胥 娜，康士剛，凌 強(qiáng)

(安徽工業(yè)大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

開展工程教育專業(yè)認(rèn)證可以構(gòu)建我國工程教育的質(zhì)量監(jiān)控體系，滿足社會和企業(yè)對工程人才的需求，實(shí)現(xiàn)中國工程教育和工程師資格的國際互認(rèn)。目前，我國高校工科專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中已普遍開展工程教育專業(yè)認(rèn)證[1-2]。2017年，安徽工業(yè)大學(xué)(以下簡稱我校)化學(xué)工程與工藝專業(yè)通過了中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會組織的工程教育認(rèn)證?；瘜W(xué)工程與工藝專業(yè)的特點(diǎn)是實(shí)踐性強(qiáng)，專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中要求畢業(yè)生具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，具備綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決復(fù)雜工程問題的能力。化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)是提升學(xué)生實(shí)踐動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維以及分析解決復(fù)雜工程問題能力的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，專業(yè)實(shí)驗(yàn)對保證畢業(yè)生達(dá)到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求具有重要支撐作用。2020年，化學(xué)工程與工藝專業(yè)即將進(jìn)行工程教育專業(yè)再認(rèn)證。化學(xué)工程與工藝專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)包括通用標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)。其中，通用標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、持續(xù)改進(jìn)、課程體系、師資隊(duì)伍和支持條件七個部分提出了明確的要求，專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)是在通用標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)提出對課程體系和師資隊(duì)伍兩個方面的具體要求。工程教育專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)體系，并突出教育過程持續(xù)改進(jìn)的核心理念[3]。

一、化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

化學(xué)工程與工藝專業(yè)認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)中對畢業(yè)要求有12項(xiàng)指標(biāo)，其中要求畢業(yè)生能夠綜合運(yùn)用基礎(chǔ)和專業(yè)知識解決工程實(shí)際問題，具備自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和工程實(shí)踐能力，能夠調(diào)研分析問題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，安全地開展實(shí)驗(yàn)，正確地采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是達(dá)成上述畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的重要途徑。目前，專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在支撐畢業(yè)要求指標(biāo)中存在以下不足之處。

(一)實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)置不合理并缺乏持續(xù)改進(jìn)

目前專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程共包括17個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中11個為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，6個為綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)課程體系中以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少，具有探索精神的應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目匱乏。這就導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中缺乏思考，不能有效激發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的熱情。此外，部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容在當(dāng)前煤化工行業(yè)發(fā)展中實(shí)用性較差，有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備陳舊，落后于行業(yè)發(fā)展實(shí)際。實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏持續(xù)改進(jìn)，不利于培養(yǎng)具有實(shí)踐動手能力的創(chuàng)新型工程人才。

(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一

工程教育專業(yè)認(rèn)證過程強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式主要以灌輸為主，實(shí)驗(yàn)教師提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，在實(shí)驗(yàn)開始前對實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)進(jìn)行講解和演示，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)教材和教師演示開展實(shí)驗(yàn)，最后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中缺乏參與感和興趣，只要測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就認(rèn)為實(shí)驗(yàn)完成，缺乏對實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行獨(dú)立的思考和分析，這不利于培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和分析解決問題的能力。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中處于被動接受狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)小組成員之間及各小組之間缺乏交流和討論，不能充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，無法充分發(fā)揮學(xué)生的積極性、主動性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)溝通及協(xié)作能力。

(三)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式不合理

工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”，要求課程考核方式能夠反映課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況，通過課程目標(biāo)的達(dá)成情況從而可以客觀判定畢業(yè)生是否達(dá)到畢業(yè)指標(biāo)要求。目前化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)考核由平時(shí)成績和考試成績組成，二者各占學(xué)期總成績比重的50%。平時(shí)成績根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)考勤及提交最終實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況進(jìn)行評判，考試采用閉卷方式進(jìn)行。這種考核方式不利于調(diào)動學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的主動性，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中積極性低，實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成過程中存在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)抄襲現(xiàn)象，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解和掌握情況較差，往往采取死記硬背方式應(yīng)付考試。因此，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式無法評價(jià)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析等解決實(shí)際問題能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不能得到全面的考核和評估，無法對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)。

