“瑞派工程公司”副总经理雷云周、副总工程师吴伯明讲授了“换热器设计”、“配管设计”、“车间布置设计”、“反应器设计”等模块的知识点,进一步加强学生解决复杂工程问题的能力。
化学工程与工艺专业卓越班《仿真实习》两周在“中石化茂石化分公司培训中心”、“中石化茂名石化分公司研究院”进行仿真课程练习,其中包括“常减压蒸馏”、“延迟焦化”、“催化裂化”、“丙烷脱沥青”、“实沸点蒸馏”等装置仿真练习。得到学生一致好评,反馈效果良好!
二、校企联合培养
近两年我校依托茂名石油化工公司、湛江东兴石化公司和广州石化公司等企业,获批三个国家级工程教育实践中心。使得化工认识实习、仿真实习及生产实习等实践环节得到保障。充分利用可共享资源,培养工程素质好、动手能力强、踏实肯干的应用型人才。取得学校、学生、企业、社会多方共赢的效果,实现良好的社会效益和经济效益。学生在企业学习情况,由专家组采用现场考察或问卷调查等方式检查企业培养方案的落实情况。
我校已制定完成“企业参与的3+1人才培养模式”实施细则,聘用企业技术人员参与制定人才培养的有关制度,明确人才培养过程中学校、学生、企业的权责,制定培训费用、兼课人员的酬金发放、学生的实习生活补助等事项。学校与企业签订“实习基地建设协议”、“毕业生就业见习基地建设协议”等。完善各种配套管理机制,为落实人才培养方案提供保障。
三、教学团队建设
1.学习交流,提高水平。近年来,我校化学工程与工艺专业教师几乎每位教师都会参加各类专题研讨会,学院支持教师多进行学习交流,提高业务水平。提高本专业教师队伍的整体素质和水平。
2.加强指导,培养青年教师。为青年教师配备导师,发挥老教师对新教师的“传帮带”作用。另外,有计划地组织教师以科技专家特派员、生产单位挂职或定期调研培训等形式到石油化工企业,深入生产一线,了解生产技术状况及急需解决的生产问题,加强学术交流和联合科技攻关,鼓励教师参与企业的科研活动,开展科研技术服务工作,为企业解决生产难题,提高生产效率和经济效益。
3.外聘专家,提升实力。聘请国内石油化工领域著名专家作为客座教授和学术顾问,指导学科专业的建设。充分利用茂名石化公司人才资源,聘请优秀专家及技术人员担任客座教授、兼职教师,进行生产实习指导、生产技术专题讲座、毕业论文指导等教学活动,并加强学术交流和产学研合作。聘请参与人才培养企业的各层次的技术人员、工人师傅进行石油化工工程能力、生产技术、实际操作等的指导。从而,建设一支熟悉社会需求、教学经验丰富、工程技术能力强、专兼职结合的高水平教师队伍。
四、课程与教学资源建设
1.加强精品(资源共享)课程建设。化学工程与工艺专业《石油炼制工程》、《有机化学》、《物理化学》已获批为省级精品课程、广东省精品资源共享课,并有良好的教学网站资源。《石油化工工艺学》为校级精品课程,校级精品资源共享课。另外,2015年,《化工设计》、《化工热力学》等申报校级精品资源共享课。
2.丰富教学手段。另外,本专业还建立了“油类”课程群精品课程网站。利用网络平台进行远程教学,教师可通过校园网提供教学资料、实验资料,并进行辅导、答疑、批改作业、组织讨论等。利用全国高校教师网络培训系统,积极开展教师网络培训。
3.推进教材建设。联合国内石油化工高校编写出版高水平、适用的石油化工特色鲜明的系列教材。如《认识、生产实习指南》、《石油产品应用技术》、《石油化工专业英语》等。与企业技术人员合编更结合生产实际的《化学反应工程》、《化工原理》、《化工热力学》、《化工设计》、《石油化工工艺学》、《石油炼制工程》、《石油化工安全生产管理》等特色教材。
五、教学方式方法改革
1.理论联系实际,第二课堂建设与改革。我校化学工程与工艺专业基于学生工程实践能力和工程设计能力的培养,开设了三类有特色的“第二课堂”竞赛训练:“石油产品分析检测竞赛”、“大学生化工设计大赛”,“化工原理实验技能操作竞赛”。学生参与积极性高,反映理论与实践得到完美融合!
2.科研促进教学,师生课外科技活动促进教学方式改革。学校为化学工程与工艺专业提供了良好的课外科技活动创新平台,以课外科技活动促进教学方式改革。如“大学生创新创业训练计划项目”、“1+1导师成长计划”等课外科技活动,项目进展顺利。
3.生产促进教学,课堂实践促进教学改革。化学工程与工艺专业各类课程均进行了课堂实践改革,同时引入“项目化”教学模式和“课堂实践”教学模式。利用企业工程项目,培养学生工程设计能力;另外通过采取项目教学,改革化工设计课程的教学;其次是强化增加毕业环节设计类题目的比例。如《化工设计》、《专业英语与科技论文写作》、《石油化工工艺学》等课程在教学过程中引入各种与教学内容相关的“项目”,让学生以项目为载体,以团队形式完成课程项目,同时在课堂中鼓励师生交流项目成果及心得。对表现好的团队或学生给予肯定与奖励。锻炼学生文献调研能力、团队协作能力及语言表达等各方面能力。
六、强化实践教学环节
1.完善实验实践教学平台建设。完善校企共建的国家级工程实践教育中心(中国石化集团茂名石油化工公司、湛江石油化工公司、广州石油化工公司)及相关产学研基地、实习实践基地平台建设,推进石油化工工程教育中心(广东省实验教学示范中心)、学校石油化工工程中心、石油化工工业中心建设。
2.有效增加实践教学时间。实施“企业参与的3+1人才培养模式”,实践教学时间增加到1年以上,大部分专业实践教学在企业进行。聘请参与人才培养企业的各层次的技术人员、工人师傅进行石油化工工程能力、生产技术、实际操作等的指导。努力提高学生的工程能力和工程素质。
3.充实实验教学内涵。根据“卓越工程师教育培养计划”培养标准要求,改革实践教学内容,改善实践教学条件,创新实践教学模式,增加综合性、设计性实验,倡导自选性、协作性实验。增加实验教学内涵,教学内容注重工程意识培养。为培养学生实践能力、创新能力,在实验教学过程中注意“四个相结合”:(1)实验技术研究与理论教学研究相结合;(2)实验内容与教师科研(教研)成果相结合;(3)专业技能竞赛与实验教学相结合;(4)创新实验教学与科研项目相结合。
在化工类院校当中,化学工程与工艺是其中最为主要的专业,它具有宽阔的覆盖面以及所涉及到的领域也是十分的广阔。有效的做好化学工程与工艺专业综合型实验,不仅仅能够有力的培养学生对于专业知识的学习兴趣,以及对于学生的理论与实践相互有效的结合的能力也可以进一步的给予锻炼,而且,学生在学习过程当中的积极性以及主动性和创新性感都有所全方位的激发,能够起到事半功倍的作用。
一?化学工程与工艺专业大型综合性实验的开发
为了充分利用实验室的现有资源,同时考虑到专业特色,本文化学工程与工艺专业综合型实验内容,主要是沿着石油加工和催化剂制备与评价两大主线进行的。
(一)石油加工方向综合型实脸
