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摘 要: 本文介绍了化学工程与工艺专业实验室信息网络化的建设,探讨了如何通过网络化进行实验教学内容、方法与手段的改革及应用型人才的培养。
关键词: 化学工程与工艺专业实验 实验室网络化建设 应用型人才
对于化工类专业的学生来说,要想成为一名合格的应用型人才,工程意识与从事生产管理、工程设计、开发研究能力的培养显得尤为重要,这些能力的获取单靠课堂的理论教学是远远不够的,必须通过实践教学环节来获取[1]。化学工程与工艺专业实验(简称化工专业实验)是在学生已经接受了基础理论与专业知识教育,又经受过初步工程实验训练的基础上进行的。它是从工程与工艺两个角度出发,既以化工工艺生产为背景,又以解决工艺或过程开发中所遇到的共性工程问题为目的,选择典型的工艺与工程要素,所组成系列的工艺与工程实验。它是进行化工类工程师基本训练的重要环节之一,担负着巩固、发展课堂教学、加强学生创新能力与实操能力的重要任务,是培养工程应用型人才的重要途径[2,3]。网络化实验室改革了实验教学模式,彻底改变学校传统的教与学的关系,以学生为主体,教师为主导,学生可以随时进行实验预习,可以通过网络向教师提交实验报告,可以就实验中的疑难问题与教师和学生在网上进行相互交流,充分发挥现代化教学资源的优势。因此,实验室网络化建设对实验教学内容的改革,培养应用型人才都具有十分重要的意义[4,5]。
1.实现网络化实验室
1.1网站的建设
网站建设主要采用HTML语言、JAVA Script、PHP等结合Mysql实现。其中PHP技术是承载在一个Appach服务器端的语言环境中,从而可以产生和执行动态、互动式、即时高效率的站点服务器的应用程序,特别是互动实验区、科技实践活动区深受学生的欢迎。
开放网络实验室,实验教学可进行网络教学:教师与学生是分离的,学生若有不懂的知识点或自己不能解决的问题,可随时上网向老师请教或在实验互动区留言。这样一方面学生可彼此讨论,得出最佳答案,另一方面也可通过老师解答,从而提高实验教学效率。
1.2功能说明
化工专业实验室网站的建立是以实验教学为基础的,分为实验教学管理模块和实验室资源管理模块。
1.2.1 实验教学模块
1.2.1.1实验项目信息管理
化工专业实验包括六个模块,分别是基础数据测试实验、化学反应工程实验、化工分离技术实验、化工工艺实验、计算机仿真化工实验、研究开发型实验。按照这六个模块建立教学实验项目信息表,动态发布教学实验开设与资源使用情况表。如:实验教学时间、年级及地点等,可随时随地查询实验教学计划、实验教学大纲、实验课程、学生课表、学生成绩等。
1.2.1.2“立体化”实验教材管理
优秀的教材是实现培养高质量学生的基本保证之一。我院编写了与时俱进、适应本院学生特点的《化学工程与工艺专业实验》主教材。教材理论与实践相结合,既包含一些最基本的对理论课内容的验证实验,又包含一些综合性和设计性实验。立体化教材是指以计算机和网络为支撑平台,从不同视角,利用不同媒体为授课者提供教学资源,为不同学习者提供最佳学习环境,以此激发学生内在的学习动力,使教学发挥最大的效能[6]。教师可利用主教材、教学参考书、学生指导书、教案、课件、试题库等丰富多彩的教学资源形成“立体化”教材,通过电子介质和互联网等形式进行展现。改革以往书本一统的局面,从单调的文字、图片,转向声、影、光立体展现,从纸介质一种表现形式转向不同媒体的多元表现形式,以满足灵活、自主学习的需要。
1.2.1.3仿真实验技能管理
对于一些典型的炼油过程,利用计算机仿真进行实操训练。在丰富的动态图像视频上,进行设备选择和流程设计,并通过开、停车,多参数的模拟实验操作和数据处理,以及对重大事故的判断和应急处理,初步掌握仿真实验的操作技术,提高学生的计算机实际操作能力。
利用多媒体课件介绍进入实验室的注意事项、常用仪器设备的安装、使用方法,玻璃仪器的使用,化学试剂的安全使用,大型仪器和专业仪器的使用。通过虚拟实验课件来模拟实验过程,以交互式的教学方式实现实验教学,学生在进入实验室之前对整个实验室的常用仪器和设备,以及实验过程和注意事项有了一个全面的了解。
教师通过仿真实验技术管理能使学生主动地、根据自己的需要进行学习,具有较强的指导性,能极大地提高实验教学效果。
