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[关键词]石油化工 火灾 通信组织
中图分类号:X937 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2016)11-0012-02
作为困扰全球的三大火灾之一,大型石油化工类火灾一旦发生,其危害性极大,极容易造成重大生命财产损失,因而,有效地在第一时间控制大型石油化工类火灾的蔓延,消防现场有序的组织至关重要,特别是保持消防作战期间的通信畅通,对于提高消防人员灭火救援的能力具有直接的影响。如何做好大型石油化工类火灾现场通信组织方法,切实保证火灾现场指挥协调一致,有效地减少人员伤亡和财产损失,值得探索与实践。
一、大型石油化工类火灾现场通信情况分析
近年来,在我国发生的一些大型石油化工类火灾中,火灾发生后,现场通信存在“四多”情况,具体如下:
1.“车马”多,通信乱
一旦大型石油化工类火灾发生后,一时间,人员、车辆和各类与消防有关的器材全部集结到火灾现场,有时,还有大批的社会力量参与战斗之中。火灾现场通信组网方式不统一,一股力量一个方式,现场通信频率“千奇百怪”,使用混乱通信远度受限,结果导致一股力量内部都无法进行通信,更谈不上几股力量之间进行通信,可谓是人多而力量不大。
2.指挥多,信息杂
大型石油化工类火灾对人们的生命财产威胁很大,各级各部门领导陆续到场,多头指挥,指令繁杂,信息混乱,前方作战人员操作混乱,同时,指挥层过多,一级到下一级,下一级再传递到其下一级,结果信息延迟,各层之间实施的方式混乱,无法形成合力,效率降低[1]。
3.干扰多,通信难
因为石油化工的特殊性,一旦发生火灾,用于存放石油原料或是产品的罐体非常容易燃烧甚至爆炸,现场会发出大量的噪音,噪音大而多,干扰消防人员之间的通信,即使在近距离也无法进行对话,严重干扰了通信,通信难度增大。
4.装备多,科技缺
大型石油化工类火灾现场,消防人员通信装备虽然人手一个对讲机通信装备,主要还是以普通手持台为主,高科技含量的装备还比较欠缺[2]。因为大型石油化工类火灾现场易燃易爆物比较多,爆炸的可能性无法控制,因此配备一些防爆性能的对讲机势在必行。
二、大型石油化工类火灾现场通信存在的问题
1.硬件条件存在短板
虽然目前我国消防车辆和器材比较先进,消防通信也比较完善,但是面对大型石油化工类火灾存在持续时间长、潜伏危险比较多、蔓延速度快和影响面大的特点,对于消防人员配备的通信设备要求比较高,但目前大型石油化工类火灾现场的通信存在一定的短板。
一是设备供电存在短板。因为对于大型石油化工类火灾,导致流淌火,现场的火灾面积大,扑救难度非常大、战线比较长,有的长达十几个小时[3],各类通信设备供电跟不上,容易出现通信中断,消防人员失联或失聪,作战人员难以在火灾现场相互照应。
二是应对潜在危险装备存在短板。常规对讲机和消防服装设备,在面对火灾现场的二次爆炸和二次燃烧的情况下,容易受损,而且常规的手持台容易影响消防人员的操作,双手无法解放,特别是在四肢受到二次爆炸或燃烧影响受伤时,无法与队员或指导部联系,消防人员的生命受到了严重的威胁。而且,目前的对讲机没有防爆的功能,极容易在二次爆炸或燃烧时损坏,直接导致消防人员无法进行通信。
三是通信覆盖短板难以应对火灾面大。大型石油化工类火灾影响面大,目前大多是一些近距离的通信,而且不同参战消防力量的频率不同,信道不同,除了相互之间受影响比较大、干扰比较多外,还无法适应火灾面大的现况。此外,因为大型石油化工类企业的污染比较严重,所以其工厂的位置都比较偏远,大型的无线电台通信信号通畅性受影响。
2.软件条件存在短板
除了受大型石油化工类火灾现场消防通信设备硬件的影响,在大型石油化工类火灾现场的软件条件也存在短板。
一是通信组织存在混乱。因为大型石油化工类火灾地理位置偏,火灾现场环境比较复杂,需要的消防力量也是非常大[4],可谓是各路消防力量是一波接一波地进入火灾现场,虽然人们常说“人多力量大”,但是面对大型石油化工类火灾的复杂性,人多除了带来通信干扰外,也带来一些通信组织混乱、信息不对称的现象,特别是在多人多头组织下,现场的通信信息不一,容易对作战的指挥产生误导。
二是通信传递层面复杂。面对大型石油化工类火灾作战,消防人员分层分级进行作战指挥,作战通信从一级到另一级,从一层到下一层,存在一定的时间误差,导致通信存在滞后现象,如果因某一层或某一级出现中断,直接影响到下一层或下一级的作战。在实际操作中,影响整体作战决策和质量。
三、大型石油化工类火灾现场通信组织方法设计
1.加大硬件配备,适应需要,提高整体作战水平
为了保证通信设备适应长时间消防作战的需要,供电是一个基础也是关键,如配备充足的对讲机电池,或是开发一些持续供电长的高科技含量供电电池,对于一些老化的,或是科技含量低而有效供电持续时间短的电池要坚决地予以淘汰,以适应大型石油化工类火灾的需要。
为了应对大型石油化工类火灾现场出现的潜在的危险,特别是预测不到的突然爆炸,防止消防人员的生命受到严重威胁,需要配备专业的防爆服装和防化服装,在消防头盔上进行开发研究,设计出消防通信头盔,解放消防人员的双手,应对现场的各种情况,从心理上为消防人员提供支持,给予其向火灾深处突击作战的勇气,既保护消防人员的生命安全,又提高作战的效率。
加大对大型石油化工类火灾现场无线网络覆盖。这是至关重要的因素之一,通常情况下,我国消防通信有无线、有线、移动和简易信号通信等四种,对于大型石油化工类火灾,一般采用的是无线通信,主要是无线电台通信。因为无线电台受火灾现场的环境和人员队伍信息的影响比较大,所以,可以配备更多的中继台和车载台,一要加强消防车上的车载台的使用,在所有的消防车上统一安装上350M数字集群车台,在首车上装备GPS定位系统,同时配备2台以上的PDA和至少一台专用笔记本;二要在消防队员的手持台的配备加强,也统一安装上350M数字集群手持台,在数量上,确保每个消防中队拥有手持台在4台以上,三要对大型石油化工类火灾现场的无线通信三级组网进行优化,以此来拓展信号的覆盖范围,加长消防人员之间的通信距离,提高通信的能力,切实有效地保证火灾现场的通信畅通性。此外,也可以尝试使用无线电接力通信或是对流层散射通信,甚至可以尝试卫星通信。充分利用350M无线集群网和常规网与大型石油化工类火灾现场指挥部进行直接无线通信联络,确保95%以上范围内无障碍通话,着力拓展火灾现场调度作战指挥系统的使用范围。
建立健全大型石油化工类火灾现场中的通信车的功能配置。随着科技的不断提高,在努力提高通信自身设置之外,要充分发挥其他辅助设施的能动作用,一是配齐移动电话通信,实行辅助通信;二是配备摄像机,录取现场情况,全方位地进行数据采集,通过数据分析,提高指挥效能;三是配置无线联网计算机、传真机,通过无线数据传输,辅助通信传递;四是添置大型石油化工类火灾现场的无线图像传输系统,同时,利用电子沙盘指挥系统提高通信指挥效率;五是发挥通信车广播照明的作用,配置LED屏,随时传递指挥信息,通过视觉信息代偿通信故障或是通信不畅,保证大型石油化工类火灾现场的通信质量,提高灭火救援现场的作战效能。
2.加大软件组织,统一部署,提高整体作战效率
有了大型石油化工类火灾现场通信设备的完善配备,火灾现场的救援组织也是至关重要的,因为大型石油化工类火灾现场环境比较复杂,变化莫测,争取更少的时间解决战斗非常重要。因此,需要提高对大型石油化工类火灾现场的消防人员的组织,以保证通信信息的通畅性和准确性。
一要做到“三个统一”,即要求统一、规定统一、指导统一。大型石油化工类火灾现场情况复杂,通信又是一条生命线,保证通信联络的稳定,特别要从通信指导的统一性出发,要根据消防无线通信的相关规定进行组网,严格执行规定,严格按照要求,确保大型石油化工类火灾现场的指导员、参谋、参战中队、社会联动力量等指导网的统一性,彼此建立通信,彼此不帮倒忙,不打乱仗,行动统一,通信统一。
二要做到“一直一均”,一直就是“减少通信传递层,信息直接传到位”,一均就是“均衡使用频点,通信信息分流”。要优化大型石油化工类火灾现场的通信传递方式,减少中间传递带来的通信延误。在火灾现场的各参战中队内部、中队前后方指挥员、指挥员以及火灾前方的战斗班、驾驶员和水之间形成的强大火灾救援战斗网组织中,要精减通信传递层次,尽量一杆到底,通信直通,规避信息滞后。同时,多组作战不可回避,但要优化组网,实行分流,保证各频点消防通信人员的数量均衡性,避免信号传输道路的拥堵,防止通信中断,提高通信质量。
四、结语
伴随着我国大型石油化工类企业建设不断增多、工艺技术持续的更新,在增加经济增长的同时也提高了石油化工类火灾发生的几率,这也给火灾现场的救援通信也带来了新的挑战。这就要求我们必须加强通信设备建设、优化通信组织方法,为灭火作战提供保障,保证人民生命财产的安全。
参考文献
[1] 周武龙.关于加强大型石油化工火灾消防通信的几点建议[J].消防技术与产品信息,2012,01:66-67.