石油加工工艺是化学工程与工艺专业学生的一个主要专业方向。针对该专业特点,我们开发了“大庆原油的小型炼制加工与产品性能分析”实验。该实验涉及原油的蒸馏、二次加工和相关石油产品性能的分析测试,是炼油厂石油加工过程的缩影。通过该实验,学生可以全面了解原油的加工过程,将“石油加工工艺学”与原油的加工实践结合起来,掌握提升管催化裂化装置的工艺特点,了解和掌握石油产品的分析方法,理解石油化工在整个国民经济中的重要地位。
(二)沸石催化剂制备与评价综合型实验
该实验涉及沸石催化剂的制备、反应工程、分离工程等多门学科。其中催化剂的制备包括催化剂合成、成型、改性、催化剂的tpd和红外光谱表征;采用高压微反考察催化剂的反应活性、反应产物采用萃取精馏工艺进行分离等过程。现代化工过程大多数是催化过程,一代新催化剂往往引发新的生产工艺。通过该实验项目的实施,学生可以加深对“催化原理”等理论课的理解,了解沸石催化剂的最新进展和催化工艺的发展方向,掌握沸石催化剂制备的基本方法及其特点,掌握催化剂的tpd、红外光谱表征和高压微反评价催化剂的反应活性等先进的催化剂评价手段。近年来,学院相继购置了比表面测定仪、热重/差热分析仪、红外光谱仪、色质联用、液相色谱、x衍射仪等大型仪器,实验过程中学生在教师的指导下,亲自动手操作一些大型实验仪器、设备,大大满足了学生的好奇心,锻炼了学生的动手能力。
(三)与教师的科研相结合,开发实验项目
近年来,随着教师科研任务的增多,工作量的增大,为了使学生尽早参与到教师的科研当中,鼓励教师带学生一起搞科研。我们把专业设计型实验分配给各个科研组,要求教师根据科研任务的进展情况,给学生安排实验任务。一方面使学生可以尽快接触到本专业的最前沿领域,培养科学研究能力,增强了学习兴趣;另一方面,也为毕业环节打下了基础,提高了毕业论文的写作水平。经过了一年的实践,这种开设专业设计型实验的方式得到了学生和教师的欢迎。学生很踊跃,因为学生和教师可以双向选择。
二?实验的实施
在具体的实验过程当中,让学生自身独立的完成整个实验过程,教师在其中只是做些必要的指导和辅助作用,那么这样就有效的改变传统性实验,有效的讲过学生作为实验的主体,过去传统中的被动实验实施者转变成为现在实验过程当中的主动参与者。教师在指导的过程当中,可以有效的将学生分成若干小组,每个小组都选配一名小组长进行分工和协调,这样不仅能够锻炼学生的科研工作的组织协调性,而且还可有有力的增强学生在团队当中的合作精神。
(一)实验方案的确定
为了使实验工作能顺利进行,我们要求每位学生在实验前根据实验的内容、要求及目的查阅相关资料,然后每个组对查阅到的资料进行综合分析,写出开题报告,并根据实验室所能提供的仪器设备资源,制定出本组的实验方案。方案中应包括该学科的最新进展,该实验所包含的实验项目、实验方法和实验步骤等,方案最后应列出所需仪器设备、实验药品细目。实验方案经教师审阅合格后,学生才可进入实验室做实验。
(二)实验的实施与管理
由于实验项目多、实验室仪器套数有限,因此在实验过程中,除了每个组内部要有仔细、明确的分工合作外,组与组之间还要进行协调配合。比如,只有一套小型提升管催化裂化装置,而四个大组都需要进行催化裂化实验,所以组与组之间要协调好时间。
教师在实验中的作用是指导和辅助作用,但为确保实验顺利进行,每位教师的分工也是明确的,并负责按学生列出的实验材料和实验药品清单,提供实验材料和实验药品。
(三)考核方式
实验报告是对实验的总结、归纳。实验工作完成后,我们要求学生将实验以实验报告的形式进行总结。报告内容包括实验内容、实验方法、实验结果和结果分析讨论。
三?对专业综合型实验的一点看法
综合型实验锻炼了学生的独立分析问题和解决问题的能力。调动了学生学习的积极性,使学生对本专
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关键词:化工专业;生产实习;改革研究
0 引言
在化学工程与工艺专业生产实习中存在实习学生多、现场噪声大、听讲收效不好等弊端,导致实习效果不尽人意,难以达到教学大纲的要求。通过分析查找生产实习存在的问题,探索一种或多种适宜的生产实习模式对提高实习效果有重要意义。
1 化学工程与工艺专业生产实习存在问题的分析
1.1 学生重视程度不够
生产实习安排在大四上学期。此时,学生专业课程还没有学习、专业知识体系尚未建立,对今后从事的职业没有明确目标。另外,受就业压力等因素的影响,部分学生把主要精力用于考研、四六级英语考试或其它资质考证上。比如,实习中曾发现个别学生到车间仍带着考研复习资料,实习中不认真听讲、不主动提问题,有聚岗、脱岗现象,对实习的重视程度不够。
1.2 联系适宜实习企业难
受实习经费和其他因素的制约,联系到有一定生产规模、专业对口的实习单位难度大:学校附近的单位接送学生方便但专业相差远;专业对口的单位,差旅费、住宿费开销大。另外,企业对接纳实习学生有顾虑,如学生来厂实习不仅会增添食宿、接待的麻烦,还怕影响生产、技术失密,更怕发生安全事故;指导实习不是企业技术人员或基层班组人员的份内工作,个别人员缺乏耐心,敷衍了事。
1.3 方式单一
生产实习有集中参观型、分散自主型两种形式。多年来,大学化工专业一直由专业教研室联系实习单位,指导教师带学生到企业集中实习。实习前,学生预习实习讲义、学习反应原理、查阅工厂操作文件、了解主要设备及作用;实习中,学生顺管路导通工艺过程、记录控制指标、画出现场工艺流程,回来后整理实习日志、撰写实习报告。这种集中参观型实习方式虽利于统一管理和学生之间互相交流学习,但存在以下弊端:实习学生多、现场噪声大、听讲效果不好;学生只能画出流程图,没有动手操作机会,学生收获不大。
1.4 实习组织管理难
由于实习时间短、经费少、人数多,实习车间有毒性介质和易燃易爆隐患,学生集体住宿,使得实习组织管理难度大。要圆满地完成教学任务,带队教师不仅要负责学生的交通、食宿、身心健康与安全,还要负责学生的实习指导,教师思想负担重,工作压力大。
2 化学工程与工艺专业生产实习改革建议及实施
在对生产实习现状调查分析的基础上,借鉴兄弟院校生产实习的做法和经验,结合河北科技大学为省化工行业培养人才并服务于区域化工的特点,对进一步改进实习提出如下建议。
2.1 多种实习方式结合
2.1.1 集中实习与分散实习相结合
经三年学习,有的学生已有就业意向,应鼓励学生结合自己就业方向及个人特长、兴趣爱好,由学生或教师协助选择实习单位,独立完成实习任务。比如,有的学生大三时已进实验室参与科研,协助老师帮企业解决技术难题,实习时安排学生到该企业了解生产现状,查找问题产生原因,变被动实习为主动实习,锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
