特种能源工程专业实验与实践教学体系建设

摘  要：实验、实践教学是工程专业人才培养的重要环节，面对当前实验、实践教学存在的弊端，该文从人才培养方案制订出发，提出要构建三层次的实验教学体系和多元化的实践教学体系，并建立与之相适应的多元化考核机制，不断加强实验人才队伍建设。

关键词：实验教学体系；实践教学体系；考核机制；人才队伍建设；人才培养

中图分类号：G640      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）06-0101-05

Abstract： Experimental and practical teaching are important links in the cultivation of engineering professionals. Faced with the problems of experimental and practical teaching， a new experimental and practical system of "three-level experimental teaching system and diversified practical teaching system" is constructed based on the talent training program. A new diversified evaluation system is established with the new experimental and practical system and also some suggestions on the construction of experimental talent team are given.

Keywords： experimental teaching system; practical teaching system; evaluation system; construction of talent team; talent cultivation

化学与人们的生活密切相关，吃穿住用行样样离不开化学。化学类专业也是各大院校的主要专业方向之一。化学类专业细分很多，例如应用化学专业、环境工程专业、化工专业、污染检测专业和特种能源专业等，每个方向既存在相同之处，又存在差别，因此在人才培养目标方面，往往大同小异，缺乏特色。而在实验、实践教学过程中，又经常会出现实验课程、实验项目雷同的现象。如何构建合理的实验、实践教学体系，提高学生动手能力、创新能力和实践能力，成为院校教育迫切需要解决的问题。

一  紧跟时代步伐，不断修订和完善人才培养方案

人才培养方案是学校人才培养的总要求，是学校开展教学活动、培育人才的纲领性文件。人才培养方案的好坏直接决定着人才培养水平的高低。新时代中国特色社会主义建设需要各行各业的高素质、高水平人才，从源头上就要求学校严格把控人才培养的各个环节。因此，制订合理的人才培养方案至关重要。如何制订好人才培养方案呢？首先，学校应根据国家和社会需求明确培养目标，依据培养目标就能清楚地知道学生毕业后应具备的能力和素质；其次，要根据学校的办学方针和专业特点具体规范课程设置；最后，在具体的教学实践中检验人才培养方案的合理性，及时发现问题，并不断修订和优化，做到与时俱进。

以火箭军工程大学为例，学校每隔五年就会对人才培养方案进行一次修订，每一次修订都是根据军队现代化建设的需求，与时俱进地调整人才的培养目标、课程体系等。2015年12月31日第二炮兵转变为火箭军，完成了由“兵种”到“军种”的转换，成为了和陆海空并列的军种，具有跨时代的意义。在这个大背景下，火箭军工程大学（以下简称“我校”）人才培养也由“技术型”转变为“指技型”，即由原先的培养工程技术类人才，开始向培养既有专业技术能力，又有指挥作战能力的综合素质人才过渡。故学校原来的2013版人才培养方案已经无法满足军队建设发展的需求，亟需对其进行修订和完善，于是就有了后来的2018版人才培养方案。在2018版人才培养方案中，学校的整个课程体系出现了较大幅度的变动，更加突出实用和实战，加强了实验和实践教学、强化了部队实习和实训等环节。例如2013版中的环境工程专业，其人才培养模式、课程体系结构和地方高校的环境工程专业有着较高的相似度，基础专业课程均是以四大化学（有机化学、无机化学、分析化学、物理化学）为核心展开。而在2018版人才培养方案中，环境工程专业改名为特种能源工程专业，对相应的基础化学课程进行了优化整合，将无机化学和分析化学合为一门课——无机及分析化学，并在一定程度上增加了实验教学课时，新增了许多更加贴近部队实际训练的课程，例如推进剂分析、推进剂污染监测与治理等，这些课程更加贴近岗位需求，对学生任职能力的培养更加突出。

