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[摘要]基于傳統化工原理實驗教學過程中存在的主要問題，提出了結合仿真平臺、課前自講、實驗操作和報告撰寫+考試的“四位一體”教學模式。通過課前的仿真練習和測驗強化預習效果和安全意識，引入課前自講環節強化課堂上學生的參與程度和生師互動，加強教學團隊建設實現差異化考評，構建完善的考核制度強化過程考核。“四位一體”教學模式更加切合工程教育專業認證以學生為中心、產出導向和持續改進的理念，有利于推動構建重能力、強創新、差異化的人才培養體系。

[關鍵詞]化工原理實驗；工程認證；教學改革；虛擬仿真；成果導向教育

化工行業是國民經濟中不可或缺的重要組成部分，培養高素質技術人才對化工行業的綠色可持續發展意義重大。《化工原理》是化工類專業的一門專業核心課，在四大基礎化學、高等數學、大學物理等基礎課程與化學反應工程、化工分離技術、化工傳遞等專業課程之間起到承上啟下的作用，具有專業性強、應用性強、概念抽象、公式繁瑣等特點，與工業生產實際聯系緊密[1-2]；《化工原理實驗》是一門以流體流動、傳熱、精餾、吸收等相關單元操作過程原理和設備為基礎，以處理工程問題的實驗研究方法為特色的實踐性課程，是將化工原理理論與實際應用聯系起來的重要環節，不僅能夠加深學生對于理論知識的理解，還可以培養學生的工程概念和工程意識，這對于培養高素質的應用型化工人才至關重要[3]。高等院校肩負著為我國培養人才的重任，近年來很多教育工作者探索了化工原理實驗的教學模式，完成了教學改革的研究工作。在成果導向教育(Outcomes-basedEducation，OBE)理念下，張海洋等從教學組織方式和成績綜合評定等方面完成探索研究[4]，曾嶸等從“引入互聯網+虛擬仿真實驗”、“以結果為導向的理念實施課程改革”方面提出改革措施[5]，徐穎等以干燥實驗為例、闡述了實驗方案的設計思路及其實施過程[6]。李玉等結合教學中遇到的安全問題，論述了安全意識的融入[7]。部分學者結合“雙一流”建設、“新工科”人才培養、卓越人才培養的要求，從實驗設備、實驗內容、仿真平臺、師資隊伍、教學模式等方面完成改革探索[8-10]。此外，還有學者論述了化工實驗大賽對教學改革的積極作用，基于此完成教學體系的改革探索[11-12]。本文基于本校《化工原理實驗》教研組的教學經歷，總結了教學中存在的主要問題，結合工程教育專業認證以學生為中心、產出導向和持續改進的理念，針對性地提出了“四位一體”混合式教學模式，即將對化學工程與工藝專業本科生進行教學實踐。

1化工原理實驗教學存在的問題

從中國礦業大學(北京)《化工原理實驗》以往的教學實踐來看，多數學生能在教師的指導下完成實驗課程的基本操作，以及實驗數據的分析和處理，但仍存在以下問題：(1)實驗目的、原理、步驟等內容的預習環節缺乏，主要靠指導教師在課前講解和演示，而后學生機械式地模仿完成，導致學生參與度不足，學習的興趣、熱情和積極度不高。(2)教學環節缺乏安全教育，導致學生安全意識缺乏，在實驗操作中隨意、馬虎。(3)實驗數據處理和報告撰寫獨立性差，實驗報告的抄襲現象非常嚴重。(4)課程成績根據實驗報告和期末考試的得分計算，考核方式單一、存在“以偏概全”，不滿足工程認證對畢業生獨立、可評估的畢業要求。

2“四位一體”混合式教學模式

基于以上四個主要問題，先在新版教學大綱中重新設立了教學目標，包括：(1)掌握實驗原理和依據，知悉實驗裝置中相關設備參數和操作參數的測試方法，能夠安全地完成實驗操作、獲得實驗數據，包括排除實驗故障、解釋故障出現的原因。(2)掌握實驗數據的處理方法和實驗報告的撰寫步驟，知悉Excel、Origin等軟件的使用方法和技巧，能夠處理實驗數據獲得實驗結果、撰寫實驗報告。(3)具備實事求是、嚴肅認真的學習態度和團結一致、勇于承擔的工作作風，能夠與團隊成員溝通、合作完成實驗操作任務。根據大綱內容，針對性地提出了結合仿真平臺、課前自講、實驗操作和報告撰寫+考試的“四位一體”混合式教學模式。

