化學(xué)與工藝工程教學(xué)分析
一、工程實踐教學(xué)模式的探索與實踐
本文提出的工程實踐教學(xué)新模式以工程設(shè)計和實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心,旨在通過課程體系的建設(shè)以強(qiáng)化知識創(chuàng)新能力;通過實習(xí)基地和教育內(nèi)容的拓展以培養(yǎng)專業(yè)興趣;通過化工專業(yè)實驗室的建設(shè)以培養(yǎng)基本技能;通過特色班的強(qiáng)化訓(xùn)練以培養(yǎng)專業(yè)特長;通過學(xué)科競賽和畢業(yè)論文/設(shè)計環(huán)節(jié)的訓(xùn)練以培養(yǎng)創(chuàng)新能力和科研能力,從而全面提高本專業(yè)學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力與就業(yè)能力。
(一)以課程體系建設(shè)為根本,培養(yǎng)學(xué)生的知識創(chuàng)新能力
浙江大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)十分重視學(xué)生的實踐能力訓(xùn)練和培養(yǎng),建有完備的實踐課程教學(xué)體系,主要包括化工實驗(7.5學(xué)分,含大學(xué)化學(xué)實驗、過程工程原理實驗、化工專業(yè)實驗)、化工設(shè)計(4學(xué)分)、認(rèn)識和生產(chǎn)實習(xí)(3學(xué)分)、SRTP等科技創(chuàng)新與社會實踐活動的第二課堂(4學(xué)分以上),共計18.5學(xué)分,達(dá)到了《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中化學(xué)工程與工藝專業(yè)的要求。本專業(yè)十分重視化工設(shè)計課程的建設(shè)和教學(xué),定位為學(xué)科工程設(shè)計技能訓(xùn)練課程,已在2010年成功獲批國家級精品課程。課堂教學(xué)與實踐教學(xué)的學(xué)時分配為1∶2,學(xué)生通過面向應(yīng)用能力培養(yǎng)和面向設(shè)計項目的實踐學(xué)習(xí)過程,學(xué)習(xí)現(xiàn)代(化工專業(yè))設(shè)計方法與設(shè)計工具的使用方法,了解計算機(jī)輔助化工過程設(shè)計的基本步驟,實踐從單元過程到完整流程設(shè)計的全過程,初步掌握運(yùn)用Aspen Engineering Suit軟件進(jìn)行化工過程設(shè)計的技能,使用AutoCAD繪制化工流程圖、塔設(shè)備圖、車間布置圖、工廠總平面圖的方法,了解化工設(shè)計工作程序、工作內(nèi)容、設(shè)計文檔編制方法,從整體上實踐學(xué)習(xí)化工設(shè)計的全過程,培育綜合運(yùn)用化學(xué)、熱力學(xué)、單元操作、化學(xué)工藝學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化機(jī)與設(shè)備、儀表與自控等化工專業(yè)基礎(chǔ)理論解決具體工程問題的能力,強(qiáng)化工程設(shè)計能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。
(二)以實習(xí)基地和教育內(nèi)容拓展為助力,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣
實習(xí)是高等工科院校實踐教學(xué)中的重要環(huán)節(jié),其中認(rèn)識實習(xí)主要起專業(yè)啟蒙教育的作用。通過認(rèn)識實習(xí),學(xué)生了解了本專業(yè)的基本生產(chǎn)工藝及專業(yè)的前景與發(fā)展方向,對所學(xué)專業(yè)有了一定的感性認(rèn)識,并為后繼課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。但目前的認(rèn)識實習(xí)大多存在基地單一、時間很短的缺陷,難以保證實習(xí)的質(zhì)量和效果。結(jié)合特色專業(yè)建設(shè),本專業(yè)提出建立民營、國有、跨國企業(yè)及化工園區(qū)的三位一體認(rèn)識實習(xí)基地,使學(xué)生通過民營企業(yè)的實習(xí),深入理解化工企業(yè)的創(chuàng)業(yè)、發(fā)展與壯大過程,接受創(chuàng)業(yè)教育;通過傳統(tǒng)的國有大企業(yè)實習(xí),系統(tǒng)了解大型化工企業(yè)的流程、規(guī)模,各化工單元設(shè)備與裝置的特點等,接受就業(yè)教育;通過世界化工巨頭在中國公司基地的實習(xí),認(rèn)識跨國企業(yè)的規(guī)模、設(shè)計、布局及管理理念,培養(yǎng)國際視野,接受創(chuàng)新教育;通過化工園區(qū)的實習(xí),切身感受科學(xué)規(guī)劃化工園區(qū)重要性、環(huán)境保護(hù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)中化工知識的重要性,接受生態(tài)教育。因此,三位一體實踐基地的認(rèn)識實習(xí)將有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣,增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)知識實際應(yīng)用的感觀認(rèn)識,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神與國際視野。
(三)以化工專業(yè)實驗室建設(shè)為陣地,培養(yǎng)學(xué)生的基本技能
