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大學生化工實驗大賽對化工專業人才培養的啟發


大學生學科競賽對提高學生的綜合能力具有非常重要的促進作用,是高等院校人才質量工程的重要內容。隨著“新工科”建設,工程教育專業認證的陸續開展,各高校都非常重視大學生學科競賽在人才培養中的地位和作用,例如“挑戰杯”“全國大學生化工設計競賽”“全國高校環保科技創意設計大賽”“大學生化工安全設計大賽”“全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽”等課外科技競賽活動越來越受到各高校的重視。
全國大學生化工實驗大賽是2017年由教育部高等學校化工類專業教學指導委員會、中國化工教育協會聯合舉辦,面向全國高等院校化工類及相關專業全日制在校本科生的專業競賽。該大賽參賽內容包括化工原理理論、化工單元仿真操作和化工原理實驗。前兩部分由隊員分別獨立完成,第三部分由隊員通過配合完成。通過比賽有利于鞏固和提高本科生的化工原理理論知識、計算機仿真能力、實驗能力以及團隊協作能力。全國化工實驗大賽通過以賽促學、以賽促教、以賽促改,將學科競賽活動與人才培養、教學改革相互結合,對高校培養創新型、應用型高素質化工專業人才具有重要意義。
1、促進化工人才綜合能力培養的途徑
1.1提高學生學習的自主性和系統性
化工原理課程是高等學校化工和制藥大類工科專業基礎課,是學好其他專業課程的基礎,也是化工專業研究生入學必考課程。化工原理課程中涉及的各種單元操作、設備以及化工基本計算,對本科生從理論到實際中起著重要的橋梁作用,并與化工企業崗位緊密相連。理論教學與實踐教學是工科大學創新性人才培養體系的兩個重要支柱,而該課程存在著理論教學與實踐教學分離,重視理論而輕視實踐的現象,致使高校化工人才培養脫離化工企業崗位對工科大學生工程能力的重要需求。化工實驗大賽的開展,充分調動了學生學習的自主性,使其有目的地、系統地吸收和學習一些新知識。參賽學生為了在大賽中取得好成績,在比賽前不但重溫了化工原理課程的理論知識,也通過預約到實驗室重做實驗,從而進一步鞏固和提高了化工原理理論知識和實驗動手能力。此外,我校的單元仿真課程是在大四上學期開展,而參賽的學生是大三的學生,對單元仿真操作不了解,學生通過自主學習舉辦方的仿真軟件說明,與教師積極地進行溝通交流,從而對仿真軟件進行熟練操作,此過程提高了學生獨立思考與動手的能力。
化工實驗大賽的開展將化工原理理論和實踐結合的更加緊密,加強學生基本知識、基本理論的掌握、鍛煉學生的基本技能,進一步夯實了專業基礎,提升人才培養質量。
1.2提高學生的實踐動手能力
化工單元仿真操作和化工原理實驗都需要學生動手做實驗,獨立觀察實驗現象,記錄實驗數據,能進一步培養學生的實踐動手能力。
1.3提高學生的創新能力
化工單元仿真操作的優勢在于,這是虛擬仿真實驗,不存在原料浪費的問題,也不存在安全問題,學生可以通過自己的想法隨意進行操作,無需因為擔心損害儀器而畏首畏尾,不會因為危險而擔驚受怕,為學生提供大膽探索的實驗環境。因此虛擬仿真實驗對學生創新能力的提升具有非常重要的作用。
1.4提高學生的團隊協作精神
當今社會,科學研究和生產實踐中遇到的問題都需要依靠團隊的力量進行解決,而學生的團隊協作意識較薄弱,已成為素質教育中面臨的新問題。化工實驗大賽以兩人一組為單位,在完成比賽的過程中,需要小組成員相互配合,取長補短。
1.5提高教師教學水平
化工原理實驗方面,由于我校與舉辦方的實驗設備存在較大差異,為了參加化工實驗大賽,我校教師通過分析與舉辦方實驗設備和實驗流程的差異性,求同存異,找到合理的方式幫助學生克服困難,讓學生進入實驗室重新準備實驗,準備好參加化工原理實驗的前期工作。比如精餾實驗,我校采用的物系是乙醇-水溶液,通過酒精計測定組成,而舉辦方采用的是乙醇-正丙醇溶液,通過阿貝折光儀測定折光率進而測定組成;比如吸收實驗,我校采用的是氣相取樣,通過氣相色譜進行樣品的分析,而舉辦方是通過化學滴定法來測定液相樣品的組成,因此,我校教師通過部分改造實驗,找齊相關藥品和儀器,讓學生動手操作,以期契合實驗大賽的要求。通過這次大賽,也提高了教師的業務水平,為提高教學質量提供了保證。
2、化工實驗大賽促進教學改革
2.1實驗教學方法改革
在傳統的化工原理實驗教學課程中,實驗內容大部分是驗證性實驗,并且實驗教學基本服務于理論教學,內容固化,處于比較機械和從屬的地位。在實驗教學過程中,一般先由實驗老師講解實驗設備的工作原理、使用方法、注意事項、實驗步驟及數據處理的要求,甚至為了實驗設備的安全,已經調試好實驗參數,只需要學生記錄一些實驗數據。這種以教師為主體的實驗教學模式使學生無需獨立思考,不利于學生學習的主動性和創造性,也很難提高學生獨立分析問題和解決問題的能力,不符合當下化工學生的培養需求。
參加化工實驗大賽過程中,沒有教師進行講解,學生需要獨立進行實驗操作及數據處理,并且能夠獨立處理實驗過程中的突發情況。因此,我們實驗教學過程中也應該讓學生成為實驗教學活動中的主角,給予學生更多獨立支配的時間,使學生能夠根據自己計劃來設計和安排實驗,也就是目前流行的“翻轉課堂”教學方法。化工原理實驗一般由3~4人組成一個實驗小組,設計化工原理實驗時,要求每組實驗小組成員在實驗前認真討論實驗方案,制定出實驗計劃,做到分工明確、協作流暢。
2.2課堂教學方法改革
化工原理課程具有理論性強、推導過程復雜、公式繁多、設備多樣且結構復雜等特點,使一部分學生學習起來感到枯燥,容易失去對該課程的興趣和信心。教學過程中發現普遍存在學生作業抄襲,上課積極性較低等現象。可以從以下幾個方面進行改革:①“翻轉課堂”教學方法同樣適用于化工原理課程,學生自主學習后,教師可以更加有針對性地進行教學以及和學生互動;②教師可以充分利用生活中的實例,增強學生學習的趣味性,讓其真正走進化工原理課程內容,提高學習效果。比如可以用熱傳導中熱阻的大小,解釋冬天曬被子取暖的原理;可以用連續性方程來解釋用軟管澆花的時候,捏扁管子流速的變化等;③教師充分引入工程實際案例,與學生進行分析和探討,培養學生的工程觀念;④將科研引入教學中,可以和學生介紹和化工原理相關的科研項目,帶學生進實驗室參觀設備等。
3、結束語
綜上所述,基于工程教育專業認證的辦學理念,選擇與工程教育專業認證接軌的人才培養模式,采取成果導向、以學生為中心和持續改進原則,通過化工實驗大賽,提出促進化工人才綜合能力培養的途徑,以人才培養為中心,并提出對化工原理實驗和化工原理課程進行教學改革,加強實踐環節教學和課外科技活動改革,提升教師隊伍的質量,使本校化工專業能為國家培養更加出色的高素質化工人才。


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