2.1.2 重点实习与参观交流相结合
除安排学生到协议企业定岗实习外,还创造条件让学生到大型企业短时间参观学习,既开阔了视野,又为学生提供了与企业联系、沟通、交流的机会;参观时聘请企业管理或技术人员进行技术改造、新产品开发等成功案例的专题讲座,现身说法体现专业知识在企业的作用,激发学生的专业兴趣和树立干好本职工作的信心。
2.1.3 现场实习与仿真模拟相结合
购买仿真软件辅助实习教学,该软件以动态画面展现了多种运转设备的流体输送过程;以合成氨为例的典型化工生产工艺过程及模拟甲醇精馏工况的操作,涉及了较全面的专业内容,更有利于学生巩固己学知识。
2.2 建立稳固实习基地,解决联系企业难问题
为减轻联系实习企业难度,本着互利互惠的原则,与一些企业签订协议、建立了长期合作关系:企业为实习提供住宿、饮食等硬件,安排专人负责接待工作,明确班长负责流程介绍和现场答疑,将学生实习管理纳入职工考核内容,一改往日"敷衍了事"应付实习的现象,实习收效有了明显的提高;学院除组织骨干教师帮企业进行人员业务培训、提高职工技术素质外,还帮企业解决生产中的技术难题。
2.3 注重培养学生兴趣,提高综合素质
2.3.1 展现专业特色,激发学习兴趣
统计数字表明:化工企业中,化工专业的毕业生无论在生产、技改、新产品开发或企业管理方面都占有很高比例,起着重要作用。为提高学生对专业的认识,聘请师兄师姐到校介绍他们在企业干一行、爱一行、岗位成才的成长历程及参与企业工程改扩建、为企业解决技术难题、为行业做出贡献并创造效益的实例,向学生展示专业特色,激发学生学好专业知识、热爱本专业的热情。
2.3.2 解决技术难题,感受成功乐趣
学生深入工厂实习,参与教师与企业间的新产品研发或帮企业解决技术难题等。通过这一有目的的实习,使学生了解企业现状,找出问题所在,为企业解决技术难题出谋划策,使学生在发现问题和解决问题中得到锻炼,提高业务水平和技术素质,在为企业解决技术难题中切身体会成功乐趣,为毕业后干化工、爱化工奠定基础。
2.4 加强组织管理,保证实习质量
提前计划和落实生产实习教学内容,充分发挥教师指导作用。按照实纲要求,教师对学生进行下厂前的课堂教学指导,内容包括:反应原理、工艺流程、主要设备、过程控制、产品分析、安全技术等,使学生对该企业有所了解,做到有备而去;按照企业生产工艺编写实习指导书,供学生实习参阅;针对年轻教师对企业了解少、工程实践能力弱、对实习指导缺乏经验等不足之处,采取教师先一步到企业参观学习,提高专业教师的业务水平,以保证生产实习指导质量。严明实习纪律,加强实习过程管理。严明实习纪律、保证实习时间是达到实习目的、提高实习效果的前提。为使学生按时、正点到岗,实施了班前(班后)会点名、排队到岗(离岗)的军事化管理,保证了学生的在岗时间;另外,为使学生实习收益最大化,教育学生放下架子,不耻下问,在与工人的融洽相处中学到知识;实习中,随机抽查学生实习笔记及收集整理其他资料的内容,重点观察学生实习表现,及时发现并随时解决存在问题。通过加强实习过程管理,达到了较好的实习效果。
3 结束语
改革生产实习模式、提高实习效果是教学长期任务。充分认识生产实习重要性,根据目前形势下生产实习的特点,不断调整生产实习教学的内容和方法,完善生产实习制度,强化管理措施并认真落实,提高实习质量,培养具有一定化工生产技能、素质全面、适应社会需求的综合性化工技术人才。
参考文献:
[1]余国琮,李士雨,张凤宝,等."化学工程与工艺"专业创新人才培养方案的制定与实践[J].天津大学学报(社会科学版),2014.6(1):1-5.
[2]姚志湘,栗晖,田玉红,等.化学工程本科课程建设的发展[J].广东化工,2012.33(9):105-107.
[3]陈烨璞,胡学铮.关于修订师范院校工科专业人才培养方案的探索[J].时代教育,2012(9):18-19.
作者简介:
1.张佳兴(1993-),辽东学化学工程学院化学工程与工艺 B1201班学生。
化工设计 课程联系 教学改革
近年来,化工设计课程在工科类院校受到越来越多的重视。2003年,化工教指委的《“化学工程与工艺”专业创新人才培养方案》中指出:工程设计在化工高等工程教育中具有重要地位和作用。通过化工设计,培养学生综合应用各方面的知识与技能,解决工程问题的能力。这表明化工设计作为实践教学环节,在化学工程与工艺专业的学生培养过程中具有重要地位。余国琮院士等多位专家在《面向21世纪“化学工程与工艺”专业人才培养方案》制定过程中也提出:要培养学生的创新能力,应该在科学引导的前提下,保证学生有充分的自学时间,以用来收集资料、思考问题。为此,新培养计划要求精简课程内容并采取现代化教学方法提高效率。化工设计过程本身就是一个创新过程,牵涉专业广泛,与国家政策、企业行业标准、环境保护等各个领域都密切相关,学生需要运用自己对专业理论的理解,结合实践课程内容来解决实际问题。因此,对于化工设计课程,在教学过程中应充分强调其与其他课程之间的联系,并引导学生独立学习,尽量规范地完成设计工作。
一、加强化工设计与理论课程的联系
化工设计的先修课程涉及到多门基础理论课,包括物理化学、化工原理、化工热力学、化工分离工程和反应工程等,还包括一些工艺学课程,其中的专业基础知识用于分析具体工艺过程,对各类设备设计计算和选型。从设备选型、工艺计算到图纸设计也是专业课程内容的升华。
对学生而言,进行某一工艺过程的流程设计、物料衡算、设备选型等工作时,需要能正确地运用专业知识,设计的不同阶段会出现很多问题。例如,反应途径选择,目的产物及副产品的分离方式、分离顺序确定,化工体系的计算方法,相应物性数据的获取,设备选型等,这些内容又与专业课程有密切的联系。在化工设计开始之后,再让学生回顾之前的学习内容是比较困难的,往往需要教师重复讲解知识点和计算实例,增加了指导难度,也会浪费时间。因此,需要专业理论课程授课时就提前向学生说明相关知识点与化工设计之间的联系。一方面,这要求授课教师既要理解基础理论,还要理解化工设计的内容,并合理地将二者结合;另一方面,让学生了解到所学内容在化工设计中应用,增强学习目的性,激发学习兴趣。换句话说,将化工设计与专业理论课程相联系,对化工设计和理论课本身都有益处。
二、加强化工设计与生产实习的联系
化工设计是对具体的化工工艺过程进行设计分析的过程,是理论联系实际最主要的通道,生产实习作为学生接触实际装置最直接的途径,必须强调二者之间的联系。