[2] 余忠亚,刘昆鹏,李健行.浅议大型石油化工火灾消防通信[J].中国公共安全(学术版),2014,01:65-67.
【关键词】 地方高校;化学化工类专业;产学研协同育人;育人模式
【基金项目】 广西教育科学“十二五”规划课题(课题批准文号:桂教科学[2015]11号),广西高等教育本科教学改革工程立项项目(课题编号2015JGB2014)
2006 年 2 月,《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006―2020 年)》中明确要求,“建立起以企业为主体、产学研三方结合的技术创新体系”. 2006年12月,科技部、财政部、教育部、国资委、全国总工会、国家开发行联合成立了推进产学研结合工作协调指导小组,致力于推动产学研结合的发展. 目前产学研协同育人能够极大提高高等学校教学质量已经得到教育界广泛的共识. 化学工程与工艺专业与其他专业相比较,专业口径宽、覆盖面广,培养的学生要具备从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面的能力. 桂林理工大学化学工程与工艺专业始于1986年,在长期的办学实践中,将产学研协同育人理念融入办学思想和人才培养中,逐步形成了产学研紧密结合、协同育人的办学模式,在2008年获得国家级特色专业称号,2012年入选教育部卓越工程师教育培养计划,2016年获得广西区创新创业教育改革示范专业,办学质量得到社会的广泛认可.
一、地方院高校化学化工类专业产学研协同育人的必要性
(一)协同育人是培养适应市场经济的化学化工人才的需要
在过去计划经济体制下,化学化工专业技术人才的培养是由高校培养期与企业实习期两个阶段共同完成的. 通常化工专业本科生在校4年完成基础课与专业课及部分实践教学内容并考核合格获得毕业证书,到分配工作的企业专业实习一年.
(二)协同育人是培养“双师型”师资队伍的需要
目前刚毕业的青年博士是国内高校工科师资队伍的主要来源,从学校到学校,决定了他们的知识背景是学术型的,擅长理论讲授,实践能力相对不足,这导致了目前高校工科师资队伍非工化趋势日益严重,直接导致了教师在教学内容和教学方法上缺乏工科教育的特点. 一支高素质“双师型”的工程教育师资队伍是确保工科学生实践创新能力的重要保障,而协同育人是提高高校教师工程教育能力的重要渠道.
二、地方院高校化学化工类专业产学研协同育人模式的构建
自2010年以来,在广西高等教育教改工程项目、化学工程与工艺专业国家教育部卓越工程师培养教育计划、广西高校协同创新中心支持下,以专业人才培养方案改革为抓手,针对地方院校面向区域经济社会发展培养人才的特点,专业开展了“产学研”全方位的深度合作,探索了一条“三个结合”(专业办学结合行业需求、校内培养结合校外培养、教学内容理论结合实际)、“三个共建”(共建实验室、共建实习基地、共建教研队伍)、“三个共同”(共同制定人才培养方案、共同完成教学任务、共同申报与完成科研或教改项目)的“三三三” 产学研协同育人新模式,构建了产学研三方资源共享、优势互补,共同发展的“双赢”协同育人机制,取得了丰富的成果.
(一)产学研协同,共建化学化工教学团队
本校化学化工教学团队早在2008年就成为广西区教学团队. 长期以来,团队注重与地方企业、科研院所合作,打造双师型师资队伍. 通过鼓励团队教师到地方企业挂职、与企业或科研院所合作申报课题和合作科研等形式,不断提升自己的创新实践能力,同时还在企业或研究所聘请工程师、科研人员近20人作为兼职教师充实到团队中,使化学化工教学团队在学生创新创业教育的能力和水平,有了极大的提升. (二)产学研协同,共建化学化工实习实训教学平台
本校化学化工类专业重视“协同育人”平台在学生实习实训教学中的作用. 在“中国石化北京燕山石油化工有限公司”“广西钦州泰兴石油化工有限公司”“广东猛狮电源科技股份有限公司”“苏州普瑞讯金属表面处理有限公司”等企业建有校外实习实训基地11个,这些基地为学生的实践教学提供了良好的条件. 同时本专业也高度重视校内实习实训平台的建设,通过与企业合作,共同打造具有“校中厂”特色的校内实习实训平台,缩小校内实习实训与实际生产的距离,提高学生实习实训教学质量.
三、产学研协同育人模式实践成效
近年来本专业产学研协同育人实践取得了良好的效果,学生在科技活动、学科竞赛、发表学术论文、申请专利等方面成果丰富. 本专业的学生近年来承担了挑战杯、各级大学生创新创业项目共计80余项,其中2015年承担国家级创新创业项目6项、广西创新创业项目22项、校级创新创业项目11项,专业有近三分之二的学生参加了各级创新创业项目;自2010年以来,专业学生在全国化工设计竞赛中获奖30余项(如2013年组织化学工程与工艺专业2010级17支队伍参加了第七届全国大学生化工设计竞赛,取得参赛历史的最好成绩,共获得全国总决赛一等奖1项、二等奖1项、三等奖4项;在全国“挑战杯”、广西区“挑战杯”、广西区高校化学实验技能竞赛、广西区高校大学生化学化工类优秀论文及设计竞赛、广西区“互联网+”大学生创新创业大赛获奖32项;2012年以来,本科生与导师合作发表中文核心期刊以上的学术论文近30篇;有的本科生还与导师共同申请国家发明专利,共获得7项国家发明专利.