1.2.1.4实验互动区
学生登录网站后,可利用丰富的教学资源进行学习。在实验互动区进行实验预习并在线提交预习报告以及实验报告,实验教师可以检查学生的预习情况,在线批改实验报告等。能够为教师和学生提供与其权限相适应的信息存储空间和能力,对学生提出的问题,学生之间、学生与教师之间可进行广泛的讨论。
1.2.1.5《科技实践》活动区
《科技实践》是化工专业的实践性教学环节之一,是该专业的选修课程。我们通过科技实践,能为有志向、有创意的学生提供一些发挥个人才能和实践锻炼机会,让学生从中学会创造性思维,不断发展创造性思维,提高学生的科技实践能力。学生通过网络实验室,能深入了解化工专业实验室的仪器设备、化学试剂、教师科研等情况,成立科技实践小组进行选题,在教师的指导下,发挥主观能动性,通过已学知识有创意地在科技实践活动中,完成课题研究工作。
1.2.1.6实验教学评价管理
实践教学评价是对教学质量的监控,教学质量监控是提高教学质量的关键,是教学改革的重要任务,也是确保人才培养质量的重要手段[7]。通过网络化实验室开展实验教学评价主要包括实验教师自评、教师同行评价、领导评价、专家评价和学生评价。评价的主要内容包括教学内容、教学方法、教学手段及教学效果。参评人员通过网络进行实验教学评价,从而使实验教学评价达到公开、公平、公正,同时使教学评价结果处理起来方便快捷、及时返馈。
1.2.2实验室资源模块
1.2.2.1教学队伍管理
包括实验教师的基本信息及教学队伍的知识结构、年龄结构、师资配置、青年教师培养等情况。
1.2.2.2实验设备管理
对实验设备的编号、名称、类型、生产厂家、购买年份等基本信息和仪器的检修情况、故障记录、保养记录、使用记录等使用信息进行动态管理,为教师和管理部门提供一个直观、快捷查询实验设备完好率、利用率及使用情况的渠道。
1.2.2.3化学试剂管理
教师可通过化学试剂管理模块在网上进行化学试剂的采购申报、了解有关化学试剂的库存情况,提高对化学试剂的管理效率。学生可进行有关化学试剂性质的查询等,保障化学试剂的安全使用及实验室的安全运行。
2.改革实验教学模式,培养应用型人才
在经济社会飞速发展的今天,社会不仅需要高精尖的科技和管理人才,而且需要大量的具有创业与创新精神和较强实践能力的高素质人才,即应用型人才。化工专业实验室网络化建设改革了传统的实验教学模式,提供了良好充足的实验教学资源,建立起完善的“因材施教”的教学程序,鼓励创新、激励成材,营造积极向上、刻苦钻研的学习氛围,努力培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,努力培养学生的创新精神与工程实践能力,对培养工程应用型人才起到了十分重要的作用。
2.1更新实验教学内容
实验教学是理论知识与实践活动、间接经验与直接经验、抽象思维与形象思维、传授知识与训练才能相结合的过程。要在实验教学过程中培养学生的创新精神、实践能力,必须要更新和改革实验内容。
综合各专业课程的化工专业实验中石油炼制工程课程中的油品分析、石油炼制工艺实验占有较大比重,研究开发型实验模块也主要为石油炼制工程方面的实验项目。
石油炼制工程课程主要任务是研究是如何高效、合理地把原油加工成各种石油产品。考虑到石油化工技术的发展速度,在实际教学过程中,除把基本理论知识讲透,我们尽可能多地将工程实际应用的新技术、新工艺、新方法及时引入本课程教学中,与之相适应的专业实验课内容也应不断地更新。同时,还注重将教师的科研成果不断地在网络实验室中公布,这不仅丰富了教学内容,提高教学效果,而且增加了学生对老师科研情况的了解,培养学生的科研兴趣,吸引学生尽早地加入老师的科研课题,进行团队工作,并借助课题培养学生系统地思考问题的能力与创新能力。
2.2 改革教学方法与手段
实验项目既有验证性实验,又有设计和综合性实验。为了培养学生的创新能力,我们要减少验证性实验,增加设计性、综合性、研究开发性实验。
验证性实验通过石油产品性质分析、原油评价实验等使学生对石油产品的性质和原油的评价方法有一概括的了解,加深学生对理论学习中各概念的理解和感性认识。