2.1仿真平臺

北京歐倍爾實踐教學云平臺中包含了“天大版”化工原理實驗虛擬仿真軟件，與教學過程采用的實驗裝置完全匹配，因此本專業購買了教學云平臺的使用權限。要求學生在課前登陸云平臺，自學實驗目的、原理、裝置和步驟，并完成仿真測驗中的實驗操作、數據采集和思考題，考慮到實際操作后將處理實驗數據，仿真測驗不需進行數據處理，通過仿真練習和測驗強化預習效果。教師可在軟件后臺下載測驗成績，評估學生的預習效果。另外，為了強化學生的安全意識，還要求學生在云平臺中學習實驗室安全常識，包括個人防護知識及化學品灑出、實驗室火災、水銀泄露、停水停電等事故場景下的處置流程。

2.2課前自講

除了仿真練習和測驗外，每次實驗課開始時花費約0.5課時，采用實驗室配置的多媒體教學系統，以小組為單位、組員輪流講解實驗原理和目的，并且對照實驗裝置講解實驗步驟，教師主要對其中的細節知識和注意事項做補充和點評，以上“學生主講、教師主評”環節緊扣工程認證的核心理念“以學生為中心”，充分調動學生課前預習的積極性和主動性，有效提高學生在實驗課上的參與程度。為了避免課前預習占用過長時間，課件由教師提供、學生可直接使用或修改后使用，可以抵消學生的畏難情緒。通過課前自講再次鞏固基礎知識，為即將進行的實際操作做好鋪墊。

2.3實驗操作

實驗過程中學生以小組的形式完成實驗操作，教師通過觀察、給出必要的指導和糾錯，還會發放實驗數據采集表，避免實驗數據漏記、錯記，實驗完成后生師簽字確認，實驗報告只能基于本小組的數據進行處理和撰寫，一定程度上可以防止實驗報告互相抄襲。另外，本專業不斷加強實驗教學團隊建設，每次實驗課由三名理論課程的任課教師承擔、每名教師指導一個實驗(即3個小組)，每個小組由2~4學生組成，教師數量和學生人數均符合“工程教育認證化工與制藥類專業補充標準”，這樣每名教師負責不超過12名學生，可以有效督促學生參與實驗，在注重個體差異的情況下對學生的實驗操作打分，更符合OBE理念強調個性化評定的內涵。

2.4報告撰寫+考試

實驗課結束后，學生處理實驗數據、撰寫實驗報告，并且完成閉卷考試，教師對報告和試卷進行批改。根據學生在仿真測驗、課前自講、實驗操作、實驗報告和期末考試的得分情況評定課程成績，其中前四個環節屬于過程性評價，期末考試屬于終結性評價，各個環節的具體占比如圖4所示。以上考核制度將整個學習過程劃為考核范圍，使成績能體現學生的綜合實踐能力及對知識的掌握程度；且通過強化過程考核，客觀地評價課程目標的達成程度、制定持續改進的方法和措施，有利于貫徹工程認證“持續改進”的核心理念。

3結束語

本文探索構建了結合仿真平臺、課前自講、實驗操作和報告撰寫+考試的“四位一體”混合式教學模式，借助仿真平臺強化課前預習效果和安全意識，引入課前自講環節強化學生的參與程度和生師互動，降低生師比實現學生的差異化評定，構建完善的考核制度強化過程考核。“四位一體”教學模式可有效解決目前化工原理實驗教學中存在的主要問題，更適應工程教育專業認證以學生為中心、產出導向和持續改進的理念。化工原理實驗教學模式需持續探索和改革，滿足現代化工行業重能力、強創新、差異化的綜合型人才培養要求。

參考文獻

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[2]呂海霞，楊志杰，張艷輝，等．基于應用型人才培養的化工原理實驗教改探索與實踐[J]．化工高等教育，2016，33(1)：26-30．

[3]張海洋，郭瑞麗，張建樹，等．OBE工程教育理念下化工原理實驗教學改革探索[J]．教育現代化，2019，6(86)：138-140．

[4]曾嶸，任玉，劉建文，等．基于工程認證的化工原理實驗教學改革探究[J]．山東化工，2021，50(21)：210-212．

[5]徐穎，王春虎，郝慶蘭．OBE工程教育理念下的化工干燥實驗教學改革[J]．中國輕工教育，2018，(5)：69-73．

[6]李玉，李濤，董賀新，等．大學生安全意識培養在化工原理實驗教學中的自然融入[J]．河南化工，2021，38(6)：62-65．

[7]孟玉蘭，張文君，曹晶晶，等．“雙一流”背景下化工原理實驗教學的改革與探索[J]．實驗室科學，2021，24(1)：117-119．

[8]陳霞，王亞琴，金杰．混合式教學在“化工原理實驗”中的應用與探索[J]．安徽化工，2021，47(5)：126-128．

[9]陳鑫，董亮亮，涂國云，等．基于化工卓越人才培養的化工原理實驗教學模式改革與探索[J]．大學化學，2021，36(11)：156-160．

[10]魏竭，易美桂，程遠貴，等．基于化工實驗大賽的化工原理實踐教學改革探索[J]．四川化工，2021，24(5)：55-58.

作者：暢志兵 王彩紅 曹俊雅 單位：中國礦業大學 化學與環境工程學院