【参考文献】
本科专业模块化人才培养方案改革自2012年本科合格评估以来,钦州学院化学化丁.学院依据办学定位,围绕学生知识应用能力、实践和创新能力,全方位、系统地进行了教学改革。
(一)模块化人才培养方案改革的基本步骤及结果
1.修订人才培养目标我们将化学T程与工艺专业新的人才培养目标修订为本专业培养具有高度社会责任感和职业道德素养的化学化工类高素质应用型人才,所培养的人才不仅能够适应北部湾区域化工类产业发展的需要,而且能够服务广西、辐射东盟,为大化工产业的发展提供保障;所培养人才是掌握化学工程与工艺专业的基本理论知识,具备一定的实践技能、创新能力和继续学习能力的应用型人才,能够满足北部湾经济区包括石油化工、精细化工、无机化工、有机化工、煤化工、教育科研等领域发展对专业人才的要求。毕业生可以在这些领域从事工业生产、生产技术改进、技术开发、工程设计及管理、教育科研等工作。
2.确定培养规格与要求
(1)素质要求。本专业学生要具有较高的思想觉悟和道德意识;具有较强的化工实验技能、工程设计方法、丁?程实践等专业素质;具有较强的运用化学工程与工艺知识和技能综合解决专业问题的能力;具有较强的适应能力和团队合作精神;具有较强的自学和知识更新能力,能够运用现代信息技术实现自我发展。
(2)知识体系。掌握大学英语、计算机基础等公共基础知识;掌握高等数学、大学物理、工程制图、无机化学、有机化学等专业基础知识;掌握化工原理、化工热力学、化学反应工程等专业核心知识;掌握石油炼制工程、化工仪表及自动化、化工工艺学、精细有机合成及工艺学、化工分离工程、化工设计、工程制图等从事石油炼制、石油化工、精细化工等化工行业所需的专业知识;了解环保法规、劳动安全保护以及职业健康等知识。
(3)能力要求。具有较强的综合素质、较强的专业综合素质,掌握工程设计方法、工程实践等实践技能;具备石油炼制、石油化工、精细化工等行业生产所需的综合实践能力;具备较高的综合素养和实践能力,能够综合运用所学知识和技能解决实际问题;对新产品、新工艺、新技术和新设备具有一定的研究设计能力。
3.将培养规格与要求分解为能力要素化学工程与工艺专业能力要素分解与实现途径。
4.将知识点及知识点应用组合成模块根据新修订的专业培养目标,我们突破现有学科分类的条框,打破原有的课程体系,从学生能力培养要求出发,统筹规划学生的知识、能力、素质培养体系,将能力培养贯穿于各教学环节的始终,设计出合理的课程模块,建立以能力为导向的应用型人才培养教学体系。分别设计出公共基础模块、专业基础模块、专业核心模块、专业拓展模块和综合运用模块。针对能力培养目标,利用这些设计出来的课程模块,将教学课程内容进行重组,使教学形式多样化,实现了对原有课程的整合优化,构建了化学工程与工艺专业应用型人才培养的模块化课程体系。
(二)模块化人才培养方案改革的实施概况自2012年以来,我们按照先改先试、边改边试、边总结边试、边试边推广的基本策略,依托“化学工艺广西高校重点学科”“北部湾石油天然气资源有效利用广西高校重点实验室”和“化学工程与工艺省级特色专业及课程一体化建设项目”,先在化学工程与工艺(石油化工)广西高校特色专业试行模块化教学改革,并在2013级本科生教学中实际应用,然后逐步向油气储运工程专业辐射。
(三)模块化人才培养方案改革实施的初步效果化学工程与工艺专业实施模块化人才培养方案改革后,其在应用转型发展和应用型人才培养方面初步显现出良好的效果,具体表现为:一是初步解决了旧有人才培养方案应用型人才培养目标不明确的问题,二是初步解决了如何增强学生运用知识解决实际问题的能力的问题,三是初步解决了校企、校地合作与产学研不够深人的问题,四是初步解决了教师教学与学生学习相脱节的问题,五是初步解决了学生个性化发展和因材施教不能协调发展的问题。
二、化学工程与工艺本科专业模块化人才培养方案改革的思考
(一)总体评价
1.理念和目标定位明确钦州学院提出“主动服务北部湾经济社会发展,重点建设涉海类学科专业及临海工业的学科,为北部湾经济开放开发培养髙质量应用型人才”的人才培养理念以及确定“以社会需求为导向,以服务区域经济社会发展为宗旨,把学校建成适应1K域经济社会发展特别是广西北部湾经济IS:发展需要的,特色鲜明的多科性、区域性教学型大学”发展目标定位,已贯彻在化学工程与工艺专业人才培养方案中。
2.培养目标和人才规格基本符合社会经济发展对化工类人才素质的要求化学工程与工艺专业人才培养方案是依据该专业所对应的工作岗位确定其能力要素,并认真分析培养各种能力所需的路径和不同的课程模块,确定了不同能力、素质要素和模块课程对应表,通过不同的模块课程教学实现相应的能力和素质的养成。
3.实践学分比例显著提高,体现了应用型人才培养的要求化学工程与工艺专业实践教学学时(含课内实践和集中实践性教学)占总学时比例33.9%,实践教学学分占总学分比例42.5%,体现了应用型人才培养的特点。
4.实践教学环节贯穿全程,体现了应用型人才培养的基本规律应用型人才培养重在应用能力和实践能力的培养,而这些能力的培养需要长期、不间断的训练。化学工程与工艺专业人才培养方案中安排了不间断、持续的专业实践能力的训练,难能可贵。
(二)值得思考的问题
1.课程设置与人才培养目标、人才培养规格一致性的问题课程设置应根据培养目标和人才规格,通过课程教学达到预设的人才素质要求和实现培养目标。如“培养规格和要求”中有“能从事教育科研领域工作”的描述,但无相关课程。
2.学分计算标准不统一,易导致教学任务不均衡(1)不同课程学分对应的课时不同。有16课时,如有机化学;也有17课时,如化工热力学;个别的有36课时,如大学体育。(2)实践教学每周对应的学分差异更大。专业见习4周1学分,专业实习8周5学分,毕业论文设计14周14学分。学分是计算学生学习量的单位,也是计算教师工作量的单位。同一个专业的学分折算学时(课时)的标准应统一,便于平衡学生学习量和教师工作量的分配。
3.没有足够的自主学习和选修课程,弹性学制学业难以操作实行学分制的重要目的之一就是满足学生个性化学习需要,允许学生选学不同的课程,允许学生提前或滞后毕业。要想提前毕业就必须给学生创造提前修满学分的机会,但现在的方案设计显然做不到让学生提前毕业。必须有相当量的自主学习和选修课程,开放教学时空,如假期课程、网络课程、竞赛学分、职业证书学分、自主申请毕业论文开题与答辩等。
三、结语
当代化学工业对化学化工类人才的培养提出了更高的要求。如何培养基础理论知识扎实、工作适应性强、具有创新能力的人才,是综合性大学化学化工教学改革面临的重要课题。目前,综合性大学化学与应用化学专业每年都有相当一部分毕业生进入化学、化工和制药等企事业单位业从事研究开发或工程技术工作,这种趋势还会随着创新性国家的建设而逐年增长。化学工程基础是综合性大学化学专业的专业基础课,也是唯一的一门工程技术类课程,该课程的教学改革与实践对于理工学科交叉与学生综合素质的培养是综合性大学化学与应用化学专业其他课程所不能替代的。在充分发挥综合性大学基础理论研究优势的同时,通过对理科专业化学工程基础课程教学内容的更新、充实和调整,为化工类企事业单位培养和造就具有开拓创新精神、胜任科学研究与工程技术工作、适应性强的化学化工专业人才。
二、教学内容与教学方法的优化
以创新教育思想为指导,研究改革化学工程基础课程教学内容和教学方法,建立培养学生创新能力的化学工程基础课程内容新体系。动量传递、热量传递、质量传递与化学反应工程(“三传一反”)仍将是化学工程基础教学的核心内容,应不断充实更新才能反映学科发展现状和适应社会经济需求。化学和化学工程学是支撑物质转化相关工业的学科,前者研究分子之间发生反应的可能性、必要的条件和产物的结构,后者研究物质的流动、质能传递及其对反应过程与产物的影响。
1.优化更新教学内容,反映体现学科发展与技术进步。化学工程基础作为理科化学专业的工程技术课程,其教学内容除了动量传递、热量传递、质量传递与化学反应工程以外,还应当及时反映和体现学科的发展与技术进步。根据授课学时,突出教学重点,优化教学计划,精选教学内容。以化学工程学的基本观点、基本原理和基本方法为核心,结合典型化工过程,理论联系实际,使学生在有限的教学学时内,掌握本门课程的基本知识,熟悉研究与应用对象,为今后从事化学化工专业技术工作打下坚实基础。在其他科学技术的带动和社会需求的推动下,化工分离技术近年来取得了很大进步。新技术不断涌现,膜分离和超临界流体萃取等新型分离技术就是其中的代表。我们在教材的编写和课堂教学中,有意识地加入这些内容,便于学生从课堂上了解新的科学知识,拓宽学术视野。
2.引导学生建立工程技术与技术经济观点,提高学生综合素质。科学与技术的交叉和渗透,要求我们培养的学生不仅要掌握扎实的基础理论知识,还要学会运用所学的理论解决工程实际问题。综合性大学理科化学专业的学生基础理论知识比较扎实,在课堂教学中,我们根据教学内容,结合工程实际,启发学生从工程实际问题出发,强调工程实际的特点,突出工程实践的技术经济问题,灌输学生节能减排与绿色环保的理念,训练学生综合运用数学、物理与化学等多学科知识,综合分析化工单元操作与工业装置中涉及的复杂问题,培养学生的工程技术思维方法与工程设计等综合素质。
