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能源化學(xué)工程實(shí)踐教學(xué)體系的構建論文
華北電力大學(xué)的能化專(zhuān)業(yè)立足本科，自2011年開(kāi)始招生，招生規模從最初一個(gè)班擴大為2013年的兩個(gè)班。2013版培養方案中理清了本專(zhuān)業(yè)課程體系，理順了必修課和專(zhuān)業(yè)選修課之間的關(guān)系，調整了開(kāi)課學(xué)期和順序，并且將專(zhuān)業(yè)選修課劃分了模塊，實(shí)現了基礎培養+專(zhuān)業(yè)方向培養的課程群建設，部分專(zhuān)業(yè)課程強化了實(shí)踐環(huán)節。以設計性實(shí)驗、綜合實(shí)驗、創(chuàng )新實(shí)驗為抓手，以中試平臺和實(shí)習基地為依托構建了多層次的實(shí)踐教學(xué)體系，在實(shí)驗研究中培養學(xué)生的能力，在工程實(shí)踐中進(jìn)一步鍛煉與提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，具體體現在四個(gè)方面。
1增加了8門(mén)專(zhuān)業(yè)課程的9項綜合性、設計性實(shí)驗
抓好實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節，是實(shí)現教學(xué)多元化、個(gè)性化的有效途徑，可以將單純傳授知識的傳統教學(xué)模式，轉變?yōu)樽⒅貙W(xué)生能力的培養，特別是創(chuàng )新能力的培養。實(shí)踐性教學(xué)過(guò)程的改革體現在觀(guān)念和方法上從單科性向綜合性轉變、從認識性和繼承性向科研性轉變、從驗證性向綜合性與設計性轉變、從灌輸式向啟發(fā)式轉變、從傳統內容向新知識與新技能轉變。而綜合性、設計性實(shí)驗正是打破了單個(gè)實(shí)驗只驗證某一原理或學(xué)習某一操作技術(shù)的缺陷，把多門(mén)課程的基本理論、基本知識、基本操作技能有機地綜合在一起，可以極大地促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。因此，我們圍繞能源化工專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)、現代煤化工的發(fā)展趨勢和人才培養規律［1－4］，于2015年增加了包括《煤化工》、《化工腐蝕與防護》、《有機化工工藝》、《電廠(chǎng)化學(xué)》、《碳－化學(xué)》等8門(mén)課程的9項綜合性、設計性實(shí)驗，例如:不同配煤對煤的膠質(zhì)體指數影響，工業(yè)鍋爐給水除氧劑丙酮肟的制備，離子交換軟化、除鹽實(shí)驗，簡(jiǎn)單碳－化工產(chǎn)品的合成等實(shí)驗。在實(shí)踐教學(xué)程序上，一是加強能源利用、化工污染控制設備基本技能的培養:注重培養學(xué)生基本實(shí)驗理論、數據處理知識、實(shí)驗規范和實(shí)驗方法的能力，要求學(xué)生學(xué)會(huì )常規化學(xué)實(shí)驗儀器的使用;二是加強綜合應用能源利用、化工污染控制工程理論與技術(shù)的綜合能力的培養:培養學(xué)生運用能源化工理論知識分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;三是加強實(shí)驗設計能力的培養:在指導教師的指導幫助下讓學(xué)生獨立完成從查找資料、擬定實(shí)驗步驟，直至設計編寫(xiě)實(shí)驗報告的全過(guò)程，達到學(xué)生自我設計實(shí)驗方案，提高實(shí)踐教學(xué)效果［5］。設計性實(shí)驗要求每組同學(xué)事先設計實(shí)驗方案和實(shí)驗步驟，交任課教師批改修正后自己完成實(shí)驗過(guò)程。要求學(xué)生采用不同試劑，選擇不同影響因素，或者采用不同制備路線(xiàn)，按照學(xué)生自己設計的實(shí)驗步驟制備出預期的化工產(chǎn)品，將本門(mén)課程的學(xué)習與解決實(shí)際問(wèn)題緊密聯(lián)系起來(lái)，激發(fā)了學(xué)生進(jìn)行科研實(shí)驗的興趣，在符合經(jīng)典理論的基礎上鼓勵學(xué)生的創(chuàng )新性思維［6］。引導學(xué)生“在實(shí)驗中研究，在研究中實(shí)驗”，提高學(xué)生實(shí)驗的主動(dòng)性和積極性，在實(shí)驗中進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生對專(zhuān)業(yè)知識的理解和掌握，提高學(xué)生的歸納總結、類(lèi)比分析能力。