能源化学工程实践教学体系的构建

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摘要:以实验内容和实验模式改革为抓手，增加综合性、设计性、创新性实验项目及构建"创客"团队，提高学生的实践能力和工程意识，实现了分层次教学、多元化和个性化教学;加强校企合作开辟校外实习基地的同时，加强校内中试平台建设，进一步提高学生的动手能力和解决工程实际问题的能力。

关键词:能源化学工程;实践教学体系;教学改革

华北电力大学的能化专业立足本科，自2011年开始招生，招生规模从最初一个班扩大为2013年的两个班。2013版培养方案中理清了本专业课程体系，理顺了必修课和专业选修课之间的关系，调整了开课学期和顺序，并且将专业选修课划分了模块，实现了基础培养+专业方向培养的课程群建设，部分专业课程强化了实践环节。以设计性实验、综合实验、创新实验为抓手，以中试平台和实习基地为依托构建了多层次的实践教学体系，在实验研究中培养学生的能力，在工程实践中进一步锻炼与提高学生的综合素质，具体体现在四个方面。

1增加了8门专业课程的9项综合性、设计性实验

抓好实践性教学环节，是实现教学多元化、个性化的有效途径，可以将单纯传授知识的传统教学模式，转变为注重学生能力的培养，特别是创新能力的培养。实践性教学过程的改革体现在观念和方法上从单科性向综合性转变、从认识性和继承性向科研性转变、从验证性向综合性与设计性转变、从灌输式向启发式转变、从传统内容向新知识与新技能转变。而综合性、设计性实验正是打破了单个实验只验证某一原理或学习某一操作技术的缺陷，把多门课程的基本理论、基本知识、基本操作技能有机地综合在一起，可以极大地促进学生综合素质的提高。因此，我们围绕能源化工专业的特点、现代煤化工的发展趋势和人才培养规律［1－4］，于2015年增加了包括《煤化工》、《化工腐蚀与防护》、《有机化工工艺》、《电厂化学》、《碳－化学》等8门课程的9项综合性、设计性实验，例如:不同配煤对煤的胶质体指数影响，工业锅炉给水除氧剂丙酮肟的制备，离子交换软化、除盐实验，简单碳－化工产品的合成等实验。在实践教学程序上，一是加强能源利用、化工污染控制设备基本技能的培养:注重培养学生基本实验理论、数据处理知识、实验规范和实验方法的能力，要求学生学会常规化学实验仪器的使用;二是加强综合应用能源利用、化工污染控制工程理论与技术的综合能力的培养:培养学生运用能源化工理论知识分析问题和解决问题的能力;三是加强实验设计能力的培养:在指导教师的指导帮助下让学生独立完成从查找资料、拟定实验步骤，直至设计编写实验报告的全过程，达到学生自我设计实验方案，提高实践教学效果［5］。设计性实验要求每组同学事先设计实验方案和实验步骤，交任课教师批改修正后自己完成实验过程。要求学生采用不同试剂，选择不同影响因素，或者采用不同制备路线，按照学生自己设计的实验步骤制备出预期的化工产品，将本门课程的学习与解决实际问题紧密联系起来，激发了学生进行科研实验的兴趣，在符合经典理论的基础上鼓励学生的创新性思维［6］。引导学生“在实验中研究，在研究中实验”，提高学生实验的主动性和积极性，在实验中进一步促进学生对专业知识的理解和掌握，提高学生的归纳总结、类比分析能力。指导教师在实验过程中，不为学生设置"最佳"工艺路线、不预设实验装置的控制条件、不直接解释实验现象、不直接动手解决实验故障及异常问题。采用引导和启发的方式，培养学生独立思考、团结协作的精神。针对实验中出现的各种问题及故障现象，指导教师的作用是引导学生找出解决问题及故障的方向。要求学生自己动手，通过查阅文献资料或图书、组内讨论等方式自行提出解决问题及故障的方法、步骤并在实践中进行验证;及时帮助学生分析原因，修改实验步骤和操作顺序，做好原始数据记录，以便实验结束后进行分析总结。实验过程中允许不同组别之间测试结果或者产率有差异，只要数据或结果合理，能够找到设计方案中的最佳工艺条件或制备条件，实验就达到目的;如果找不到最佳条件允许学生反复探索，将实验内容与解决实际问题紧密联系起来，激发学生进行科学研究的兴趣，鼓励学生的创新性思维。