3.改进教学方法,提高教学效率。化学工程基础课程的课堂教学内容涉及化工单元操作与工艺过程。综合性大学化学专业的学生一般没有见过真实的化工设备,对化工厂与化工设备和装置缺乏感性认识,通过多媒体教学技术和传统课堂教学方法,可以促进学生感知与思维、理论与实践的结合,提高学生对化学工程基础的学习兴趣,激发他们的学习热情,使他们由不熟悉、不了解化工企业与装置转变为喜欢应用学科、乐于进入与应用密切相关的教师实验室开展业余科研。为此,我们一方面利用多媒体的优点,在课堂教学中放映一些设备的实物图像。另一方面,在有关课程中增加了实习参观环节,组织学生到石油化工厂、有机化工厂和精细化工厂等企业参观实习,增强学生对加热炉、精馏塔、泵、换热器等主要化工设备的感性认识。
三、教学团队与课程体系的建设
以先进的教学理念为先导,以高水平的教学团队为根本,以科学的课程新体系为核心,以优良的规划教材为保障,强化教学团队的建设,使所有主讲教师成为教学改革的高水平运动员和创新教育的优秀教练员。
1.建设高水平教学团队。从事课堂和实验教学的主讲教师也要承担高水平的科研项目,提高教师的科研水平。我们承担“化学工程基础”的主讲教师都具有教授职称并担任博士生导师,承担了一些科学研究项目。同时,也积极思考和实践课程的教学改革,奠定了学生创新能力培养的坚实基础。没有高水平的教学团队,不可能进行教学改革的实践,更不可能培养出具有创新精神的学生。
关键词:卓越工程师教育培养计划;工程素质;培养
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)06(b)-0000-00
“卓越工程师教育培养计划”作为国家中长期教育改革与发展规划纲要(2010-2020)组织实施的一项重大项目,表明中国高等工程教育改革的发展思路的重要变化。卓越工程师计划是高等教育和市场、岗位、产业、行业新的结合点,是适应我国现代高等教育现状的新的发展点,是突破我国高等教育创新能力发展瓶颈的新举措。卓越工程师计划的出现是高等教育适应我国经济发展和社会进步的要求的必然结果【1】。
“卓越工程师教育培养计划”的实施是一项需要学校、企业、教师、学生四个方面紧密合作的系统工程,最终培养目标是使学生掌握坚实的理论基础和实际动手的工程能力【1~4】。 “卓越”工程教育强调应用能力、实践能力和实干精神;强调工程素质和实践意识的培养或增强,是由实践到理论再到实践的过程;强调企业广泛而深入地参与人才培养的诸多环节,强调生产实践资源和条件的充分利用,企业作为一个重要组成部分,与学校联合构成实施“卓越”工程教育人才培养的主体;更强调面向生产第一线,培养能现场解决工程实际问题的工程技术人才。
1追求卓越的专业人才培养模式创建及人才培养方案优化
我校化学工程与工艺专业主要面向石油化工行业培养工程技术人才,已成为广东乃至华南地区独具鲜明石油化工特色的专业。2008年获选校级特色专业、2009年入选国家级特色专业建设点、全国CDIO人才培养模式研究与实践专业、2010年纳入广东省特色专业建设点,2012年获批教育部“卓越工程师教育培养计划”试点专业。经过多年充分的调研、研讨与实践,逐渐形成了追求卓越的专业人才培养模式(图1):共建企业深度参与的专业教育培养平台,企业参与培养方案制订、课程实践教学、生产实践教学、系列工程教育讲座、学位论文等环节的教育培养工作。实施由实践到理论的教学模式,最终经过系列课程和应用实践等诸多环节教育,实现由实践到理论再到实践的工程教育模式,以培养工程实践能力强、创新意识好的石油化工工程技术人才。并广泛借鉴国内外先进的工程教育经验,围绕“产学合作、突出实践、注重应用、追求卓越”的教育理念,逐步完善优化我校化学工程与工艺专业人才培养方案,利用企业的技术改造项目或工程公司的设计项目,由企业牵头开展项目教学,使学生较系统接受工程实践训练,加强工程实践、工程设计能力培养,且全面开展工程文化教育,注重培养工程意识,用工程文化教育观指导学校应用型人才培养的办学理念【5、6】。
2教学方式方法改革
深化教学研究与实践,更新教学观念,改进教学方式,依托信息技术、完善教学手段,形成了一系列具有鲜明专业特色的教学改革成果。
2.1理论联系实际
积极探索启发式、探究式、讨论式、参与式教学,结合全国CDIO试点专业,实施《化工原理》、《化工热力学》、《化学反应工程》、《化工设计》等CDIO示范课程教学改革工作。推动化工设计大赛、大学生“挑战杯”等第二课堂活动,探讨以项目为主线教学、在做中学的教学方法。充分调动学生学习积极性,激励学生自主学习。
2.2科研促进教学
促进科研与教学互动,及时把科研成果转化为教学内容。支持本科生参与科研活动,早进课题、早进实验室、早进团队。将科研项目内容、成果作为课题指导学生进行课外科技创新活动、参加各类比赛。
2.3生产促进教学
紧密联系生产,加强学生工程能力培养。与企业加强学术交流和产学研合作,聘请企业的高级技术人员参与课程体系改革、联合编写出版特色教材,继续实施生产实习、仿真实习及专业实验的优化改革与实践。利用企业工程项目,培养学生工程设计能力;另外通过采取项目教学,改革化工设计课程的教学;其次是强化增加毕业环节设计类题目的比例。石油化工专业领域有6门实践性强的课程可由企业讲解,或部分以讲座的形式讲授,或部分章节可增加现场教学,加强实践教学环节。
2.4强化英语教学
采用渗透方式强化英语教学,提高学生外语能力。在改革和加强基础英语学习的同时,要加强专业英语和应用英语的训练。在学习基础英语之后,甚至是同时,选择一些与专业关联度高的基础课开始,每门课程在内容、作业和考试方面渗透一定比例的英语内容,强化英语的学习和应用。
2.5培养国际视野
培养学生国际视野,提升学生服务面向能力。在强化培养学生外语能力的基础上,通过开设高水平的讲座以及国际交流与合作强化国际视野,进一步提升学生适应跨国公司人才素质的要求。
3 工程实践能力和工程素质的的培养
“卓越计划”的核心目的是要让工程教育回归工程,使学生具有充分的知识储备、熟练的实践经验,保证教学过程中学生的学习能力、工程实践能力、创新能力和人际交往与团队协作能力的培养。工程实践能力和工程素质的培养是系统化地设计人才培养方案,使学生具有充分的知识储备、熟练的实践经验,保证教学过程中的工程实践活动和工程设计能力的培养。
3.1 综合实验
主要是实验动手能力和分析判断能力。通过石油化工产品分析实验、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、专业技能培训等内容,培养学生实验仪器的安装和调试能力,实验数据的采集和整理能力;综合运用数学、计算机和有关专业知识处理实验数据的能力。
3.2 认识实习
通过在中石化茂名分公司、中石化湛江东兴石油化工有限公司、广东新华粤石化股份有限公司、中石化油茂名分公司等企业进行认识实习,加深理解和巩固已学知识,增强学生对炼油化工装置的感性认识。
3.3 生产实习
通过生产实习使学生巩固与运用所学各门课程的知识,理论联系实际,培养工程观点,训练观察、分析和解决实际工程问题的能力,学习操作控制与生产管理的有关知识,增长化工生产实操知识和技能。
3.4 仿真实习
通过仿真实习提高学生的操作技能,得到反复开车、停车、事故处理以及极限运行状态的训练,提高学生的分析能力和在复杂情况下的决策能力。
3.5 金工实习
通过金工实习使学生通过实践了解机械制造的原理和过程,熟悉机械零件的常用加工方法,对简单零件有初步的选择加工方式的能力和工艺分析的能力。
3.6 工程实训
学校建立石油化工工业中心和石油化工实验实训中心,包括石油化工发展历史与成果认知部、管道与静设备实训部、动设备实训部、石油化工典型成套工艺实训部、创新实训部以及操作技能培训与鉴定部以及智能化模拟工厂等,加强实践教学条件建设,培养学生工程实践能力。
3.8 工程设计
搜集并运用资料(文献、手册、规范、标准等)的能力;物料衡算、热量衡算和设备计算等工程计算能力;工艺流程图、设备布置图、管道布置图及设备结构图等工程图纸的绘制能力。包括对设计和技改项目的技术路线及方案进行调查、论证、决策能力;对项目进行技术经济评价的能力;产品质量标准、设计说明书、技术经济评价报告、操作规程等工程设计文件的编写能力。
4 结束语
卓越工程师的培养内涵在于将工程教育的理念凝练和提升、深化工程实践教学改革和加强校企结合【4】。在信息化时代的今天我们需要的不仅仅是传统意义上的工程师,而是符合这个时代所需要的卓越的工程师,即不仅具备精深的专业知识、高水平的工程实践能力和创新意识、还应具备人文科学和社会科学的基本素养。总的来说,卓越工程师就是指具备杰出工程素质的工程技术人才。
参考文献
[1] 郭伟伟,吴文臣.大学计算机公共课关于卓越工程计划的探索.职业技术,2011,10:13