二  以人才培养方案为指导，构建实验、实践一体化教学体系

实验和实践教学是巩固理论知识，加深理论认识的有效途径，是理论联系实际，发现问题、解决问题的过程。实验和实践教学有助于学生熟练掌握科学方法、锻炼动手能力和培养创新意识，其作用和地位丝毫不亚于理论教学。然而，当前仍有部分院校在人才培养和教学过程中，重理论轻实践，过分强调理论知识的重要性，轻视实验和实践环节。实验内容和实验教学时间安排上存在随意性，存在“有条件就开，没条件就不开”的现象。有的院校甚至直接在课程标准中取消实验课的开设，严重影响了院校人才的培养。面对这一情况，院校管理层要牵头制订合理的人才培养方案，然后以此为依据，构建具体详细的实验、实践一体化课程体系。

（一）  构建三层次的实验教学体系

化学专业的实验课程可以概括为三类：基础类化学实验、综合类化学实验和设计类化学实验[1]。其中基础类化学实验包括无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验和仪器分析实验等。这类实验比较简单，实验内容主要是对理论课中的知识点、原理进行验证，学时数较短，一般为1～2学时。基础类化学实验通常安排在入学的开始阶段，如大一、大二，主要是让学生加深对理论知识点的理解和掌握，锻炼基本的动手实验能力，掌握化学实验的基本操作方法，了解化学实验过程中的注意事项，培养严谨求实的实验态度，为后续的综合类、设计类实验打好基础。

综合类化学实验的实验内容涉及本课程的多个知识点或多门课程的多个知识点，主要考察学生综合运用专业知识的能力和动手实验能力。这类实验较基础类化学实验而言，实验过程比较复杂，一般为2～6学时。综合类化学实验一般安排入学的后阶段，主要是一些针对性强的专业课实验。学生通过大一、大二的基础类实验，已经具备了基本的实验操作能力，进入大三、大四专业课阶段的学习，需要重点培养学生利用所学知识解决专业实际问题的能力。

设计类化学实验，是指给定实验项目名称，由学生自行设计实验方案并完成的实验。整个过程中，完全以学生为主，主要考核学生独立自主分析问题、解决问题的能力。设计性实验学时较长，应根据具体实验项目而定。设计类实验要结合本专业特色，在实验内容选择上要能够激起学生的兴趣，让学生充分发挥主观能动性，从而达到培养学生自主实验、创新思维的能力。

以我校特种能源工程专业为例，该专业学生毕业后主要从事液体燃料分析化验、运输加注等工作。低年级阶段主要安排基础类化学实验，包括无机及分析化学实验、物理化学实验、有机合成实验和仪器分析实验等，这部分实验内容偏理论、重基础，主要培养学生基本的化学实验能力。到了高年级阶段，学生进入核心专业课的学习，这阶段开设的综合类实验，通常会用到多门基础类化学实验的内容，不再是某一两个知识点、原理的验证，而是多知识点、多学科之间的交融，重点培养学生能够综合运用所学知识解决实际专业问题的能力。特种能源工程专业的学生毕业后的第一任职就是液体推进剂的分析化验岗位，因此，从大三开始就逐步安排与工作岗位密切相关的综合类实验课程的学习，如在液体推进剂化验分析这门实验课的教学过程中，用到了无机、有机、分析、物化和仪器等多门课程内容，是对基础类化学实验的综合运用，可以充分考察学生对知识的掌握程度及运用能力。到了大四阶段学生要完成毕业设计，再此之前可以通过开设一定的设计类实验来帮助学生完成过渡和适应。如液体推进剂污染监测与综合治理这门课，在实验上安排部队实际面临的推进剂环境污染的内容，让学生以小组为单位，给出污染监测和治理方案，开展实验研究。通过设计类实验，既锻炼了学生的动手能力、科研能力和创新能力，又培养了学生间团队分工合作的能力，为毕业设计和日后的科研工作奠定了良好基础。