设计和综合实验属于学生动手能力的拓展训练,在网络实验室上,学生可根据自己的兴趣自愿组成课题组,课题小组成员分工合作,集思广益,对整个实验的工艺过程进行分析,提出合理的方案。设计的实验方案由各组写成报告,阐述方案的设计思路和技术依据。在网络实验室的互动区上进行反复的讨论,指导老师根据报告,并结合实验室的具体情况对报告提出意见,学生根据教师的反馈意见进行修改,实验方案通过后,由该组学生自己组装实验装置,自己做实验,取数据,直到写出实验报告。
这种实验教学方法与手段强调以实验教师为主导,学生为主体,充分利用实验室资源。这样提高了学生的实际操作能力和思考问题、解决问题的能力,提高了工程意识和创新能力。学生在以课题组的形式完成实验的同时,培养了团结协作的精神。更重要的是通过综合设计性实验调动学生学习的主动性、创造性,深受学生欢迎。
目前,工科院校的毕业生到企业后,要有较长时间的适应期才能步入工程师的角色,能成为创新性工程师的为数甚少,尚不能很好地适应行业经济和区域经济发展的需要,就业市场出现了企业急需大批工程技术人才而大批高校毕业生却就业困难的尴尬局面。这就要求我们更加重视对毕业生实际操作能力的培养。实验课程作为实践教学的主阵地,教学水平需要不断地提高。化工专业实验室信息网络化的建设为培养应用型人才起到了一定作用,也为实验室管理提供了一定的借鉴作用,但如何利用现代化教学手段提高实验教学效果值得我们进一步研究和实践。
参考文献:
[1]莫惠林,杨近娄,斌超等.对技术应用型本科实践教学的思考[J].中国高教研究,2008,(2):74-75.
[2]罗正祥.提高实验教学地位,培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2006,25,(6):589-591.
[3]刘俊生,周明贵,刘小翠.加强实践环节,培养创新人才[J].实验室研究与探索,2006,25,(10):1183-1185.
[4]吴群英,董克奇,杨秀萍.实验室网络化建设与创新人才的培养[J].实验技术与管理,2002,19,(4):4-6.
[5]陈洪渊.实验室是造就创新型人才的摇篮[J].实验室研究与探索,2005,24,(8):1-3.
[6]顾浩.为精品课程全力打造一流立体化教材[J].福建电脑,2007,(2):185-186.
[7]陈姗,陈润恩,栾长萍等.高校实验室网络化管理的探索与实践[J].湖南科技学院学报,2009,30,(8):93-95.
基金项目:广东石油化工学院实验教学改革基金资助。
关键词: 化学工程与工艺专业实验 实验室网络化建设 应用型人才
对于化工类专业的学生来说,要想成为一名合格的应用型人才,工程意识与从事生产管理、工程设计、开发研究能力的培养显得尤为重要,这些能力的获取单靠课堂的理论教学是远远不够的,必须通过实践教学环节来获取[1]。化学工程与工艺专业实验(简称化工专业实验)是在学生已经接受了基础理论与专业知识教育,又经受过初步工程实验训练的基础上进行的。它是从工程与工艺两个角度出发,既以化工工艺生产为背景,又以解决工艺或过程开发中所遇到的共性工程问题为目的,选择典型的工艺与工程要素,所组成系列的工艺与工程实验。它是进行化工类工程师基本训练的重要环节之一,担负着巩固、发展课堂教学、加强学生创新能力与实操能力的重要任务,是培养工程应用型人才的重要途径[2,3]。网络化实验室改革了实验教学模式,彻底改变学校传统的教与学的关系,以学生为主体,教师为主导,学生可以随时进行实验预习,可以通过网络向教师提交实验报告,可以就实验中的疑难问题与教师和学生在网上进行相互交流,充分发挥现代化教学资源的优势。因此,实验室网络化建设对实验教学内容的改革,培养应用型人才都具有十分重要的意义[4,5]。
1.实现网络化实验室
1.1网站的建设
网站建设主要采用HTML语言、JAVA Script、PHP等结合Mysql实现。其中PHP技术是承载在一个Appach服务器端的语言环境中,从而可以产生和执行动态、互动式、即时高效率的站点服务器的应用程序,特别是互动实验区、科技实践活动区深受学生的欢迎。
开放网络实验室,实验教学可进行网络教学:教师与学生是分离的,学生若有不懂的知识点或自己不能解决的问题,可随时上网向老师请教或在实验互动区留言。这样一方面学生可彼此讨论,得出最佳答案,另一方面也可通过老师解答,从而提高实验教学效率。
1.2功能说明
化工专业实验室网站的建立是以实验教学为基础的,分为实验教学管理模块和实验室资源管理模块。