[2] 高明,唐明.工程训练课程中培养大学生卓越工程师素质. 华章,2011,29: 175
[3] 纪文刚,刘建东,戴波等.卓越计划校企联合机制的研究与实践. 长春工业大学学报(高教研究版),2011,32(3):13-15
[4] 贾力.我国不同类型卓越工程师人才培养的思考. 西安航空技术高等专科学校学报,2012,30(3):94-96
关键词 化学化工专业;实训;教学资源
中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2017)06-0136-03
1 前言
化学化工类专业转型发展的目标是“学校办学与地方经济发展对接;人才培养目标与行业需求对接;人才培养规格与工作岗位要求对接;化工企业参与制订人才培养方案,强化技术理论、注重技术应用、突出实践教学;人才培养过程体现校企合作”。在专业转型发展改革试点过程中,不少院校实训教学资源不断得到充实。但目前存在实训设备配置不合理造成资源浪费等问题[1]。为充分利用有限的实训教学资源,信阳师范学院化学化工学院开展了化学化工专业(集群)转型发展实训教学资源优化使用,实训教学资源得到充分利用。
2 结合实际,建立化工过程实训基地实验室
化工过程实训实验室建设实践 化工过程实训平台立足学校培养技术技能型化学化工类高级专门人才的专业教育定位,围绕应用能力拓展和实践技能提高,构建实训教学体系,制定实训教学内容,改进提高实训教学方法手段。
为推进实践教学改革进程,通过实践教学培养学生的工程技术观点,沟通理论教学和生产实际的联系,2013年以来,学院增加了与化工原理等专业主干课程相关的实训项目,购置了管路拆装、综合传热、综合流体输送和设备、吸收与解吸、化工过程与控制、精细化工综合生产线等实训实验装置,主要构建了包括化工单元操作、反应工程、化工工艺等实训实验单元。通过本实训平台实验室项目建设,使化学化工类学生对典型工业产品生产设备的结构与性能、工艺流程的组织与设计、生产过程的操作与控制有了一个基本的、完整的体验和认识。学生通过在实训装置直接动手实验实践,学习工艺知识,了解工业过程,体验工程文化,获得“对工业生产各个环节的基本认识,各种加工方法的初步训练,群体、质量、安全、经济、环保、节能等工程素质的初步培养”,并形成“从科目分科学习向工程实际综合,从知识积累向能力生成,从接受灌输向创新输出”的初步转化。
化工过程虚拟仿真实训实验室建设实践 由于化工类企业危险性高、要求严格,企业不愿意接待学生实习[2],下厂实习往往流于形式,收不到实效。虚拟仿真实习可有效调动学生的学习兴趣与积极性,是破解化学化工人才培养中实习、实训瓶颈问题、关键问题的一种新思路、新方法、新模式、新途径[3]。
2012年以来,学院建设和完善了化工过程虚拟仿真实习实验室基础条件和软硬件环境,购置了CAD制图、化工专业仿真实验、常压减压蒸馏全流程仿真实习、危化品特种作业实际操作仿真培训与考核等软件,弥补了因设备占地空间大、价格高、操作具有危险性等造成的化工过程设备品种、数量不够等不足。
常压减压蒸馏全流程仿真实习软件以真实工厂为背景,具有深入浅出、由简到繁、相互呼应和系列成套等特点。在仿真机上可反复进行开车、停车训练,为学生提供充分动手的机会,进行事故训练不会发生人身危险,不会造成设备破坏和环境污染等经济损失。危化品特种作业实际操作仿真培训与考核软件包括离心泵与储罐液位、热交换、连续反应、间歇反应、加热炉、精馏、透平与往复压缩七种系统,具有详尽的真实工业背景,主要工艺参数、开车、停车、非正常工况操作和事故排除的模拟与真实系统完全一致。
虚拟仿真技术在实验、实习教学中的应用,具有设备利用率高、易维护、实验内容丰富、运行条件易于设定等优点,主要涉及典型化工生产单元的化工过程系统操作原理及模拟操作、现代工业生产运作方式等知识,大大提高了学生的工业企业工艺操作能力和工程制图能力,对应行业发展的热点,替代一部分现场实习环节,给学生就业带来极大的优势。
3 立足企业,建立产学研用一体的实训基地
校企合作大学生研发实训研究室建设实践 为“突出对学生的化学工程能力和创新能力培养,引导行业企业深度参与高级化学工程技术人才的培养过程,更加明确高等化学化工类教育应主动服务国家战略需求,主动服务行业企业需求”,2014年,本着协作、互助、共赢的原则,建立海客迈斯生物科技有限公司信阳师范学院研发实训实验室。学校根据企业实际情况和要求,提供技术支持和研发项目协作,为企业培训管理人员、专业技术人员或转岗工人。企业充分利用行业优势,根据自身需要对学校的理论教学体系与当前企业实际需求提出建O性意见,委派实训指导教师,提供必要的研发经费、专用仪器设备及原材料,在技术人员指导下吸收大学生和教师参与项目研发,根据学生的综合表现和素质,优先选择本校优秀毕业生。目前,光山博正树脂有限公司等企业提出建立校企合作研发基地的意向。
校企合作大学生创新创业训练室建设实践 利用学校的教学场地,将企业的技术、设备、人员引入学校,使学院的师资、设备与企业结合,建立“校中厂”,结合企业生产开展人才培养,按照企业的标准组织生产和管理,从而建立生产与实训一体化的实训模式。2015年,为了支持大学生开展“双创”活动,化学化工学院建立河南甾体生物科技有限公司信阳师范学院大学生创新创业训练孵化基地,联合研发制造由甾体公司在国内独创的天然活性氨基酸水晶洁面皂和其他氨基酸系列产品,实现校企双赢,培养了一批创新能手,锻炼了一批创业能人,鼓励了一批困难学生完成学业,提高了一批教师的教学实践能力。
4 整合资源,发挥实验教学科研设备实训功能
开发化工原理实验教学设备化工实训功能 化工原理实验是化工过程实训教学的基础,在实验教学过程中,要求教师把实验教学内容与生产实际联系,提醒学生观察实验设备体现的工程观点。另一方面,在设备生产商的支持下,对现有设备进行改造升级,提升设备与生产实际的结合度。2014年,经与莱帕克(北京)科技发展有限公司协商,对新购置精馏实验设备进行流程改造,增加多股进料与出料功能、余热利用功能和多储罐功能,体现了更多工程观点。该设备同时作为化工原理实验和化工过程实训设备。
开发化学化工科研场地和设备研发实训功能 化学化工为实践性比较强的实验学科,科学研究占据大量的教学场地和设备资源。为了充分发挥科研场地和设备效益,学院制定鼓励教师将科研成果转化为教学项目和支持科研室吸收大学生开展科技研发实训的措施。近几年,已有高分子功能材料研究“双螺杆挤出机”、非金属矿物研究“导热系数测定仪”等设备用于应用化学、材料化学专业教学实训实验,非金属矿物展馆已用于大学生课外实践。所有科研室都有本科生开展大学生科研、大学生创新创业训练和开放实验室项目。近三年,大学生通过科技研发实训,在教师指导下,参与申请获得发明专利成果6项,发表学术论文100篇以上,获得省、校科研奖励10余项。
5 开放教学,发挥实训教学资源效益
化工过程实训实验室开放式实训教学 开放式实训教学在于教学模式、主体、内容、方法和目的与传统实训教学不同[4]。在实践中,化工过程实训注意课内与课外、校内与校外相结合。受课内教学时数限制,化工过程实训采取教师课内指导和学生课外随机实践的方式进行。在实训教学中,教师给学生提供宽松的实训环境和较大的创新空间,注重理论知识和实践操作能力的结合,把更多的时间留给学生自主思考和探索创新,同时把交流沟通和团队合作融入实训环节。另外,为解决大学生工厂实习难的问题,在学生下厂实习之前,利用化工过程实训基地资源,开展校内预实习,工厂实习结束后,再在校内实训基地开展反思实习,进一步巩固实习成果。
化工过程虚拟仿真实训实验室除了承担化工过程仿真实训教学任务外,还承担化工制图及CAD、化工设计、化工原理课程设计、化工设备课程设计等课程的上机实验及毕业生的毕业设计(论文)等开放教学任务。
校企合作实训基地开放式实训教学 在专业转型发展改革过程中,必须注重学生创新意识和创新能力的培养,只有创新,学生才能在日新月异、竞争激烈的高科技时代站住脚,才能有自身事业的发展和进步。为了发]校企合作实训基地的效益,提高实训资源利用率,海客迈斯生物科技有限公司信阳师范学院研发实训实验室在内容上完全开放,河南甾体生物科技有限公司信阳师范学院大学生创新创业训练孵化基地在时间上完全开放,学生可以根据自己的安排预约实验。另一方面,将大学生自主选题和开放实验相结合,指导学生走进科研课题组,鼓励学生积极参加大学生科技活动,通过开放式与设计性实验、科技训练和毕业设计相结合,使得学生的动手能力和创新能力逐步提高。
6 结束语
实训教学在化学化工专业转型发展改革中具有非常重要的作用。良好的实训教学资源是保障化学化工专业实训教学的关键,“产学研用”一体化实训是化学化工专业实践创新能力培养的途径,多层次开放式实训教学是提高实训资源效益的根本。
参考文献
[1]蒋贤海.高职院校实训教学资源优化配置研究[J].科教导刊,2016(14):29-30.
[2]李和平,刘峥,李兴顺.大型石油化工企业资源与化工专业学生生产实习的融合与实践[J].亚太教育,2016(22):166-167.