目前,本科生在化工设计过程中,普遍表现出工程意识的缺乏,很少参考教材以外的资料。只有通过生产实习到现场了解实际情况,有直观的认识和切身的体验,才能在设计中加以运用。化工设计应该安排在生产实习之后进行,这有利于学生做设计时联系现场的装置。因此,有必要让学生带着一些具体的任务进行生产实习。例如,画出管道仪表流程图;了解各种设备、原料来源、产品规格、公用工程等;了解“三废”处理、节能措施等,这一过程也是学习思考的过程。经历这样的实习之后,学生对装置有了直观的认识,对书本上的理论有了更深的理解,这样完成理论与实践相互促进、交叉进行的学习过程,是十分有益的。
当然,工程意识的培养不是短期能够完成的,需要长期锻炼和经验积累,对于本科学生来说,大部分概念来自于指导教师,所以对教师进行培训、增加工程经历十分必要。
三、加强化工设计的规范性
化工设计是一门理论与实践结合很强的课程,要求指导教师不仅具备专业理论知识,还要有一定的现场实践经验。为此必须对化工设计指导教师进行相应的培训,可以到设计院等单位进修并参与实际设计工作,积累设计经验;同时及时了解行业内最新的设计规范和设计标准,用于指导学生,具有重要意义。
通常化工设计结束后,学生要上交设计计算书、管道仪表流程图、车间设备平立面布置图等,这需要制定统一的格式规范,有助学生建立规范意识。例如,化工装置的设计文件应参照《化工厂初步设计文件内容深度规定》HG/T20688-2000、《管道仪表流程图设计规定》HG20559-93、《石油化工企业总体布置设计规范》SH/T3032-2002、《化工装置管道布置设计规定》HG/T20549-98、《石油化工管道布置设计通则》SH3012-2000等相关技术标准规范进行编制。此外,尽管化工专业的本科生在化工设计中对公用工程、环境保护等问题涉及较浅,也应该让学生了解相关的行业规范,建立规范意识。
四、改革指导方式,鼓励学生交流
化工设计完成的好坏,与教师的指导有很大关系。指导教师要不断改革指导方式,设法引导学生思考并完成理论与实践相结合的过程,还要注意培养学生的创新能力,鼓励学生提出自己的想法,并在设计过程加以合理体现。
化工设计不同于一般的理论课,着重培养学生分析和解决实际工程问题的能力,培养工程素质、团队意识和创新精神,在设计过程中,应该鼓励学生进行讨论。指导教师引导学生交流可以采用多种形式,例如,按照不同的观点分组讨论;让学生推举代表,上讲台讲解;对同一题目进行不同方案比较或经济评价,拓宽设计思路,引导学生做更深入的思考等等。总之,应该对提出独特见解的学生加以鼓励,对设计中出现的问题予以归纳总结,不断提高指导能力。
在设计手段上,逐步引入化工绘图软件、工艺设计软件,参照华南地区高校的竞赛模式,鼓励学生用计算机辅助完成设计任务,激发学生的创造性。设计最后环节经常被忽视,大多数学生对关键知识点的理解及自己发现的问题疏于总结,对此教师可以给出具体要求,促使学生写出设计体会和总结。各届学生可以把经验介绍给下一届,使化工设计课程具备延续性、不断进步,从而提高设计效果。
五、结语
总之,随着化工设计课程在化学工程与工艺专业学生培养过程中越来越重要,一方面,我们要加强化工设计与专业理论课程之间的联系,使学生尽早建立设计理念,有意识地增强工程意识,使设计过程更加顺利;另一方面,也要加强化工设计与生产实习之间的联系,能使学生更好地理解实际装置及设备的布置特点,把理论与实践更好地结合起来,增强设计兴趣。指导教师要加强自身的工程经验,改进指导方式,引导学生主动思考、积极交流,有效地提高设计效果。
参考文献:
[1]余国琮,李士雨.“化学工程与工艺”专业创新人才培养方案的制定与实践[J].天津大学学报(社会科学版),2004,6(1):1-5.
一、目前专业实验教学中存在的问题
通过几年的观察分析,我们发现我校化学工程与工艺(电化学)专业实验教学中主要存在以下几方面的问题。
1.实验内容设置不合理。原有的实验体系已沿用了近十年,有些实验内容如铅酸电池、镉镍电池方面的内容明显落后于现在电化学学科的发展,原有的实验内容已无法满足现在的人才培养需要。近些年,随着电化学领域的不断发展,一些新的实验方法、实验技术及新的电化学体系不断涌现,这些内容代表了电化学学科的发展趋势和发展方向,急需补充到现有实验教学内容中,从而提高实验教学的质量。
2.实验教学方法不利于发挥学生的主观能动性。传统实验教学往往以指导教师的讲授为主,讲授的要点主要根据实验讲义的内容而定。实验讲义上每个实验基本都有完整的实验目的、实验原理、操作步骤和数据分析处理等内容。教师主要讲解实验原理和操作步骤及数据的分析处理,学生根据实验讲义上给出的实验步骤和数据分析方法去完成实验。在整个实验过程中,学生很少有独立思考的空间,他们只能按照实验讲义中给出的实验方案进行实验,也就是说学生变成了实验方案的执行者,而不是实验方案的制订者或参与者,这不利于发挥学生的主观能动性和积极性。
3.实验考核方式不够科学。以往学生实验成绩主要根据实验报告的情况来决定,具体包括两部分:一是实验报告内容的完整性,包括实验目的、实验原理、实验步骤和数据处理等项目是否完整,实验参数是否准确;另一方面是实验的数据是否准确可靠,数据处理方法是否正确。这种考核方式只是根据实验报告提供的信息进行成绩的评定,而对实验过程中学生分析解决问题的能力、实验操作的能力没有进行考虑。这使得成绩的评定缺乏全面性和科学性。
二、专业实验教学过程中的一些改革与探索
针对上述实验教学中存在的问题,我们做了以下几方面的改革与探索。
1.实验内容的改革。实验内容是影响实验教学效果的决定性因素。专业实验教学必须结合专业发展现状,将学科的研究热点和教师的科研成果引入实验教学,这一方面体现在实验技术、实验方法的改进方面,另一方面体现在实验教学内容的更新方面。这样才能使学生在本科实验教学阶段接触到专业前沿领域,了解专业研究热点,掌握专业最新的研究方法和研究成果。将先进的实验内容引入实验教学有利于学生综合素质的提高,为其在今后的工作、学习和深造过程中尽快进入角色奠定坚实的专业基础。实验内容的设立应考虑以下几方面的因素。基本的实验知识和技能的培养,专业发展现状、发展趋势的了解,实验室软硬件的状况,经费情况等。实验内容的设立还应体现我校化学工程与工艺(电化学)专业的特色,即化学电源和表面处理领域的工程化。基于以上几方面的考虑,我校化学工程与工艺(电化学)专业实验包括以下几方面的内容:方波电流法、方波电位法、循环伏安法、线性电位扫描法、电化学阻抗谱等实验内容主要是让学生掌握电化学中的一些基本测试方法;电镀液的赫尔槽实验、电镀液分散能力实验、电镀液电流效率实验是为了让学生掌握电镀中常用的研究方法;旋转圆盘电极实验、微电极实验、电化学石英晶体微天平等实验的目的是让学生掌握电化学领域较先进的一些实验方法;化学电源设计和电镀车间设计方面开设了4个实验,主要目的是让学生接触专业领域的工程化问题,帮助其毕业后能尽快适应企业的生产环境。