1.2.1 实验教学模块
1.2.1.1实验项目信息管理
化工专业实验包括六个模块,分别是基础数据测试实验、化学反应工程实验、化工分离技术实验、化工工艺实验、计算机仿真化工实验、研究开发型实验。按照这六个模块建立教学实验项目信息表,动态发布教学实验开设与资源使用情况表。如:实验教学时间、年级及地点等,可随时随地查询实验教学计划、实验教学大纲、实验课程、学生课表、学生成绩等。
1.2.1.2“立体化”实验教材管理
优秀的教材是实现培养高质量学生的基本保证之一。我院编写了与时俱进、适应本院学生特点的《化学工程与工艺专业实验》主教材。教材理论与实践相结合,既包含一些最基本的对理论课内容的验证实验,又包含一些综合性和设计性实验。立体化教材是指以计算机和网络为支撑平台,从不同视角,利用不同媒体为授课者提供教学资源,为不同学习者提供最佳学习环境,以此激发学生内在的学习动力,使教学发挥最大的效能[6]。教师可利用主教材、教学参考书、学生指导书、教案、课件、试题库等丰富多彩的教学资源形成“立体化”教材,通过电子介质和互联网等形式进行展现。改革以往书本一统的局面,从单调的文字、图片,转向声、影、光立体展现,从纸介质一种表现形式转向不同媒体的多元表现形式,以满足灵活、自主学习的需要。
1.2.1.3仿真实验技能管理
对于一些典型的炼油过程,利用计算机仿真进行实操训练。在丰富的动态图像视频上,进行设备选择和流程设计,并通过开、停车,多参数的模拟实验操作和数据处理,以及对重大事故的判断和应急处理,初步掌握仿真实验的操作技术,提高学生的计算机实际操作能力。
利用多媒体课件介绍进入实验室的注意事项、常用仪器设备的安装、使用方法,玻璃仪器的使用,化学试剂的安全使用,大型仪器和专业仪器的使用。通过虚拟实验课件来模拟实验过程,以交互式的教学方式实现实验教学,学生在进入实验室之前对整个实验室的常用仪器和设备,以及实验过程和注意事项有了一个全面的了解。
教师通过仿真实验技术管理能使学生主动地、根据自己的需要进行学习,具有较强的指导性,能极大地提高实验教学效果。
1.2.1.4实验互动区
学生登录网站后,可利用丰富的教学资源进行学习。在实验互动区进行实验预习并在线提交预习报告以及实验报告,实验教师可以检查学生的预习情况,在线批改实验报告等。能够为教师和学生提供与其权限相适应的信息存储空间和能力,对学生提出的问题,学生之间、学生与教师之间可进行广泛的讨论。
1.2.1.5《科技实践》活动区
《科技实践》是化工专业的实践性教学环节之一,是该专业的选修课程。我们通过科技实践,能为有志向、有创意的学生提供一些发挥个人才能和实践锻炼机会,让学生从中学会创造性思维,不断发展创造性思维,提高学生的科技实践能力。学生通过网络实验室,能深入了解化工专业实验室的仪器设备、化学试剂、教师科研等情况,成立科技实践小组进行选题,在教师的指导下,发挥主观能动性,通过已学知识有创意地在科技实践活动中,完成课题研究工作。
1.2.1.6实验教学评价管理
实践教学评价是对教学质量的监控,教学质量监控是提高教学质量的关键,是教学改革的重要任务,也是确保人才培养质量的重要手段[7]。通过网络化实验室开展实验教学评价主要包括实验教师自评、教师同行评价、领导评价、专家评价和学生评价。评价的主要内容包括教学内容、教学方法、教学手段及教学效果。参评人员通过网络进行实验教学评价,从而使实验教学评价达到公开、公平、公正,同时使教学评价结果处理起来方便快捷、及时返馈。
1.2.2实验室资源模块
1.2.2.1教学队伍管理
包括实验教师的基本信息及教学队伍的知识结构、年龄结构、师资配置、青年教师培养等情况。
1.2.2.2实验设备管理
对实验设备的编号、名称、类型、生产厂家、购买年份等基本信息和仪器的检修情况、故障记录、保养记录、使用记录等使用信息进行动态管理,为教师和管理部门提供一个直观、快捷查询实验设备完好率、利用率及使用情况的渠道。
1.2.2.3化学试剂管理
教师可通过化学试剂管理模块在网上进行化学试剂的采购申报、了解有关化学试剂的库存情况,提高对化学试剂的管理效率。学生可进行有关化学试剂性质的查询等,保障化学试剂的安全使用及实验室的安全运行。
2.改革实验教学模式,培养应用型人才