二、化學(xué)工程與工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

(一)優(yōu)化調(diào)整實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系

工程教育專業(yè)認(rèn)證關(guān)注學(xué)生的工程實(shí)踐能力，通過適當(dāng)提高實(shí)驗(yàn)課程在整個專業(yè)課程體系中的比重，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)一步加深對理論知識的認(rèn)知，有助于學(xué)生綜合能力的提高。此外，目前部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單一分散，以基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。通過對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目優(yōu)化和整合，逐步提高綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的比例，并適當(dāng)增加選做實(shí)驗(yàn)的數(shù)量。建立“分層次、多形式”專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系(見圖1)，將專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系分為三個層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，第一層次是必修式基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，第二層次是必修式綜合性/設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，第三層次是自選式開放性/創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。第一和第二層次是必修式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，第三層次是自選式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在完成基本必修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上為學(xué)生提供更多自主選做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不僅拓寬了專業(yè)實(shí)驗(yàn)的課程體系范圍，而且突出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的主體位置，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動性，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮不同學(xué)生的潛能。例如，將專業(yè)實(shí)驗(yàn)中煤的粘結(jié)指數(shù)測定實(shí)驗(yàn)、煤的奧亞膨脹度測定實(shí)驗(yàn)和煤的膠質(zhì)層指數(shù)測定實(shí)驗(yàn)整合為煤的粘結(jié)性評價(jià)實(shí)驗(yàn)，即為實(shí)驗(yàn)小組提供多種煤樣，要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)綜合分析煤樣的粘結(jié)指數(shù)、奧亞膨脹度和膠質(zhì)層指數(shù)，給出煤樣粘結(jié)性綜合分析報(bào)告。對于感興趣、有能力的學(xué)生，可以自由組隊(duì)進(jìn)行初步煤質(zhì)煉焦配煤方案設(shè)計(jì)和焦?fàn)t煉焦實(shí)驗(yàn)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和討論。通過對具有煤化工特色的化學(xué)工程工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系的調(diào)整，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅幫助學(xué)生加深對所學(xué)理論知識的理解，更重要的是能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和綜合工程實(shí)踐能力。

圖1 專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)置示意圖

(二)豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，探索采用多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，有效提升學(xué)生創(chuàng)新思維、實(shí)踐動手操作技能和分析思考問題的能力。增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式和支撐專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求指標(biāo)關(guān)系見表1。

表1 增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式和支撐畢業(yè)要求指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系

1.“試錯式實(shí)驗(yàn)教學(xué)”，即在實(shí)驗(yàn)教師講解正確的實(shí)驗(yàn)操作條件下，以保證人員及設(shè)備安全為前提，允許學(xué)生進(jìn)行試錯操作，以加深對實(shí)驗(yàn)原理和理論知識的認(rèn)識。例如，在煤的奧亞膨脹度測定中對煤樣粒度有一定要求，煤粒越細(xì)，表面積越大，越易被氧化，且單位質(zhì)量的體積變大，導(dǎo)致煤筆的奧亞膨脹度測定值降低。引導(dǎo)學(xué)生在平行實(shí)驗(yàn)以外，制備一支煤粒過細(xì)的同等規(guī)格的煤筆進(jìn)行試錯實(shí)驗(yàn)測定，將此實(shí)驗(yàn)測定值和符合國標(biāo)規(guī)定制備煤筆的實(shí)驗(yàn)測定值進(jìn)行對比。加深學(xué)生對國標(biāo)實(shí)驗(yàn)操作要求的認(rèn)識，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和學(xué)習(xí)自主性。

2.“比賽式實(shí)驗(yàn)教學(xué)”，即實(shí)驗(yàn)教師通過預(yù)做實(shí)驗(yàn)在已知正確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，學(xué)生自主組隊(duì)進(jìn)行比賽式實(shí)驗(yàn)，各實(shí)驗(yàn)小組測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和已知實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，最接近已知正確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)小組獲勝，獲勝小組的成員得到平時(shí)成績對應(yīng)考核項(xiàng)中的最高分?jǐn)?shù)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式可以培養(yǎng)學(xué)生具備一定的組織和管理能力以及團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)調(diào)能力。

3.“復(fù)盤式實(shí)驗(yàn)教學(xué)”，即在學(xué)生完成最終數(shù)據(jù)采集后，實(shí)驗(yàn)教師將各實(shí)驗(yàn)小組聚集在一起，引導(dǎo)學(xué)生對各自小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并對整個實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行復(fù)盤。分析和總結(jié)實(shí)驗(yàn)操作過程中哪些環(huán)節(jié)需要特別關(guān)注，有哪些操作經(jīng)驗(yàn)和小技巧，有哪些失誤易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。通過復(fù)盤實(shí)驗(yàn)，使各實(shí)驗(yàn)小組成員分享其實(shí)驗(yàn)心得體會，總結(jié)和汲取其他實(shí)驗(yàn)小組的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生只關(guān)心自己實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)狀況，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中動手、動腦，提升學(xué)生獨(dú)立思考和分析解決復(fù)雜問題的能力。