2.教学方式的改革。实验教学方式直接影响实验教学的效果。科学的教学方式应能充分激发学生的学习自主性,由被动学习变为主动学习。同时应着重培养学生实际操作能力、协作能力、团队合作精神,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。为此,我们改变以往以教师为主体,主导整个实验教学的模式,而采用学生为主体、教师为主导的教学模式。每位指导教师负责2个实验项目,教师只把实验的总体要求和基本思路介绍给学生,由学生根据相关知识去设计实验方案,完成实验,并对数据进行分析处理。学生在实验过程若遇到问题,可以与指导教师讨论,指导教师提出解决问题的思路,由学生改进实验方案。在整个实验过程中,学生的实验积极性和主动性得到了充分发挥,创新能力和合作精神得到培养。实验成绩考核注重实验方案的设计能力、实验过程的操作能力。成绩评定中,实验方案设计和操作能力占50%,实验报告的质量占50%,其中实验报告的内容包括实验名称、实验目的、实验原理、实验步骤、数据处理及分析、结论及讨论等。为进一步保证实验教学的质量,我们对实验课的课程安排还进行了调整。把学生分成两个班,分别在上午和下午进行实验。每个班的学生又分成8组,每组2~3人。每次实验课同时开出8个不同实验,每组同学分别进行其中1个实验项目,8组之间依次轮换,8天完成8个实验。而后的实验依上述安排进行,直至完成全部实验。
3.实验指导教师队伍的建设。首先安排一名教师全职负责学生的实验教学工作,包括实验讲义的编写、修订;实验设备的保养、维护;实验试剂、药品和材料的采购和保管;实验室规章制度的编写、制订;以及日常实验室管理工作。开设实验课程时,抽调若干名专业骨干教师参与实验的准备和教学工作。所有抽调的教师必须有两年以上专业教学经历,至少具有硕士学位,博士学位率达到90%以上。新留校的教师或新调入的教师需经两年以上的辅助实验教学工作后,方可单独指导本科生的实验。
未来的5~10年,北部湾经济区工业将重点发展石油化工、造纸、造纸、冶金、轻工等产业。据人事部门统计,2015年北部湾经济区石化产业人才总量约为24000~26000人。其需求方向主要有:化学工程、石油化工专业的石油仓储、运输管理人才;具有化学工程、化学机械、高分子化工等专业背景的石油冶炼工程人才。到2010年,北部湾经济区林浆纸产业人才总量约为2500人;到2015年约为3900人。化学工程以及具有化学工程等专业背景有具备企业管理、市场营销能力的复合型人才尤为紧缺。冶金行业也需要专业人才51500人。由此可见,未来北部湾经济发展对化工人才的需求是非常庞大的。
2区域产业知识技能要求
通过调研总结发现,区域行业对化学化工类人才技能需求如下:掌握化学工程与工艺专业的基本理论、基本知识和基本实验技能,具备理论知识较扎实、专业知识面较宽、实践能力强、人文素质高等综合素养,能在无机化工、有机化工、精细化工、煤化工及石油化工等化工领域为经济发展服务的应用型人才。毕业生可在石油炼制、石油化工、冶金、能源、轻工、生化、材料、环保等领域从事工业生产、生产技术改进、技术开发、工程设计等工作。下面就结合各行业代表性的企业进行知识技能需求的分析。
2.1能源运输行业
中燃燃气发展公司是最大的城市燃气公司,钦州学院化学化工学院培养的化学工程与工艺专业学生可以满足该公司很多岗位的工作需求,为了更好的使我们培养的石油和天然气相关的本科人才满足岗位需求,双方达成共识,将在新的人才培养体系中开设燃气运输、天然气加工等相关的选修课课程,加强学生对天然气储运加工基础知识的学习。广西天盛港务有限公司在钦州港共投资建设9个码头泊位,其中已建成油汽专用码头1个(5万吨级)、煤炭专用码头3个(10万吨级、7万吨级、2000吨级各1个),散货码头5个(10万吨级1个、1万吨级4个);自备铁路已经开通。该公司对于高层次、复合技术型的本地化员工是非常急需的。对方建议在未来培养化学工程与工艺专业人才过程中,可以进一步拓宽学生的视野,增加适当的选修课,加强学生对港务中油气和煤炭应用知识的学习。
2.2新材料行业
广西新合力冶金有限公司从事高炉锰铁、镍铬铁合金、不锈钢及不锈钢型材等冶金产品的生产加工的人才非常紧缺,该公司将具备年产100万吨不锈钢生产线,预计年产值将达到200亿元,上缴税收10亿元,提供3000多个就业岗位,极大的带动地区物流、进出口贸易、服务等相关行业迅猛发展。该单位建议应该加强学生对生产工艺流程和安全注意事项的认识。此外,对广西明利磷化工有限公司调研也得出了类似的结论,该单位同样要求对磷产品的生产工艺流程有了深刻的认识。对各个生产车间、废水处理池及产品分析等相关基础知识要牢固掌握。化工企业是高危行业,需要学生听从工程技术人员安排,因此,培养学生扎实的基础知识和严格律己的学习工作习惯同等重要。广西红墙新材料有限公司除了要求学生掌握基本的化学化工知识外,还对学生的涂料相关的理论知识和高分子专业基础知识提出了更高层次的要求。
2.3分析检测行业
钦州市环境保护与监测中心与化学化工学院对人才培养模式达成了共识:我们应该抓住区域经济迅速腾飞和地方院校转型发展建设应用技术型大学的双重机遇,进一步加强校地、校企合作,打造特色实践平台和实训场所,为我校向应用技术型大学转型提供坚实的实践教学条件,推动自身的转型发展,提高我校应用型人才培养质量和服务区域经济社会发展能力。结合该公司对化学化工类人才的需求,以后的教学活动中将着重培养包括监测点样品的采集、样品的保存与运送、样品实验室处理和分析流程、分析结果的数据处理、记录与上报等环境监测的实践能力。
2.4粮油造纸行业
中粮油脂(钦州)有限公司位于钦州港经济技术开发区,总投资30亿元,占地面积348亩。主要生产“福临门”牌小包装食用油,“福掌柜”、“福之泉”、“可味”等中包装烹饪调和油及“四海”牌豆粕等。该单位希望以后在人才培养、实习、课程设置等方面进行进一步优化,保证学生理论知识的学习更加系统,同时可以增加实习的系统性,保障学生实习过程学习到较系统的实践技能。广西金桂浆纸业有限公司建议可以充分利用高等院校的人力与智力资源以及该公司先进的生产条件来搭建学生实训平台,联合培养学生的自主学习能力和实践动手能力,对于构建新型的校企合作实训模式具有很好的指导意义。
3培养体系改革模式探讨
结合北部湾地区化学化工类产业对人才的知识技能需求调研总结和钦州学院现在的化学化工类人才培养模式,以培养服务地方的应用型化学化工类人才为目标,拟在理论课程设置、实验课程内容修订、实践课程的设计、选修课的开设等方面进行如下对教学改革探索。
3.1理论课程