论文摘要:分析化学实验是培养学生职业技能和创新能力的重要实践环节。文章分析了职业学校传统的分析化学实验教学模式,并阐述了对其改革的必要性,最后提出若干改革的基本措施。
《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中明确提出:大力发展职业教育,职业教育要着力培养学生的职业道德、职业技能和就业创业能力。职业教育以服务为宗旨,以就业为导向,推进教育教学改革。实行工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式。
分析化学是石油化工类学校工业分析、化工工艺、环境科学等专业学生必修的一门专业基础课,是一门实践性很强的学科,其中实验占有较大的比例。学生要在实验技能方面取得成功,必须付出艰苦劳动。通过分析化学的学习,可以培养学生实事求是的科学精神,培养他们理论联系实际的能力及创新精神,提高其分析和解决问题的能力。但长期以来,受传统的重理论、轻实践思想观念的影响,实验教学一直处于教学体系中的弱势地位,传统的分析化学实验教学无论从实验内容上还是教学方式上,都没能使该学科的特点很好地显现。当今社会科技迅猛发展,为了使学生适应当代社会的需要,必须改变传统的分析化学的教学模式。笔者结合工作实际情况,在分析化学实验教学内容、实验教学方法、实验教学手段、完善实验评价体系等方面,对分析化学实验教学改革提出了一系列设想,并逐步付诸实施。
1.扰化实验教学内容,编写合适的校本教材。现行的中职学校分析化学教材大多是大学教材的简单缩写,与中职学校学生的实际水平有许多不相符合的内容。中职学校学制早就由原来的四年制改为三年制,生源质量也大幅下降,但教材却基本没变。这其间的固有矛盾,就自然而然地显现出来。如原先四年制时的工艺专业把《有机化学》专门作为一门学科,在一年时间内学完。现在是把《无机化学》、《有机化学》、《物理化学》三门课融为一门《化学基础》,在一年时间内学完。但大多专业课内容除了比改革前简单了,没什么大的调整。因此,许多相关联的课程之间出现了脱节现象。如分析化学中出现的一些内容,在有机化学中根本没有学过,导致许多学生分不清有机酸、有机碱和有机盐类,计算公式就更不知道代哪个了。因此,编写合适的校本教材尤为重要。编写教材时除了解决以上问题外,还要注重实验内容与社会实际相结合,为社会培养优良的应用型人才。石油化工类学校学生毕业后大部分走向工厂和企业,编写教材时应选取与实际相接近的综合实验和设计实验。如硅酸盐水泥中主要成分分析,工业纯碱中碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠的联合测定,水质成分分析,煤、石油、天然气分析等。这些实验贴近我省陕北化工能源基地的实际,又能综合利用不同化学和仪器分析方法进行分析,一部分作为实验自选项目,另一部分可作为必做实验项目,满足不同层次学生的需求。
另外,编写教材时不能忽视插图的潜在功能。课程资源的开发和利用,包括课堂教学资源和课外学习资源,教材中的插图是最重要的课堂教学资源之一。插图能以直观的方法让师生理解教材所叙述事物的形态及变化规律,使其内容表达得更合理、更完善。教师在化学教学实践中应重视挖掘插图的潜在教育教学功能,充分发挥其独特的资源优势,引导学生认识和领悟插图这一“特殊的艺术语言”,从中捕捉所隐含的丰富的化学信息,对提高分析化学课堂教学效果、培养学生能力,都具有十分重要的意义。这一点笔者在多年的分析化学教学中体会颇深。目前,在一些经济发达地区的职业学校,最好的教学模式就是将实验教学和实验安排在同一实验综合教室,这样可以一边教学,一边演示,学生可以很直观地感受到实验结果,可以对实验部分理论的理解得更加深刻,教学效果也可以大大提高。然而在广大西部欠发达地区的学校往往达不到这样的条件,只能想办法创造条件,可以充分利用图片的作用。在分析化学中,滴定分析部分占了多一半的内容,笔者在讲四大滴定时,每次都要将滴定分析的简单的示意图画在黑板,虽然画得不怎么标准,但总能起到事半功倍的作用。比如,在讲盐酸碱标定时,将碳酸钠和甲基橙指示剂标在锥形瓶中,盐酸溶液标在滴定管中,这样看起来整个反应就更加直观,学生也更容易理解。如果在新教材中能插人必要的图片,教学中就能挖掘教材插图这一重要的课堂教学资源,充分发挥教材插图的潜在教学功能。
此外,在新编教材过程中,应尽量做到实验内容的绿色化,改进有严重污染性的实验方法,减少污染的排放和减少对人体的危害。增加少量的微型实验项目,可以节约实验试剂、实验经费和时间,减少试剂对环境的污染,提高学生的环保意识,并且具有良好的经济效益。
2.转变实验教学方式,发挥学生主体、教师主导的作用。职业教育改革的教学原则之一就是要面向全体与个别指导相结合。要求教学面对全体学生,加强个别指导。要用正确的学生观、人才观看待学生,真诚地期望每一个学生都能成功,为他们创造成功的机会并及时给予激励,成为他们的知心朋友。职校教师应把教学的重点定位于对学生能力的培养,教师的角色则由教学的中心转变成教学的组织者、辅导者。
虽然现在很多企业都使用全自动分析天平,但作为分析化学的基本操作,学生还应掌握半自动天平的基本操作。第一次练习天平时,总有个别学生操作很困难,而有一部分学生却能很快掌握。遇到教师辅导不过来的时候,就可以让他们相互辅导。学生之间的沟通在某种程度上要更容易些,这样就发挥了学生主体、教师主导的作用。因此,在新的实验教学模式下,可形成以学生为中心的开放式实验教学模式,实现以学生自我训练为主的教学方法和手段,能激发他们的求知和创新欲望。
3.在实验教学中应重视教师的示范作用。首先是基础训练实验,要求学生掌握基本操作技术,熟练使用分析化学实验常用的仪器,为综合实验奠定坚实的基础。分析化学实验要求学生严格树立“量”的概念,加强学生实验操作基本功的训练,是分析化学实验的关键。因此,对分析天平的称量,滴定管,容量瓶,移液管等定量容器的洗涤、使用、读数必须按操作规程反复严格训练,以便让他们养成尊重实验现象、尊重实验数据、实事求是和严谨的科学态度与习惯,为今后的工作打下坚实的基础。此外,学生实验操作时,教师要不断查看实验情况,严格要求学生,必要时要对相关实验加以演示。对于初学者来说,教师演示是分化实验必不可少的一个环节。如在用甲基橙作指示剂,碳酸钠作基准物标定盐酸的实验中,学生一开始很难掌握终点的橙色,如果教师能将橙色准确地演示给他们,就不用逐个解释终点是否正确,学生只要将两个终点一比就可以判断终点是否到达。这样,通过教师的引导与示范,教会学生怎样去发现问题、分析解决问题、优化实验操作过程。
4.更新实验教学手段,增加课堂的趣味性。分析天平的使用、容量器皿的操作、分光光度计的使用等基本操作的讲解内容多,时间紧张,有些操作需要展示操作细节,仅靠实验教在现场示范是远远不够的。如果将这些内容制成课件可以反复播放,对滴定终点的判断可以缓慢展示变色过程,并呈现出逼真的终点颜色,这样增加了课堂的直观性,便于学生快速掌握要领。笔者讲碘量法这节时,将用重铬酸钾作基准物标定硫代硫酸钠溶液的实验中,依次出现的碘溶液的红棕色、近终点的浅黄绿色、加淀粉后的蓝色,以及终点铬离子的亮绿色,通过动画这种直观的形式加以演示,增加了课堂的趣味性,学生在轻松愉快的氛围中接受了新知识,改善了教学效果。
5.优化实验教学内容。作为学科教学的重要组成部分,分化实验大多是照方抓药式的单纯验证性实验,鉴于学生普遍动手能力差、缺乏创新意识,我们对实验项目进行整合,精选验证性实验,增加生活化、设计性实验。如除了测定自来水的水硬度、水中氯含量,还组织学生以小组合作的形式,对学生家里的井水、化肥的各项指标、食用碱面中的微量铁进行测定。整个研究过程以这样的模式进行:问题—设计方案—实验—表达与交流—反思与评价。学生在所有的实验探究活动中都表现出极大的热情,这更能调动他们的积极性、培养了其合作精神。学生一致认为“收获很大,希望今后能多组织此类实验。”此类实验的开展在一定程度上能弥补他们对理论知识的理解与掌握的不足,为今后走向工作岗位打下坚实基础。这种探究性实验的开设,可以提高学生独立开展科研工作的能力和创新意识。
