新工科背景下化工專業綜合實驗教育改革探索

李 娟，于 欣，湯雁婷，李慶華，陳丹云，馬新起，郭泉輝

(河南大學 化學化工學院，河南省廢棄物資源能源化工程技術研究中心，河南 開封 475004)

河南大學于2017年9月成功入選“雙一流”建設高校行列，但是由于歷史的原因，學校作為一所綜合性大學，專業門類眾多、資源匹配難以平衡，因而并未得到很好的發展。在目前的工程教育國際化趨勢和“新工科”思想指導下，我國許多高等院校已經按照《華盛頓協議》標準，通過了國際工程教育專業認證[1]。這就要求除了對化工專業學生的專業知識要求高以外，更要突出未來工程師應具有的非技術類能力要達標，比如溝通、表達能力等。

化工綜合實驗是繼化工原理實驗和化工專業實驗之后化學工程與工藝專業的一項非常重要的實踐性教學環節。通過化工綜合實驗課程的學習，使學生能更加深刻地理解、掌握所學過的化工理論知識，讓學生充分發揮個人的主觀能動性，能夠自主設計實驗、安排實驗、控制實驗參數，并且能夠用現代化手段進行數據采集和數據處理，書寫完整的實驗研究報告等，培養學生分析問題和解決問題的能力，提高學生自學能力、獨立思考能力和創新能力，為學生在今后獨立從事化工實驗室工作、科學研究以及新產品、新工藝、新單元操作技術開發奠定良好基礎。立足自身條件，結合化工系教師自身的研究課題，不斷探索如何培養學生的工程思維和綜合實驗動手能力并穩步提高化工專業教學水平。采取的主要措施如下：

1 開好化工原理課程設計課

為進一步加深并鞏固化工專業的學生對化工原理單元操作理論知識的認識，每年均在大學三年級的上學期(即化工原理下冊的開課學期)由有經驗的專業教師同步開設化工原理課程設計課。

開展的化工原理課程設計，一般是圍繞化工原理上冊熱量傳遞中的換熱器設計和下冊質量傳遞中的吸收塔或精餾塔設計來進行。將學生按3～4人進行分組，再由學生自由選擇課程設計的題目，分別由指導教師輔導進行。在一個月的時間內，學生初步掌握了化工設計的基礎知識、設計原則和方法；學會了各種手冊的使用方法以及物理性質、化學性質的查找方法和技巧；掌握了各種結果的校核方法，能畫出工藝流程、塔板結構等圖形；理解計算機輔助設計過程，利用編程使計算效率提高；明白了在設計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產上的安全性和經濟上的合理性。

2 組織學生參加全國化工原理實驗大賽

以化工原理課程為基礎，從2017年開始，每年都組織多名優秀的專業任課教師在化工原理課的基礎理論知識和應用計算、仿真實驗操作能力以及化工原理實驗動手能力三方面進行海選，從全體化工專業學生中認真篩選理論基礎扎實、實驗動手能力強的優秀學生參加全國化工原理實驗大賽。目前，已經連續參加了三屆的比賽，分別取得了中南賽區兩個三等獎和一個二等獎的好成績。

今后，我們會繼續總結前幾次參加化工原理實驗大賽的經驗教訓，從化工原理實驗設備的更新、仿真虛擬軟件購置和化工原理課程教學三個方面不斷強化教學質量，力爭在今后的比賽中能夠進入全國賽，并取得較好的成績。

3 組織學生參加全國化工設計大賽

面對目前科技的飛速發展，化工企業對工程技術人才的要求也越來越高。主要涉及新產品和新技術的研發，新流程和新裝置的設計，新的工廠生產過程操作運行方案等。如果在校期間學生沒有經過相應的訓練，那么必然會出現“畢業即失業”的就業難問題。

而學生工程思維和動手能力訓練的第三種方式就是組織他們參加全國化工設計大賽。從2016年起，每年我們都要選擇15名左右學生組成3～4個隊，分別獲得華中賽區特等獎2次、一等獎4次、二等獎3次、三等獎1次以及全國化工設計大賽一等獎2次、二等獎4次、三等獎1次的好成績。

選擇參加化工設計大賽的題目均為化工企業實際生產項目，比如，金馬能源焦爐煤氣深度脫硫回收硫黃聯產20萬t/a甲醇項目，齊魯石化360 000t/a凈煤氣深度脫硫聯產硫黃，甲醇及氫氣資源化利用項目，順達化工年產18萬t醋酸乙烯酯項目，盤錦石化年產8萬t MMA生產項目以及華晨化工11萬t/a MMA生產項目等。這樣的化工設計才更加接地氣，更加具有真實感。

通過參加化工設計大賽，學生的創新思維和工程技能以及團隊協作精神得到了極大的提高，這對增強大學生的工程設計與實踐能力來說是非常重要的訓練，也極大地提高了學生進一步掌握化工知識的積極性。

4 結合教師科研課題開展綜合實驗

鑒于我?；つ壳懊媾R的前述特殊條件，而且綜合實驗是以綜合性、研究性實驗為主導，具有實驗裝置復雜、流程長、使用的物料品種較多的特點，任課教師結合自身研究課題來擬定實驗題目開展綜合實驗。目前，我系共開設五個綜合實驗的項目，分別包含硫酸催化劑的制備與性能評價、燃料油吸附脫硫、固體酸催化酯化反應、塔釜溫度的PID定值控制和常壓綜合實驗[2]。其中，前三個實驗項目是設計性的，后兩個實驗項目是綜合性的。這樣做的好處是既解決了我校教學硬件欠缺的實際困難，又使學生深刻體會到化工研究項目的實際應用情況，從而為學生畢業后升學深造或者從事化工產品研發奠定堅實基礎。

通過綜合實驗的訓練，一方面學生對所學的化工基本理論知識有了進一步的鞏固和加深并且提高了團隊協作精神；另一方面學生也能夠熟練掌握化工實驗基本技能，其對實驗現象分析、歸納和總結的能力也有了極大的提高，為今后從事有關的科技開發工作打下了良好的基礎。

5 結束語

總之，我?；ぞC合實驗教學改革采取的一系列措施是根據化工專業學生學習的特點，從化工原理課程設計、化工原理實驗大賽、化工設計大賽到結合教師科研課題的綜合實驗這樣層層遞進的方法對學生的工程思維和動手能力進行訓練，并且取得了較好的效果。這將為化工專業學生工程化培養提供一些參考。