旧方案基础理论知识太多,工科课程体系理科化,尤其是基础化学知识占得学分和学时比例太高,可以压缩优化理论课时的结构和比例;化学工程与工艺专业课程体系需进一步完善,如化工过程分析与合成、化工设计、化工分离工程等课程的设置需进一步优化。
3.2实验课程
学生的实验课时和学分比例太低,学生的实验动手能力得不到有效锻炼,对于培养应用型人才,除了有机、无机、分析、物化等基础实验外,还需要进一步锻炼提高学生的自主学习能力和探索能力,可以开设与地方产业结合密切的创新性实验,锻炼学生自主探索的实验技能,使学生的实践技能确实能够按照应用型人才培养的标准得到全面的提升。
3.3实践课程
学生缺少基本的电子电工技术应用能力,作为工科学生这些能力是必备的,可以增加相关的实践课时;学生对区域化工产业普遍没有形成科学的认识,可以结合实习见习等实践教学活动,使学生对化工生产岗位的工作性质、工作岗位的安全操作意识、产业发展特点、自我发展的定位形成深层次的理解;此外,学生在化工文献检索、生产实训、生产工艺流程等方面知识均比较欠缺,应该进一步加强文献检索实践能力的培养,加强实训平台的建设以提升学生的实际生产从业技能。
3.4选修课程
污水处理、涂料、新材料等领域相关诸多材料都是聚合物材料,与此相关的要加强学生高分子相关知识的学习;北部湾经济区对石油和天然气相关的化学工程与工艺本科人才非常急缺,应开设石油和天然气相关的选修课课程,拓展学生的基础理论知识;水利设计、热力学、材料力学及受力分析等方面知识在将来化工产业中的应用较多,应该增加或补充相关的课程;此外,与广西特色的农产品资源相关的拓展知识太少,可以增加天然产物加工等相关的选修课程,拓宽学生视野,方便将来在更大的产业领域灵活就业。
4展望
[关键词]工程实践 教学模式 综合实验 认识实习 生产实习
[中图分类号] G712 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)11-0084-03
中国石油大学(北京)化学工程与工艺专业(化工专业)以石油、天然气、煤炭等化石能源的加工利用为背景进行人才培养,满足国家能源化工发展重大战略对专业人才的需求,是教育部特色专业和综合改革试点专业。经过多年的建设和发展,我校化工专业具有鲜明的石油石化特色,主要体现在以下几个方面:1.石油加工类专业课程的开设,包括“石油加工工程I”、“石油加工工程II”与“有机化工工艺”3门专业限选课,“近代炼油技术”专业选修课,以及40学时的“石油加工工程实验”必修课;2.在国有大型石化企业设立了实习实践基地,以此为依托开展专业认识实习与生产实习;3.绝大多数专业教师有着良好的石油实践背景,不仅讲课案例多与石油有关,而且为学生提供的毕业论文(设计)题目以及大学生课外科研训练题目也多与石油相关;4.学生就业去向主要是石油石化企业以及与此相关的单位。
学生工程实践能力的培养是工科专业人才培养的核心。我校化工专业学生的工程实践能力主要通过实验、实习、设计、科研训练、毕业论文(设计)等环节进行培养,其中在专业实验与实习方面进行了培养模式的探索与尝试,取得了良好的效果。
一、项目导向的研究式专业综合实验模式
实验是培养学生动手操作能力的重要途径。石油加工工程实验是我校化工专业的重要专业实验课程,为了更好地培养学生的工程研究与实践能力,创新了实验教学模式,优化了实验教学内容。石油加工工程实验的开设以项目研究为导向,主要内容包括30学时的油品综合评价实验和10学时的中试演示试验,在培养学生动手操作能力的同时,注重培养学生的科研能力、协作意识与表达交流能力。
油品综合评价实验以原油评价为核心,先通过对原油的实沸点蒸馏切割得到汽油、煤油、柴油、减压馏分和减压渣油等不同馏分油,然后让学生分组完成各个馏分油的性质测试,最后小组内部汇总各位同学的测试数据,撰写综合实验报告,提出原油的可行加工方案,并答辩汇报。[1]通过这一研究式综合实验,使学生掌握了原油蒸馏和馏分油性质测试的基本方法,模拟了石化企业对原油评价的整个研究过程,体会了石油炼制工业过程的内涵,学会了针对原油性质确定合适的加工方案,不仅学习巩固了基本知识和操作技能,同时培养了学生团队协作的精神,并通过最后的答辩环节培养学生的表达交流能力。
中试演示试验依托重质油国家重点实验室强大的科研平台和化学工程学院中试科研基地而开设,主要内容涉及原油的二次加工过程,包括渣油溶剂脱沥青、多功能提升管催化裂化、固定床催化加氢、碳四烷基化以及冷模流态化。学生分组参加中试演示试验,指导教师结合课堂所学理论知识讲解各中试装置的用途、原理、特点、工艺流程以及相应技术的工业应用状况等,并进行现场提问与讨论。通过中试试验的训练,引导学生了解了石油化工工艺发展的最新动态,培养了学生的工程放大意识以及将理论应用于实践的能力,并激发了学生的科研和实践热情。
二、“校内―校外―校内”的三段式实习模式
实习是工科专业工程实践教学的重要环节,是将学生所学的基础理论知识、专业知识和实际应用相结合的实践过程,是深化课堂教学效果的关键途径。我校化工专业的实习环节包括金工实习、认识实习和生产实习三部分。其中认识实习和生产实习分别在大二暑假和大三暑假进行,主要依托校外实习实践基地来开展。但是目前大型石化企业的自动化和技术集成程度越来越高,在企业“安全第一”的要求下,学生几乎失去了动手操作的机会,在企业现场的实习“只能看,不能动”,致使实习效果不佳。
为解决上述问题,提高认识实习和生产实习的教学质量,学校在校内建设了学生可以动手操作的实践基地,包括设备拆装实验室和炼油化工与自动化仿真实践教学基地,并在此基础上提出并实践了“校内―校外―校内”的三段式实习模式。学生首先在校内实习相关的理论知识,然后到校外实习基地(炼油企业)进行现场实习,最后回到校内实践基地进行操作训练。
(一)认识实习
认识实习的主要目的是让学生初步了解炼油企业,对企业、生产车间、生产装置有个初步的印象和概念,简单了解主要的炼油工艺过程、原油及石油产品,掌握加热炉、换热器、蒸馏塔、反应器、泵、风机、压缩机、管道、阀门等常见单元设备的工作原理、结构特点、主要用途等,并为《化工原理》、《化学反应工程》等后续课程的学习奠定良好的基础。
认识实共2周时间,首先在校内花约2天时间学习加热炉、换热器、蒸馏塔、反应器、机泵等常见单元设备的工作原理、结构特点及主要用途。然后到校外实习基地进行一周的现场实习,主要是在炼油厂参观典型化工设备,如泵、风机、换热器、过滤机、精馏塔、反应器等,请企业技术人员讲解设备的操作、维护与保养。另外,简单了解石化企业对原油的加工流程、典型加工过程,如常减压、催化裂化、加氢、重整装置等。通过现场学习,使学生对石化企业单元过程设备以及由其组成的工艺过程有初步的感性认识,为专业课程的学习奠定基础。最后回到校内的设备拆装实验室,结合所学理论知识和现场的参观实习,对照图纸进行设备拆装实习,了解化工设备内部的实际结构及特点,如蒸馏塔的塔盘及装填方式,压缩机活塞、进气阀和排气阀、离心泵的轴承座等的机械密封结构,安全阀和控制阀的执行机构的特点等。通过拆装实习,学生对设备的内部结构及工作原理有了直观和深入的理解。