專業(yè)實驗室是高等學(xué)校實驗室的一個重要組成部分,對人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)有著直接的影響。專業(yè)實驗教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生動手能力、科研能力、創(chuàng)新能力的有效手段和必要途徑,是理論教學(xué)無法替代的。為了提高教學(xué)質(zhì)量,實行實驗室和教學(xué)過程的統(tǒng)一管理,本專業(yè)于2008年對原先分屬不同研究所的專業(yè)實驗教學(xué)模式進(jìn)行了改革,建成了集中的化工專業(yè)實驗室。建設(shè)過程中,更新了所有的老舊實驗設(shè)備,對原開設(shè)的實驗進(jìn)行了梳理,停開了部分質(zhì)量有待提高的實驗,保留了八個基礎(chǔ)實驗,并增加了四個綜合創(chuàng)新實驗和兩個遠(yuǎn)程實驗。其中綜合創(chuàng)新實驗是專業(yè)實驗的升華,要求學(xué)生將基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)理論和專業(yè)課的理論知識以及實驗理論、實驗技能融會貫通并應(yīng)用到實驗中去檢驗。這樣既總結(jié)和鞏固了前期實驗教學(xué)的成果,又鍛煉了學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰瓦\(yùn)用實驗解決工程實際問題的能力。遠(yuǎn)程實驗則幫助學(xué)生實現(xiàn)了異地實驗,實驗時間不受限制,實驗效率大為提高,并豐富了實驗手段和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
(四)以特色學(xué)科競賽為載體,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
學(xué)科競賽是培養(yǎng)創(chuàng)新人才、促進(jìn)高校教育教學(xué)改革行之有效的途徑。學(xué)生可以通過參加學(xué)科競賽,進(jìn)一步提高專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣和理論聯(lián)系實際的能力,激發(fā)實踐創(chuàng)新的活力。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,我們已連續(xù)多年組織開展“三井化學(xué)杯全國大學(xué)生化工設(shè)計邀請賽”和“過程工程實驗技能創(chuàng)新競賽”兩大學(xué)科競賽活動。其中前者主要是化工設(shè)計課程的教學(xué)拓展,迄今浙江省大學(xué)生化工設(shè)計競賽、“三井化學(xué)杯全國大學(xué)生化工設(shè)計邀請賽”已舉辦了四屆。大學(xué)生化工設(shè)計競賽活動有力地推動了化工設(shè)計課程的全國普及性,提升了其影響力,促進(jìn)了國內(nèi)高校化工設(shè)計課程的改革和發(fā)展,對高等化學(xué)工程教育的深化改革起到了實質(zhì)性的推動作用。同時,本專業(yè)還針對“過程工程原理”課程的特點,創(chuàng)辦了“過程工程實驗技能創(chuàng)新競賽”,創(chuàng)建了過程工程實驗技能創(chuàng)新實踐基地。該競賽為浙江大學(xué)校內(nèi)唯一一個以實驗為主的校級競賽,每年本專業(yè)有30%的學(xué)生參加該競賽活動,學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新意識得到了有效的訓(xùn)練。
(五)以特色班強(qiáng)化培訓(xùn)為手段,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)特長
為了加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解和運(yùn)用,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)特長,提升學(xué)生的就業(yè)和深造能力,本專業(yè)在大三后依據(jù)學(xué)生興趣,提供了不同類型特色班的強(qiáng)化培訓(xùn):1.工程實踐班,主要目的是強(qiáng)化工程設(shè)計能力的訓(xùn)練;2.能源化工班,目的是強(qiáng)化化工知識在能源領(lǐng)域的應(yīng)用;3.產(chǎn)品工程班,重點突出高分子工程、精細(xì)化工;4.安全與工業(yè)生態(tài)班,主要強(qiáng)化化工過程安全、環(huán)境友好及化工園區(qū)規(guī)劃;5.國際交流班,目的是強(qiáng)化外語授課與國際交流能力,拓展學(xué)生的國際視野。
(六)以畢業(yè)論文/設(shè)計環(huán)節(jié)為依托,培養(yǎng)學(xué)生的科研能力
本專業(yè)教師一直以來注重致力于企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,科研經(jīng)費充足,其中每年來自企業(yè)的研究經(jīng)費占60%以上,畢業(yè)設(shè)計(論文)題目95%以上能緊密結(jié)合本專業(yè)的工程實際問題,使學(xué)生能夠在解決實際問題的過程中學(xué)會應(yīng)用所學(xué)知識;同時,學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(論文)過程突出實驗動手能力、科研能力的訓(xùn)練,強(qiáng)調(diào)對綠色化工、)可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)全球化的認(rèn)識;十分注意培養(yǎng)工程意識、獨立解決問題能力和協(xié)作精神,尤其注重培養(yǎng)創(chuàng)新意識和能力。
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