指導教師在實(shí)驗過(guò)程中，不為學(xué)生設置"最佳"工藝路線(xiàn)、不預設實(shí)驗裝置的控制條件、不直接解釋實(shí)驗現象、不直接動(dòng)手解決實(shí)驗故障及異常問(wèn)題。采用引導和啟發(fā)的方式，培養學(xué)生獨立思考、團結協(xié)作的精神。針對實(shí)驗中出現的各種問(wèn)題及故障現象，指導教師的作用是引導學(xué)生找出解決問(wèn)題及故障的方向。要求學(xué)生自己動(dòng)手，通過(guò)查閱文獻資料或圖書(shū)、組內討論等方式自行提出解決問(wèn)題及故障的方法、步驟并在實(shí)踐中進(jìn)行驗證;及時(shí)幫助學(xué)生分析原因，修改實(shí)驗步驟和操作順序，做好原始數據記錄，以便實(shí)驗結束后進(jìn)行分析總結。實(shí)驗過(guò)程中允許不同組別之間測試結果或者產(chǎn)率有差異，只要數據或結果合理，能夠找到設計方案中的最佳工藝條件或制備條件，實(shí)驗就達到目的;如果找不到最佳條件允許學(xué)生反復探索，將實(shí)驗內容與解決實(shí)際問(wèn)題緊密聯(lián)系起來(lái)，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的興趣，鼓勵學(xué)生的創(chuàng )新性思維。
2構建了創(chuàng )客團隊，指導大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)實(shí)驗計劃項目
15項創(chuàng )新型人才具有以實(shí)際應用為導向的知識轉化能力，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)培養發(fā)散性思維能力，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)深化對理論知識的認知和遷移，是創(chuàng )新型人才培養的關(guān)鍵。實(shí)踐教學(xué)和理論課內容環(huán)環(huán)相扣，有助于學(xué)生們及時(shí)深入理解、消化理論課的知識內容，迅速轉化為內在的實(shí)際技能，并增加他們學(xué)習的興趣，具有其他教育活動(dòng)所不可取代的功能。實(shí)踐教學(xué)還是培養工程類(lèi)學(xué)生創(chuàng )新思維和增強工程意識的重要環(huán)節，學(xué)生在整個(gè)實(shí)踐過(guò)程中會(huì )逐步養成以研究的眼光去觀(guān)察事物和進(jìn)行學(xué)習和思考的習慣，在這些過(guò)程中學(xué)生逐漸形成創(chuàng )新意識和創(chuàng )新思維［7－9］。我們秉承因材施教、分類(lèi)指導、教學(xué)相長(cháng)的教學(xué)理念，在創(chuàng )新實(shí)驗項目中充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)+、創(chuàng )客團隊的作用。注重選拔優(yōu)秀學(xué)生，參與教師自己的科研工作，創(chuàng )造條件讓學(xué)生盡早接觸科研，盡早參與創(chuàng )新性實(shí)驗。同時(shí)我們充分發(fā)揮本校"大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)實(shí)驗計劃"靈活的特點(diǎn)，鼓勵科研能力強，承擔項目多的教師，抽出時(shí)間指導大學(xué)生進(jìn)行探索性創(chuàng )新實(shí)驗，圍繞電力生產(chǎn)過(guò)程、環(huán)境催化、綠色合成、新能源利用與化學(xué)轉化、環(huán)境化工等方向，形成穩定的由中青年博士組成的指導教師團隊和接力式優(yōu)秀學(xué)生創(chuàng )新團隊，實(shí)現復合型創(chuàng )新人才培養的可持續發(fā)展［10］。學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng )新意識顯著(zhù)增強，近三年指導大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)實(shí)驗計劃項目15項:其中包括“綠色阻垢劑”和“綠雅空氣凈化器”2個(gè)大學(xué)生創(chuàng )業(yè)計劃項目;創(chuàng )新實(shí)驗項目結題9項，其中國家級2項，省級3項，在研實(shí)驗項目4項，其中國家級3項，校級1項。