6.建立新的分析化学实验测量与评价体系。分析化学实验能力的测评应成为分化教学测量与评价的重要组成部分。如何客观、公正、合理地评价学生的实验课成绩,直接影响他们做实验的积极性,对其实验态度、实验技能也起着重要的导向作用。建立促进学生全面发展的实验评价体系,主要包括对分析化学实验知识与技能、实验探究能力、情感态度与价值观的评价。
[论文摘要]建设高绩效的教学团队,对于学科建设、课程建设、教师专业发展以及人才培养质量的提高都具有十分重要的作用。根据北京石油化工学院化工原理教学团队建设的实践经验,教学团队建设的主要任务包括课程建设、实验室建设、实习实训仿真等基地建设、教材建设、师资队伍建设等。建设高绩效的教学团队,应该加强队伍建设,提高素质;发挥团队作用,形成合力;规范教学过程,加强管理。
为全面贯彻落实科学发展观,切实把发展高等教育的重点放在提高质量上,教育部、财政部决定实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”,明确提出加强本科教学团队建设,并将其作为提高教学质量的一条重要举措。毫无疑问,加强教学团队建设,在教学管理中有计划、有目的地组织教师团队并建立有效的团队合作机制,促进教学研讨和教学经验交流、提高教学水平,是加强学校学科建设、加强教师队伍建设、推动学校可持续发展的关键环节。为此,开展教学团队建设研究、促进教学质量的提升是摆在高校面前的一项兼具理论与实践意义的重要工作。
一、教学团队建设的重要意义
教学团队是高等学校开展教学工作的一种重要组织形式,它可以增进学校各方面的协作和整体能力,有效地提高组织效率。实际上,就高校教学而言,教学计划的制定、课程建设、教学的组织实施等都需要教师的团体合作,单靠教师个人是难以完成人才培养任务的。长期以来,由于受传统教学观的影响,人们过分强调教师个体在教学中的作用,绩效考评和激励制度主要以教师个人为基础,教学团队的建设没有得到应有的重视。实际上,建设以任务为导向的高绩效教学团队,对于学科建设、课程建设、教师的专业发展以及人才培养质量的提高都具有十分重要的作用。
1、有利于学科建设和科研水平的提高。
教学团队必须承诺在一定的工作时间内完成规定的目标任务,要完成最低建设条件并能成功冲刺相应目标。一支优秀的教学团队是学科建设的重要支撑,是整个学校上水平、上档次的必要保证。如果一个学科中没能建成与教学和科研相适应的教学团队,没能将学科中的教师凝聚在最佳学术方向上,没有学术造诣深、学术道德良好、能团结本学科教师的带头人,没有明确的奋斗目标,这样的学科是难以发挥重要作用的。只有以合理的规划来提升教学团队的水平,学科建设才能落到实处。以北京石油化工学院化工原理教学团队为例。该团队不仅在教学中承担了大量的教学工作,同时在学科建设、科学研究等方面也开展了大量积极而富有意义的工作。2005年,以化工原理团队的主要教师为支撑,成功申请成为化学工程与工艺品牌建设专业,极大地促进了学科专业的建设和发展。在科学研究方面,尤其是在清洁燃料技术开发中,充分发挥了教学团队在科学研究中的骨干作用,团队的成员结合北京市经济建设和石化行业发展特点,在能源、燃料、环保、催化剂材料等方面开展了大量的研究工作,取得了明显的经济效益和社会效益。2006年该团队以其研究方向明确、特色突出、成果显著等特点而跻身于“北京市属市管高校人才强教计划”资助的第一批学术创新团队行列,并获得连续三年的经费资助,这对学科建设和教师整体科研水平的提高都起到了很大的促进作用。
2、有利于精品课程的后续建设。
教学团队建设与精品课程建设互为依托、相辅相成。加强教学团队建设,对于精品课程的后续建设无疑起着非常重要的智力保障作用。化工原理是化工类及相近专业继高等数学、物理化学课程之后所开设的一门专业技术基础理论课,它在化工类专业高级应用型工程技术人才的培养中承担着培养学生具有工程科学和技术知识及能力的双重教育任务,即化工原理课程强调培养工程观点、定量运算、实验技能及设计能力等综合能力,是化工类专业的核心课程。以化工原理精品课程后续建设为依托、以课程实验和课程设计以及认识实习等实践性教学环节为拓展,组织相关专业教师建设成化工原理教学团队,对于推进课程的后续建设、推动学校产学研合作办学、提高教学质量、培养高级应用型工程技术人才具有特别重要的意义。
近年来,化工原理精品课程建设的实践表明,通过抓教学团队建设,有利于精品课程的后续建设,使教师的整体教学水平有较大提升,学生的实践动手能力在认识实习及专业实习的过程中也明显加强。同时,通过抓教学团队建设,精品课程的后续建设如课程的网络建设、课程的教材建设、课程的实习基地建设等都得到了具体落实,教育教学质量有了明显提高,实验室建设得到了明显加强,教学管理更加规范、科学,教学团队建设在高等教育教学中确实起到了推动和促进作用。
3、有利于教师的专业发展。
随着学生对知识的需求越来越多样化,教学内容不断增多并加深,现代信息技术引入教学过程中的任何一个教学系统、即使是一门课程,也会变得非常复杂。形势的发展要求高校教师必须树立专业发展的意识,及时更新教育理念,积极探索新的教育教学方法,在专业意识、专业知识、专业技能等方面得到不断发展,成为学生学习的领航者、未来发展的预测者、信息资源的整合者和课程教学的研究者。
教学团队的组建为所有教师的学术交流与研讨搭建了平台,在这个平台上,教师有更多的机会调研或参加学术会议,还可以通过课程网站及教育在线等途径与团队成员进行交流,最大程度地实现了信息沟通、资源共享,促进了教师的专业成长与发展。更为重要的是,教学团队的组建让教师们在合作性的团队工作中品尝到人生的愉悦和工作的快乐,将教师的发展与学校的发展融为一体、和谐一致,使学校成为发挥教师智慧和创造力的舞台。
4、有利于提高人才培养质量。
以教学团队为基础的工作方式,强调的是团队成员在工作中的配合与协作。从效率的角度看,团队可以通过内部的整合在成员之间实现人才培养技巧与经验的互补,这为分层次教学、提高人才培养质量创造了条件。化工原理教学团队由于吸收了青年教师和其他相关专业的教师,为团队建设注入了新的活力,实现了人力资源的共享,教师相互配合体现出了明显的优势,有力地促进了人才培养质量的提高。
二、教学团队建设的主要任务
教学团队建设应以课程建设为重点,以学科专业建设为导向,以人才培养为目的,最终实现资源共享、聚集优势力量、形成有一定影响力的教学研究队伍。根据我院化工原理教学团队建设的实践经验,教学团队建设的主要任务可以归纳为以下几点:
1、课程建设。
教学团队建设应以课程建设、教学改革为切入点,强调理论与实际相结合、教学与科研相结合,增加案例教学,注重工程观念培养,努力培 养学生分析、解决化工单元操作中各种问题的能力,有效地调动学生的学习积极性和主动性,激发学生的学习潜能。同时加强网络课程建设,充分利用现代化教学手段及资源,建设多媒体课件、网络课堂、实验仿真等教学环境,强化教学手段,实现立体化教学,促使学生由被动学习向主动学习转变。
2、实验室建设。
进一步加强实验室建设,构建全新的实验教学模式,由单一的验证型实验向综合型、开发型、设计型实验转变,实验室全方位、全时段面向学生开放,使之成为本科生综合性、创新性、研究型的实践教学基地。
3、实习、实训、仿真等基地建设。
加强实习、实训、仿真等环节训练,建设燕化化工原理认识实习基地、计算机仿真培训基地。调整认识实习内容、重视认识实习环节、改善认识实习条件,构建全新的实验、实习教学模式。
4、教材建设。
加强教材建设,及时更新教学内容、修改教学大纲。并争取在近三年内编写应用型化工原理教材或课程设计、习题辅导等参考教材。
5、师资队伍建设。
加强对教师尤其是青年教师的培养,鼓励并支持教师定期参加各种课程研讨班、学术交流会,努力提高教师的业务水平和教学质量。对青年教师要有培养计划、有专人指导,使其尽快成为团队的中坚和骨干力量。总之,要通过各种途径,努力建成一支知识结构、年龄结构、学历结构和学缘结构比较合理,工程实践能力较强的学术梯队,保证课程建设的可持续发展,最终将课程建设成为国家级化工原理精品课程。
三、关于教学团队建设的几点思考
1、加强队伍建设,提高素质。
能否拥有一支高水平的师资队伍是课程建设的关键。教学团队建设应以梯队建设为核心,全面提高师资队伍的整体素质。目前,化工原理教学团队通过优化组合及补充,使教师的整体素质得到明显改善、教学理念得到进一步提升,现已形成了以课程负责人、骨干教师为主要教学力量、青年教师为基础的年龄结构、职称结构、学历结构合理的教学梯队。通过参加国内外各种培训及学术会议,教研室的每位教师在各自的教学科研岗位上都已取得显著成绩,为教学科研水平的全面提高奠定了坚实的基础。