在经济社会飞速发展的今天,社会不仅需要高精尖的科技和管理人才,而且需要大量的具有创业与创新精神和较强实践能力的高素质人才,即应用型人才。化工专业实验室网络化建设改革了传统的实验教学模式,提供了良好充足的实验教学资源,建立起完善的“因材施教”的教学程序,鼓励创新、激励成材,营造积极向上、刻苦钻研的学习氛围,努力培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,努力培养学生的创新精神与工程实践能力,对培养工程应用型人才起到了十分重要的作用。
2.1更新实验教学内容
实验教学是理论知识与实践活动、间接经验与直接经验、抽象思维与形象思维、传授知识与训练才能相结合的过程。要在实验教学过程中培养学生的创新精神、实践能力,必须要更新和改革实验内容。
综合各专业课程的化工专业实验中石油炼制工程课程中的油品分析、石油炼制工艺实验占有较大比重,研究开发型实验模块也主要为石油炼制工程方面的实验项目。
石油炼制工程课程主要任务是研究是如何高效、合理地把原油加工成各种石油产品。考虑到石油化工技术的发展速度,在实际教学过程中,除把基本理论知识讲透,我们尽可能多地将工程实际应用的新技术、新工艺、新方法及时引入本课程教学中,与之相适应的专业实验课内容也应不断地更新。同时,还注重将教师的科研成果不断地在网络实验室中公布,这不仅丰富了教学内容,提高教学效果,而且增加了学生对老师科研情况的了解,培养学生的科研兴趣,吸引学生尽早地加入老师的科研课题,进行团队工作,并借助课题培养学生系统地思考问题的能力与创新能力。
2.2 改革教学方法与手段
实验项目既有验证性实验,又有设计和综合性实验。为了培养学生的创新能力,我们要减少验证性实验,增加设计性、综合性、研究开发性实验。
验证性实验通过石油产品性质分析、原油评价实验等使学生对石油产品的性质和原油的评价方法有一概括的了解,加深学生对理论学习中各概念的理解和感性认识。
设计和综合实验属于学生动手能力的拓展训练,在网络实验室上,学生可根据自己的兴趣自愿组成课题组,课题小组成员分工合作,集思广益,对整个实验的工艺过程进行分析,提出合理的方案。设计的实验方案由各组写成报告,阐述方案的设计思路和技术依据。在网络实验室的互动区上进行反复的讨论,指导老师根据报告,并结合实验室的具体情况对报告提出意见,学生根据教师的反馈意见进行修改,实验方案通过后,由该组学生自己组装实验装置,自己做实验,取数据,直到写出实验报告。
这种实验教学方法与手段强调以实验教师为主导,学生为主体,充分利用实验室资源。这样提高了学生的实际操作能力和思考问题、解决问题的能力,提高了工程意识和创新能力。学生在以课题组的形式完成实验的同时,培养了团结协作的精神。更重要的是通过综合设计性实验调动学生学习的主动性、创造性,深受学生欢迎。
目前,工科院校的毕业生到企业后,要有较长时间的适应期才能步入工程师的角色,能成为创新性工程师的为数甚少,尚不能很好地适应行业经济和区域经济发展的需要,就业市场出现了企业急需大批工程技术人才而大批高校毕业生却就业困难的尴尬局面。这就要求我们更加重视对毕业生实际操作能力的培养。实验课程作为实践教学的主阵地,教学水平需要不断地提高。化工专业实验室信息网络化的建设为培养应用型人才起到了一定作用,也为实验室管理提供了一定的借鉴作用,但如何利用现代化教学手段提高实验教学效果值得我们进一步研究和实践。
参考文献:
[1]莫惠林,杨近娄,斌超等.对技术应用型本科实践教学的思考[J].中国高教研究,2008,(2):74-75.
[2]罗正祥.提高实验教学地位,培养学生创新能力[J].实验室研究与探索,2006,25,(6):589-591.
[3]刘俊生,周明贵,刘小翠.加强实践环节,培养创新人才[J].实验室研究与探索,2006,25,(10):1183-1185.
[4]吴群英,董克奇,杨秀萍.实验室网络化建设与创新人才的培养[J].实验技术与管理,2002,19,(4):4-6.
[5]陈洪渊.实验室是造就创新型人才的摇篮[J].实验室研究与探索,2005,24,(8):1-3.
[6]顾浩.为精品课程全力打造一流立体化教材[J].福建电脑,2007,(2):185-186.
[7]陈姗,陈润恩,栾长萍等.高校实验室网络化管理的探索与实践[J].湖南科技学院学报,2009,30,(8):93-95.
基金项目:广东石油化工学院实验教学改革基金资助。