(二)生产实习
我校化工专业生产实习的主要目的是让学生进一步了解炼油企业的生产过程,熟悉原油特点、实际加工方案及主要加工过程的工艺流程,了解或掌握某一生产车间的原料与产品、工艺流程与原理、产品质量控制指标与控制方法,加深理解主要工艺设备的结构、原理和操作,培养学生的安全与环保意识和工程实践能力,并为《石油加工工程》、《有机化工工艺》和《近代炼油技术》等后续课程的学习奠定基础。
生产实共4周时间,具体实施步骤如图1所示。首先结合炼油企业的具体实习车间,在校内用两三天时间学习原油加工方案与主要工艺过程的原料、产品、工艺流程、操作参数等理论知识。然后到校外实习基地进行两周的现场实习,并采用“集中-分散-考核-集中”的现场学习模式。[2]第一个“集中”是指学生进入企业后,请企业培训人员向学生集中介绍企业概况、车间概况、安全与环保规范及案例等,并到石油化工安全实训基地接受与企业员工类似的安全培训。“分散”指的是将学生分配到具体的车间进行岗位实习,熟悉学习车间的生产原理、工艺流程、原料处理、产品精制及用途、装置特点及作用、工艺操控、事故处理方案等。“考核”是指岗位实习一段时间后,由指导教师逐一对学生的掌握情况进行现场考核。最后一个“集中”是指现场实习结束前一两天,由指导教师分组带领学生对企业进行参观学习,让学生对各车间以及其之间的联系有一个宏观的了解。通过现场实习,培养学生的生产安全与环保意识,了解石化企业的实际生产过程、生产车间与岗位的工作环境与规范要求,熟悉工艺过程与生产原理。最后回到校内的炼油化工与自动化仿真实践教学基地,进一步学习主要炼油工艺过程的原理、流程,特别是产品收率与质量调控方法,并进行操作模拟,了解装置的开停工操作,掌握工艺参数调整对产品收率与质量的影响规律、生产事故的排查与处理方法。通过仿真实践环节,解决了现场实习“能看不能动”的缺陷,培养了学生的工程运行能力。与此同时,学生要完成生产实习报告和仿真培训报告,按照标准绘制现场实习车间与仿真单元的详细工艺流程图。
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图1 生产实习实施步骤示意图
三、校内外实践基地的建设
实践基地是开展工程实践教学的载体,在一定程度上决定了实习质量与效果,因此需要加强实验室与校内外实践基地的建设。[3]为更好地实践三段式实习模式,我校在校内建设了设备拆装实验室和炼油化工与自动化仿真实践教学基地,并在燕山石化、华北石化、石家庄炼油厂等建立了稳定的实习基地,与燕山石化共同建设了国家级石油化工安全实训基地。
(一)设备拆装实验室
设备是拆装实验室的主体。为此,从石化企业引入了一批典型设备,如换热器、压缩机、热油泵(单级与多级)、计量泵、螺杆泵、控制阀、安全阀等设备;专业教师提供了不同类型的蒸馏塔盘;设计建造了加热炉、往复泵、轴流泵、蒸馏塔、反应器等有机玻璃动态演示模型。
(二)炼油化工与自动化仿真实践教学基地
在广泛调研的基础上,学校于2010年建成了炼油化工与自动化仿真实践教学基地,包括炼油化工过程的仿真培训系统和催化裂化半实物工艺流程仿真系统两部分。
炼油化工过程的仿真培训系统基于霍尼韦尔先进的ePKS(即Experion过程知识系统)DCS控制系统及Unisim模拟平台。该系统与目前石油石化企业仿真培训系统一致,与企业保持技术零距离。该系统由两部分构成:第一部分包括一套ePKS DCS控制系统;第二部分包括5套Unisim仿真模拟系统和5个标准工艺模型(常减压CDU、连续重整CCR、柴油加氢DHDS、加氢裂化HCU、催化裂化FCCU),其中催化裂化FCCU模型为定制开发,与所建设的半实物工艺流程仿真装置匹配。
催化裂化半实物工艺流程仿真系统按照真实炼油厂催化裂化装置进行8:1比例缩小建设,包括反应再生设备、塔、压缩机、机泵、换热器、空冷器等设备构件,体现提升管反应、两段再生、外取热、原料掺渣油、小回炼、催化裂化产物分离、液化气生产、汽油处理和稳定等过程的特点。装置内不运行实际物料,部分重要输入输出数据与真实DCS相连接,以DCS控制系统为中心,获取操作员仿真培训系统中催化裂化五套标准工艺模型的数据,反应―再生和分馏系统的重要数据在实物装置上显示,重要阀位数据可现场显示和调节双向传送。
(三)石油化工安全实训基地
石油化工安全实训基地是我校与燕山石化按照“优势互补、互利共赢”的原则共同建立的。在基地的规划与建设过程中,充分利用了燕山石化公司的设备、人力、场地、师资条件,并融入学校在安全方面的研究成果,提高了实训基地的技术水平。该实训基地是北京市校外人才培养基地和国家工程实践教育中心的重要组成部分。
安全实训基地位于燕山石化教育培训中心,包括基本安全技能实训室、现场安全操作和安全管理技能实训室、提高型安全实训室三部分。基本安全技能实训室包括个人防护基本技能实训室、抢险救护基本技能实训室、安全监测技能实训室、公用工程现场模拟实训室、危险品标识实训室五部分。现场安全操作和安全管理技能实训室包括电气安全实训室、危险化学品物性测试实训室、现场直接作业环节安全管理技能实训室、应急救援能力实训室、事故模式预测实训室。提高型安全实训室包括人机工程安全实训室、设备危险性预测实训室、综合现场管理实训室。
四、结束语
实践教学是培养工科专业大学生的重要教学环节,伴随我国高等教育对工程教育的重视,近年来各高校纷纷强化工科专业大学生工程实践能力的培养。工程实践教育的实施需要依托有良好的实验室和实践基地,更要有可行的实践教学模式。中国石油大学(北京)化工专业创建了良好的专业实验教学条件与稳定的大型国企实习基地,并拥有中试研究基地、设备拆装实验室、炼油化工与自动化仿真实践教学基地等特色校内实践基地,以及石油化工安全校外实训基地,为学生工程实践能力的培养奠定了良好的基础。另一方面,专业教师多年来致力于工程实践人才培养模式的探索与实践,形成了较为成熟的具有石油特色的工程实践人才培养模式,如项目导向的研究式专业综合实验教学模式、“校内―校外―校内”三段式实习模式。良好的工程实践硬件设施与可行的实践模式相结合,必将培养出具有较强工程实践能力的专业人才。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 李瑞丽, 徐春明. 石油加工工程综合实验的教学与实践 [J]. 实验技术与管理, 2007, 24,(4): 108-109.