2、发挥团队作用,形成合力。
团队是由具有一定的互补技能、愿意为了共同目标而相互协作的个体所组成的正式群体。团队与群体不同,所有的团队都是群体,但只有正式群体才是团队。化工原理课程由于课程性质决定了其属于技术基础课,学生受益面广,参与的教师多,尤其是实验课和课程设计,更需要全体教师的共同参与及协作,因而团队的作用显得至关重要。
3、规范教学过程,加强管理。
中心现有教师64人,其中正高职称占比58%,青年教师中硕士以上学历占比91%,87%以上教师具有工程实践经历及背景,3名教师获化工注册工程师资格。
中心现有实验室面积14 000平方米,固定资产总值7 700万元,设备3 200台套,10万元以上设备220台。下设化工原理实验室、反应工程实验室、分离工程实验室、化工工艺实验室、化工计算与模拟实验室、啤酒中试车间实验室、精细化学品合成中试车间、分析测试实验平台、液相色谱开放实验室、气相色谱开放实验室、石化工业展馆、创新实验室等,承担了学校6个学院、23个专业的22门实验及实训、创新等教学任务,年均承担17万人次的教学,还向周边高校、企业及中学提供开放实习、技术服务、员工培训及参观体验等,年均接待2 000余人次。
理念先行,建设有思路
当今社会急需怎样的化工人才?与一些发达国家的高等教育进行横向比较,我们的距离在哪里?与高等教育大众化之前的中国高等教育进行纵向比较,明显的差异在哪里?学校发展历程中最鲜明的特点是什么?基于对这些问题的思考,常州大学在建设化工实验教学中心的过程中始终遵循着一个明确的理念―“大工程观”。
近3年,围绕化工专业工程教育,中心教师承担了“构复合型人才培养体系,建立体化实验实训中心,育创新型卓越工程人才”“基于CDIO与‘卓越工程师教育培养计划’的石油化工卓越人才培养的研究与实践”等4项省级教改课题,“与IchemE接轨的化学工程与工艺专业培养体系的研究与实践”“现代化工实验创新模式的研究与实践”等17项校级教改课题。中心以平台建设为主要内容的教学研究工作获6项省级教学成果奖,在《中国高等教育》等杂志上发表教学研究论文39篇。
仪器装备,自制有特色
为了践行化工教育“大工程观”理念,中心将仿真技术、数字化在线检测显示技术、控制技术和多媒体交互技术引入实验装置开发中,研制了DCS控制填料精馏塔、填料吸收塔、流体流动―输送机械―传热综合实验平台、洞道干燥、板框过滤、固定床微型反应器、MCGS组态控制筛板精馏塔、MCGS组态控制转盘萃取塔、mini plant等40余套实验装置,所有装置均由教师设计、指导制作、安装和调试。这些装置汇集了国内外化工实验装置先进装备技术,融入了较新科技发展和教师的科研成果,具有多功能化、集成化、数字化、自动化和中型化等特色,受到了闵恩泽、金涌、袁渭康等院士的好评,前来中心进行专题交流的国内外高校有100余所。其中,“DCS控制液体流动―输送―传热―精馏综合实验平台”获“首届全国高等学校自制教学仪器设备优秀成果奖”。
一系列工程化特色鲜明的中型实验装置建成后,应用于实验及实习教学中,一定程度上加大了学生工程实践能力的培养,然而仍然没有真正破解“实习动手难”的难题。由于化工装置存在自动化程度高、危险性高等原因,化工专业学生进入企业实习时,比其他专业的学生更加难以获得实际的动手机会,“实习动手难”的问题尤为突出。
为了解决这一难题,中心提出了“化工单元装置以‘实’为主,以‘虚’为辅;全流程生产装置以‘虚’为主”的进一步建设思路。2010年,中心以自制的40余套实体装置为原形,开发“网上3D实验室”,将这40余套装置在网络共享,实现了远程实验、远程预习指导、在线成绩生成、教学视频浏览、实验报告上传、人机互动等功能,同时开始探索3D仿真软件的开发。2012~2013年,中心先后建成了“常减压3D仿真软件”“甲醇合成与精制3D仿真软件”(第一产权单位),率先在全国化工类高校中建成“化工3D虚拟仿真实验教学中心”。2013年5月,中心实现了“甲醇合成与精制3D仿真软件”的远程登录、广域网运行,标志着化工3D软件的全球共享。2014年,该虚拟中心被评为首批“国家级虚拟仿真实验教学示范中心”。
实验改革,内涵有提升
在自制工程化装备及虚拟仿真软件的基础上,中心将所有实验项目优化调整为综合型、设计型实验,包括将以往认为只能是验证型实验的项目,也改造为综合型实验,有力地支撑了学生知识应用能力、工程实践能力、科技创新能力的培养。具体的做法是:
(1)全流程自制中试装置很好地满足了工程性训练要求。由于自制的设备规模均采用小型工业化设备尺寸,过程原理、控制方式、测试方法均来自实际工业过程,学生可在校内进行两类工程性训练。一是进行工业化中试规模生产实训:从原料纯化、流程匹配、操作参数优化、开停车调试、分析方法建立、化工仪表控制,到设备清洗与检修等生产各环节进行全面训练,让学生熟悉原料与产品性能、反应原理、生产过程、流程组织、主要设备基本原理,懂得有关机、电、仪、分析方面的基本知识,体会现代化化工生产的特点。二是参与指导教师研究课题,进行工程性放大研究实验:以小试结果为基础,进行中试放大数据采集、数据处理、宏观动力学数学模型建立、基础设计,为工程设计奠定基础,让学生体会化工过程开发与工程放大的全过程,真正提高学生的工程能力。
(2)在验证型实验中增加流程模拟软件Aspen Plus的使用。在原为验证型基础数据测试实验中,在学生完成实验数据点的测试与结果计算后,要求学生再利用理论课程中涉及的Aspen Plus软件,模拟计算相应的数据,与实际实验得出的数据相比较,再查阅相关文献资料,最后对三条途径得出的数据进行综合误差分析。例如:在“二元气―液平衡数据的测定”实验中,要求学生用三点实验数据以Aspen plus对气液平衡数据进行回归,拓展了学生数据处理的思路,也进一步增强了学生对以往所学知识的运用能力。
(3)在综合型实验中增加工程设计内容。中心把工程设计内容引入到实验教学中,打破以往实验教学的局限。例如,在“乙苯脱氢制苯乙烯工艺实验”中,要求学生将实验得到的混合物作为原料,延伸设计乙苯、苯乙烯的精馏分离,并绘制简单的流程示意图及物料流程图。
开放运行,自主学习有平台
中心自2006年以来,始终坚持开放式教学。在实验项目中,既可以由中心提供选题(主要为选修实验、实习项目),也可以由学生自带课题,中心为学生提供技术指导、场地支持,构建“以学生为主体、以能力培养为核心、以挖掘学生潜力为宗旨的学生自主学习和实验”的开放实验教学管理运行机制。
(1)自助式开放实验“超市”。校企共建的气谱实验室(30台气谱仪、1台气质联用仪)、液谱实验室(10台液谱仪、1台液―质联用仪)和化工计算及仿真实验室(含100台笔记本电脑、138台台式电脑,配置ORIGION,CAD,ASPEN,CHEMDRAW等专业工具软件以及包含2个3D仿真流程模拟软件在内的40余种仿真软件)全天面向学生开放。
(2)预约开放大型仪器。从2011年起,现代分析实验室逐步实现大型仪器的开放。从最初开放一些毕业环节中使用频率高、操作难度相对较低的仪器,到目前多数大型仪器的预约全时开放。预约开放的大型仪器包括核磁共振波谱仪、场发射扫描电镜、透射电镜、哈克流变仪、X―射线衍射仪等30余台,提高了学生高端仪器的分析技能与创新科研水平,提高了大型仪器的使用效能。主要做法是:通过专题培训与考核学生取得操作资格,并在中心教师指导下操作一定时数,取得独立操作资格,然后可以网上预约使用,最后参与绩效及信誉考核。
(3)实验室场地及项目开放。学生自行组成学习小组,预约“阿司匹林生产工艺”“啤酒生产工艺”“原油实沸点”等实验,或学生根据自己的兴趣自拟实验项目预约场地进行实验。场地及项目的开放,有效地促进了学生工程能力、操作技能和创新思维能力的培养。
开放的支持平台,培育了一批创新科技成果。近3年,学生获得包括“挑战杯”全国大学生科技作品竞赛特等奖、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛一等奖在内的省级及以上奖励200余项;中心教师获得包括2项国家科技进步奖二等奖在内的科技成果奖60余项。
示范辐射,彰显“大工程观”特色