3搭建了化工中試、表征測試平臺
結合能源化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)涉及面廣綜合性強的特點(diǎn)，不僅搭建了傳統的氣液輸送系統、氣液傳質(zhì)系統、氣液反應釜、氣液傳熱系統、氣體輸送系統、高溫水熱氧化系統、煤熱解實(shí)驗裝置、煤干餾實(shí)驗裝置等化工中試平臺，還突出了電力特色，搭建了膜分離系統、離子交換除鹽系統、過(guò)濾和吸附系統等中試平臺，同時(shí)還配套了表征測試平臺，可以對催化劑、煤樣等物質(zhì)進(jìn)行物理吸附、化學(xué)吸附、煤質(zhì)分析、紅外、紫外、熱重分析等表征測試，以增強學(xué)生綜合運用基礎理論和專(zhuān)業(yè)知識分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力;并與當前的生產(chǎn)實(shí)際、工程實(shí)踐、市場(chǎng)需求相結合在中試平臺開(kāi)展演示實(shí)驗、驗證性實(shí)驗和綜合實(shí)驗，增強學(xué)生的工程意識和設備的設計能力，形成了面對設備、工藝"提問(wèn)+研討+運行"的實(shí)踐教學(xué)模式。在實(shí)踐環(huán)節實(shí)現了翻轉課堂、交流互動(dòng)，便于提高學(xué)生的思考和表達能力。通過(guò)在中試平臺上進(jìn)行實(shí)驗，學(xué)生對實(shí)驗設備有了深刻的感性認識，明確了設備參數的變化與設備性能之間的關(guān)系，理解了設備控制的重要性，課后進(jìn)行課程設計和畢業(yè)設計時(shí)懂得了如何進(jìn)行設備選型和參數優(yōu)化，提高了解決工程問(wèn)題的能力。
4開(kāi)辟了校外實(shí)習基地
在校內中試平臺加強校企合作開(kāi)辟校外實(shí)習基地，依托邢臺電廠(chǎng)、大港電廠(chǎng)、西柏坡電廠(chǎng)，邢臺鋼鐵集團的焦化廠(chǎng)等構建了實(shí)習教學(xué)基地。在實(shí)習基地不僅請現場(chǎng)的師傅進(jìn)行理論和安全規程培訓、設備工藝介紹，還要求學(xué)生現場(chǎng)參觀(guān)、跟班運行、實(shí)習勞動(dòng)，做好實(shí)習日志，及時(shí)記錄實(shí)習心得;同時(shí)分別建立了生產(chǎn)實(shí)習和畢業(yè)實(shí)習等實(shí)踐模塊的習題集和試題庫，在實(shí)習現場(chǎng)，要求學(xué)生上網(wǎng)查閱資料、就地調研、分組討論，結合實(shí)習基地的設備流程進(jìn)行理論知識的學(xué)習探討，不僅有利于學(xué)生化解理論課程的難點(diǎn)、深刻領(lǐng)會(huì )要點(diǎn)，還便于學(xué)習吃力同學(xué)進(jìn)行反復演練和多次查閱資料提高認識，提高理論聯(lián)系實(shí)際的同時(shí)，實(shí)現分類(lèi)指導，分層次教學(xué)，適應不同學(xué)習能力學(xué)生的需求，提高生產(chǎn)實(shí)習和畢業(yè)實(shí)習的效果�？傊�，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)體系的改革，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力均得到加強，知識遷移和應用能力、創(chuàng )新思維能力、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力得到了培養和訓練。學(xué)生不僅參加國家級大學(xué)生創(chuàng )新項目，省級、校級重點(diǎn)創(chuàng )新項目驗收良好，參加省級創(chuàng )業(yè)大賽、校級節能減排大賽，均取得了不錯的名次，同時(shí)獲得專(zhuān)利授權3項，說(shuō)明學(xué)生的創(chuàng )新能力確實(shí)得到了鍛煉和提高;學(xué)生的協(xié)作能力和團隊意識得到加強;獲獎學(xué)生不僅與本系能源化工、環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生合作，還與經(jīng)濟管理、電氣工程、機械工程等學(xué)科合作，開(kāi)拓了思路，培養了工程意識。參賽時(shí)的答辯過(guò)程即鍛煉了學(xué)生的表達能力、邏輯思維能力，還提高了對專(zhuān)業(yè)知識的認識和理解，綜合素質(zhì)進(jìn)一步提升。
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