基础类、综合类和设计类化学实验是根据学生的不同学习阶段开设的，三者之间是循序渐进、有机统一的关系。通过三层次的实验教学体系的设置，有助于使学生掌握化学实验的基础知识和基本技能，有助于提高学生的综合分析问题、解决问题的能力，也有助于激发学生的创新意识，培养良好的专业素养和团队合作意识，为将来的任职需要或科研工作打下坚实基础。

（二）  构建多元化的实践教学体系

实验教学着重考察学生对知识点的掌握和运用情况，主要是依托校内的实验室开展教学。而实践教学形式多样，可以是校内校外，也可以是参观实习，通过实践教学能够进一步提高学生的感性认识，增强专业知识和能力水平，培养学生的创新能力，提高分析问题和解决问题的能力。

实践教学通常包括参观见习、专业实习、毕业设计和毕业实习等，时间安排贯穿整个大学阶段。

参观见习的内容或场所通常要与课程教学内容相辅相成，例如环境污染与监测这门课上完后，为了让学生对相关理论能够有更直观的了解，可以组织学生去污水处理站参观教学，通过参观见习使学生更加直观地了解并掌握生活污水、工业废水的检测手段及处理方法，培养学生的环境意识。

专业实习又称业务实习，是学生掌握较多专业知识后开展的一种实践活动。专业实习有助于学生将专业理论知识与生产实践相结合，有助于培养学生理论联系实际的能力，并提高其分析问题、解决问题的能力。专业实习一般安排在大三下学期进行，此阶段学生已完成全部专业基础课和大部分专业核心课的学习，具备较扎实的专业能力，此时让学生到专业一线单位去实习，不仅能够将学校所学知识学以致用，而且能够亲身体验了解本专业的实际情况。例如化学类专业实习可以考虑利用暑期时间，安排学生到化工厂实践锻炼。从而让学生实地了解化学品生产过程、安全注意事项和环境污染与治理等。

毕业设计是在教师的指导下，学生就选定的课题开展调研、设计、实验、计算、总结，最终提交毕业论文的科研活动。毕业设计是对学生大学四年所学知识的综合考量，是真正意义上锻炼学生运用所学知识，解决实际问题的能力。

毕业实习是为了让学生毕业后能够更好地适应岗位工作，通常在毕业前1～2个月，安排学生到相应的或类似的工作岗位上实习锻炼，熟悉岗位工作实际情况。相比于专业实习，毕业实习针对性更强，不仅要求学生具备较强的专业素养，更要求学生做好步入社会的思想准备和能力准备。

参观见习、专业实习、毕业设计和毕业实习只是实践教学的四种形式，各院校可以根据自己的实际情况建立与之相适应的实践教学体系。然后通过将三层次的实验教学与多元化的实践教学相结合，从而完成实验、实践一体化教学体系的构建[2]（图1）。

三  建立实验、实践课程一体化条件下的多元化考核机制

实验课程传统的考核方式主要由实验报告成绩和考试成绩两部分组成。实验报告有着固定的格式，包括实验目的、实验原理、实验步骤、数据记录和实验结论等，这很容易造成实验报告的千篇一律，也很容易导致学员把精力都放在实验报告的撰写上，为了得到正确的实验现象和实验结论，有的甚至编造数据，这与实验教学的目的背道而驰。化学实验课考试一般由笔试成绩和操作成绩组成，笔试主要考察学生对实验原理、实验步骤和注意事项等的掌握情况，而操作则是教师根据学生在期末考试实验操作过程中的表现进行打分。由于期末考试时间有限，不可能对所有实验项目进行考核，只能选择单一项目。故实验操作考试无法很好地考核学生是否已经掌握了实验课程的所有知识点。同样笔试成绩也只是对学生掌握实验理论知识点的考核，无法考核、衡量学生的动手实验能力。因此，建立一套合理的实验课考核机制尤为重要。