[2] 孟祥海, 孙学文, 周亚松. 提高化学工程与工艺专业生产实习质量的措施 [J]. 中国石油大学学报(社会科学版), 2010, (S2): 124-126.
[3] 刘淑芬. 以教育规划纲要为指导全面提升工科高校大学生工程实践能力的培养 [J]. 大学教育, 2012, 1(8): 27-28.
关键词:专业认证,课程体系,工程问题,非技术因素
近年来,为了更好地与国际教育接轨并实现国际互认,我国越来越多的大中专院校逐步接受了工程教育认证的理念,加快了工程教育的认证工作。从2016年正式加入国际工程联盟《华盛顿协议》,工程教育认证已被确认为最权威的工程教育本科专业认证[1]。根据2018版工程教育专业认证标准,通用标准划分为学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍和支持条件等七项内容。依据标准要求,围绕着这七块内容来判断专业是否达到认证要求的依据。其中,课程体系的达成被认为是实现专业人才培养目标的核心要素之一[2-3]。2019年,盐城工学院化学工程与工艺专业顺利通过专业认证工作。认证期间,我们对化学工程与工艺专业的人才培养方案进行了系统性地完善,包括课程体系的修订工作。这样有助于学生达成毕业要求,促进了学科的可持续性发展。笔者以我校化学工程与工艺专业认证情况为例,浅谈课程体系的构建工作与成果。
1建立基于专业认证标准的课程体系
1.1本专业课程体系的构成
为达成毕业要求的各指标要求,本专业依据成果导向教育(Outcomes-basedEducation,OBE)理念,逆向设计并构建了课程体系。总体思路是:培养学生掌握较为扎实的通识基础知识,逐步地掌握本专业领域必需的基础理论和技术基础知识,并不断训练学生的理论联系实际的能力、创新意识和专业知识的综合应用能力[4]。本专业课程体系如图1所示。依据2018版通用标准,课程体系分为通识教育课程模块、专业基础课程模块、专业课程模块和实践课程模块四部分[4]。为了达成各项的占比要求,通用做法如下:通识教育课程模块主要包括数学与自然科学和人文社会科学(两类的占比均不至少15%);专业基础课程模块主要包括工程基础课程和专业基础课程。而专业课程模块包括专业必修课程、专业选修课程、素质与能力拓展课程等子模块。这两类的综合占比不少于30%。工程实践与毕业设计(论文)占比也不少于30%。此外,结合课程体系对毕业要求指标点的支撑关系,进行合理归类,确定本专业核心课程。
1.2课程体系中课程设置的内在关联
按照工程教育认证的标准,课程体系的划分能够满足各类标准的要求。但是涉及到具体课程的设置及先后修次序,以及课程间的内在联系等对课程体系的完善也非常重要。一般地,课程设置以专业知识逻辑为基础,以能力培养为主线。现以培养学生化工设计能力而设置的相关课程及内在关联分析为例。以《化工设计》单独一门课程为例,说明必修课程先后修关系[5]。《化工设计》先修课有《化工原理》等课程。比如,通过化工原理的学习,使学生掌握流体流动、传热和传质以及单元操作的基本原理,培养学生运用基础理论、分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力,增强学生工程观点、经济观点、定量计算和工程设计(研究)的能力[6]。《毕业设计》使学生获得化工工程师所必须的综合能力,具有现代化工环保安全意识,具有对新产品、新工艺、新技术和新设备进行设计的能力,具备使用先进的化工设计软件进行化工工程设计的能力。《化工设计》后修课程有《毕业设计》,通过《化工设计》的学习,使学生基本了解化工生产车间(装置)设计的内容和步骤,并初具化工装置设计的能力,为最后的《毕业设计》打下良好基础。由上述分析可知,《化工设计》课程先后修关系与能力培养递进逻辑相符合,能实现毕业要求所需能力的培养要求。本专业必修课程的先后修次序都按能力递进的要求进行了设计,能确保学生达到毕业要求。
2课程体系构建与解决复杂工程问题能力培养
针对解决复杂工程问题的能力培养,本专业在课程体系中的四大模块,即通识教育课程模块、专业基础课程模块、专业课程模块和实践课程模块,依据不同课程类型以及能力达成的要素和基本规律,进行课程教学目标的制定并体现于课程教学大纲中。其中,通识教育课程模块和专业基础课程模块侧重加强复杂工程问题能力的识别、表达和分析能力的培养;专业课程模块侧重加强分析、设计、研究能力的培养;实践课程模块侧重加强综合运用知识解决实际问题的能力培养。以化工原理对毕业要求指标点的支撑为例,体现系统设计和实现能力的培养。
3非技术因素在课程体系构建中作用
针对非技术因素的能力培养,本专业设置了“思想道德修养与法律基础”、“化工安全与环保”、“化工企管”等课程。比如:为了支撑毕业要求指标点6.1“能够了解化工专业领域相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规”,设置“化工设备机械基础”、“化工产品市场调研”和“工艺及生产实践”四门课程,分别地涉及到通识教育课程、专业基础课程和实践课程。使得学生能够理解工程实践活动对社会、安全、文化、道德、法律以及环境等问题的影响和内涵,从而能够承担责任并遵守化工行业相关技术标准规范。再比如,强化相关实践性教学环节支撑非技术因素影响能力的毕业要求指标点,在教学内容上,既要体现考虑非技术因素影响能力的相关知识点进一步自我学习,又要进行实践应用训练。在课程教学实施过程中有明确的考核要求和评分标准。如:为了支撑毕业要求指标点3.2“能够针对特定需求完成单元(部件)设计的基础上,进行系统或工艺流程的设计”,设置了“化工设备课程设计”、“化工原理课程设计”、“反应器设计”、“化学化工常用软件实践”、“毕业设计(论文)”五门实践性教学环节。在设计任务书中除了对具体设计任务给出明确要求外,还要求在设计过程中,能够依据相关标准、规范,综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等制约因素,并体现创新意识。同时,在设计说明书中和答辩过程中有相关内容体现,并对该内容给出具体量化评分标准和考核方法。
4结语
基于专业认证“成果导向型教育”的人才培养理念和要求,化学工程与工艺本科专业课程体系的构建应更加注重体现专业的办学特色,体现针对复杂化学工程问题的研究、分析与解决,体现专业技术与非技术领域各项能力的完全达成,使得学生的综合素养得以全面提升,创新意识、国际视野、职业道德、安全环保意识等各方面的能力获得增强,为区域经济社会发展储备高素质应用型人才。
参考文献
[1]李志义.对我国工程教育专业认证十年的回顾与反思之一:我们应该坚持和强化什么[J].中国大学教学,2016(11):10-16.
[2]付广艳,李荣广,张金萍,等.基于应用型人才培养的课程体系构建与课程建设[J].化工高等教育,2019,36(1):57-60.
[3]程倩,张继国,陈欲晓,等.工程认证导向下化工原理实验课程改革与探索[J].化工高等教育,2020,37(2):122-125.
[4]工程教育专业认证标准(试行)-教育研究与评估中心,2018.
[5]杨欣,韩媛媛,翁连进,等.工程专业认证背景下化工设计课程教学改革探索[J],教育教学论坛,2017(25):107-108.