4.“項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)教學(xué)”。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通常只提供一種或兩種實(shí)驗(yàn)分析樣品，學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)種類有限。通過聯(lián)系學(xué)院教師課題團(tuán)隊(duì)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供實(shí)際科研工程項(xiàng)目中的不同樣品，增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)樣品的多樣化和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的代表性。各實(shí)驗(yàn)小組可以共享實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還可以為課題團(tuán)隊(duì)提供數(shù)據(jù)參考。例如，煙煤的粘結(jié)指數(shù)測定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，將實(shí)際科研工程項(xiàng)目中不同地區(qū)煤礦的煤樣引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)分析煤樣種類和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的多樣性，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加貼近工程項(xiàng)目，增強(qiáng)學(xué)生對不同地區(qū)煤質(zhì)粘結(jié)特性的認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生的開拓創(chuàng)新思維和綜合工程實(shí)踐能力。

(三)完善實(shí)驗(yàn)考核方式

在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)課程考核基礎(chǔ)上，建立多角度評價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績的考核方法。將學(xué)生平時(shí)成績的評價(jià)指標(biāo)細(xì)化為6項(xiàng)，分別為：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)(占5%)、實(shí)驗(yàn)考勤(占5%)、實(shí)驗(yàn)操作(占10%)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn))或?qū)嶒?yàn)比賽(驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn))(占5%)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(占20%)、實(shí)驗(yàn)心得體會(占5%)。實(shí)驗(yàn)理論知識考查仍采用閉卷筆試方式(占50%)進(jìn)行。

同時(shí)，對試題的命題方式進(jìn)行創(chuàng)新探索。例如，增加情景式改錯題，即在情景圖中找到不合理或操作錯誤的地方，說明原因并進(jìn)行改正；增加實(shí)驗(yàn)室安全知識實(shí)題，考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)室安全知識和應(yīng)急及急救常識的掌握情況；增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果辨析試題，即對給定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行辨析，對合理性進(jìn)行判斷，并給出造成不合理或不正確的原因及改正措施；增加開放式實(shí)題，學(xué)生分析總結(jié)某個已完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的心得體會或改進(jìn)建議。通過建立多角度實(shí)驗(yàn)考核體系(見圖2)對化工工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和課程目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行全面考核和評估，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價(jià)的科學(xué)性。

(四)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研工程項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)競賽對接

結(jié)合學(xué)院的相關(guān)科研項(xiàng)目，鼓勵并推薦學(xué)生參與到教師課題團(tuán)隊(duì)，通過將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研工程實(shí)踐對接，使學(xué)生有機(jī)會接觸到學(xué)科的發(fā)展前沿，拓展延伸專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵，有利于培養(yǎng)和提升學(xué)生的開拓創(chuàng)新思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和工程實(shí)踐能力。

鼓勵學(xué)生參與每年舉辦一次的校內(nèi)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能大賽和每兩年舉辦一屆的安徽省普通高等學(xué)校大學(xué)生化學(xué)競賽等賽事。為學(xué)生提供訓(xùn)練場地和設(shè)備條件，以競賽為抓手，提高學(xué)生對專業(yè)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)理論和基本實(shí)驗(yàn)技能的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實(shí)踐動手能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

圖2 化工工藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)多角度考核體系示意圖

(五)建立開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺

制定一套完善的符合自身特點(diǎn)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室開放管理制度和管理方法，充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)室場地和設(shè)備，建立全天候開放的實(shí)驗(yàn)平臺，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力提供支持條件。例如，煙煤的全硫含量測定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)備只能測得煤中全部的硫含量，而無法分別測定全硫中的有機(jī)硫或無機(jī)硫含量。引導(dǎo)學(xué)生自主檢索查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并對比篩選出最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案，在開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終撰寫完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。提升學(xué)生學(xué)習(xí)自主性、創(chuàng)新性思維和綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。

(六)基于專業(yè)認(rèn)證成果持續(xù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求將專業(yè)認(rèn)證評價(jià)結(jié)果用于本專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)。根據(jù)學(xué)院的專業(yè)認(rèn)證評價(jià)成果，結(jié)合煤化工行業(yè)發(fā)展和市場需求，適時(shí)修訂專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備以改善實(shí)驗(yàn)支持條件，對專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行不斷改進(jìn)。

三、結(jié)語

以專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)置，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式，完善考核方式，優(yōu)化對接實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研工程項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)競賽，建立開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐動手能力，提升學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程實(shí)際問題的能力，為有效達(dá)成專業(yè)認(rèn)證的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)提供重要支撐。