2构建了创客团队，指导大学生创新创业实验计划项目

15项创新型人才具有以实际应用为导向的知识转化能力，通过实践教学培养发散性思维能力，通过实践教学深化对理论知识的认知和迁移，是创新型人才培养的关键。实践教学和理论课内容环环相扣，有助于学生们及时深入理解、消化理论课的知识内容，迅速转化为内在的实际技能，并增加他们学习的兴趣，具有其他教育活动所不可取代的功能。实践教学还是培养工程类学生创新思维和增强工程意识的重要环节，学生在整个实践过程中会逐步养成以研究的眼光去观察事物和进行学习和思考的习惯，在这些过程中学生逐渐形成创新意识和创新思维［7－9］。我们秉承因材施教、分类指导、教学相长的教学理念，在创新实验项目中充分发挥互联网+、创客团队的作用。注重选拔优秀学生，参与教师自己的科研工作，创造条件让学生尽早接触科研，尽早参与创新性实验。同时我们充分发挥本校"大学生创新创业实验计划"灵活的特点，鼓励科研能力强，承担项目多的教师，抽出时间指导大学生进行探索性创新实验，围绕电力生产过程、环境催化、绿色合成、新能源利用与化学转化、环境化工等方向，形成稳定的由中青年博士组成的指导教师团队和接力式优秀学生创新团队，实现复合型创新人才培养的可持续发展［10］。学生的实践能力和创新意识显著增强，近三年指导大学生创新创业实验计划项目15项:其中包括“绿色阻垢剂”和“绿雅空气净化器”2个大学生创业计划项目;创新实验项目结题9项，其中国家级2项，省级3项，在研实验项目4项，其中国家级3项，校级1项。

3搭建了化工中试、表征测试平台

结合能源化学工程专业涉及面广综合性强的特点，不仅搭建了传统的气液输送系统、气液传质系统、气液反应釜、气液传热系统、气体输送系统、高温水热氧化系统、煤热解实验装置、煤干馏实验装置等化工中试平台，还突出了电力特色，搭建了膜分离系统、离子交换除盐系统、过滤和吸附系统等中试平台，同时还配套了表征测试平台，可以对催化剂、煤样等物质进行物理吸附、化学吸附、煤质分析、红外、紫外、热重分析等表征测试，以增强学生综合运用基础理论和专业知识分析、解决实际问题的能力;并与当前的生产实际、工程实践、市场需求相结合在中试平台开展演示实验、验证性实验和综合实验，增强学生的工程意识和设备的设计能力，形成了面对设备、工艺"提问+研讨+运行"的实践教学模式。在实践环节实现了翻转课堂、交流互动，便于提高学生的思考和表达能力。通过在中试平台上进行实验，学生对实验设备有了深刻的感性认识，明确了设备参数的变化与设备性能之间的关系，理解了设备控制的重要性，课后进行课程设计和毕业设计时懂得了如何进行设备选型和参数优化，提高了解决工程问题的能力。

4开辟了校外实习基地

在校内中试平台加强校企合作开辟校外实习基地，依托邢台电厂、大港电厂、西柏坡电厂，邢台钢铁集团的焦化厂等构建了实习教学基地。在实习基地不仅请现场的师傅进行理论和安全规程培训、设备工艺介绍，还要求学生现场参观、跟班运行、实习劳动，做好实习日志，及时记录实习心得;同时分别建立了生产实习和毕业实习等实践模块的习题集和试题库，在实习现场，要求学生上网查阅资料、就地调研、分组讨论，结合实习基地的设备流程进行理论知识的学习探讨，不仅有利于学生化解理论课程的难点、深刻领会要点，还便于学习吃力同学进行反复演练和多次查阅资料提高认识，提高理论联系实际的同时，实现分类指导，分层次教学，适应不同学习能力学生的需求，提高生产实习和毕业实习的效果。总之，通过实践教学体系的改革，学生的实践能力和创新能力均得到加强，知识迁移和应用能力、创新思维能力、解决工程实际问题的能力得到了培养和训练。学生不仅参加国家级大学生创新项目，省级、校级重点创新项目验收良好，参加省级创业大赛、校级节能减排大赛，均取得了不错的名次，同时获得专利授权3项，说明学生的创新能力确实得到了锻炼和提高;学生的协作能力和团队意识得到加强;获奖学生不仅与本系能源化工、环境工程、环境科学、应用化学专业学生合作，还与经济管理、电气工程、机械工程等学科合作，开拓了思路，培养了工程意识。参赛时的答辩过程即锻炼了学生的表达能力、逻辑思维能力，还提高了对专业知识的认识和理解，综合素质进一步提升。

参考文献

［1］高实泰．对我国现代煤化工产业发展的思考［J］．煤化工，2012(5):34－37．

［2］武立俊．刍议能源转型城市煤化工专业岗位群构建［J］．内蒙古煤炭经济，2013(9):39－40．

［3］马雁男．关于煤电煤化工专业对学校发展的探讨［J］．教育界，2012(3):108．

［4］刘惠青．充分发挥电大在培养煤化工专业人才上的优势［J］．山西广播电视大学学报，2009，(2):25－26．

［5］王淑勤，冯亚娜．水污染控制工程实践教学改革与创新能力培养［J］．教育教学论坛，2012(40):55－56．

［6］王淑勤，刘明珠，王可心．混凝设计性实验在研究性教学中的应用［J］．实验技术与管理2015(11)31－34．

［7］张翔，郭慧华．基于化工专业学生科技创新能力提高的教学优化思考［J］．管理观察，2009(28):153．

［8］陈万东，李秉朝，赵广旺，司崇殿．化工专业创新能力培养的实践与探索［J］．实验技术与管理，2011，28(5):127－129．

［9］许晓东，冯向东．理工科本科研究性教学模式的研究与实践［J］．中国大学教学，2008(11):9－13．

［10］王淑勤，刘建芝，张耀宇．大学生创新性实验对培养创新型人才的影响，山东化工，2017，46(4):126－127.

作者:王淑勤 汪黎东 郭天祥 单位:华北电力大学环境科学与工程系