工程教育认证下化工综合实验平台的建设与实践

21世纪以来,随着经济全球化与跨国公司的深入发展,跨国工程项目也愈来愈多。需要越来越多的国际工程师参与国际工程项目进行国际间的合作。工程教育的人才培养必须同时面向国际与工程实际,这是包括发达国家在内的高等工业教育和工业发展的经验。我国的工程教育在与产业结合、与企业紧密联系合作方面存在不足,对我国工业和工程教育的发展都造成了不利的影响。为满足工程生产对高层次应用型人才的需求以适应社会的变化和发展,提高学生工程实践能力、创新能力及解决实际工程问题的能力。针对应用化学、环境工程等专业的由自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的技术课化工原理、环境工程原理等课程实践环节存在的问题。修订培养方案,提高实践性教学环节比重、加强工程实验平台的建设等,以培养学生的实践能力和创新能力,满足新时期应用型人才培养的需求并为工程专业的认证奠定一定的基础。
1、化学工程综合实验平台建设的必要性
目前,随着高等院校扩招及本科教育学时的压缩,化工类课程实验实践教学存在学生多,实验仪器、设备少,实验学时压缩的局面。但学生的动手能力、实践能力、解决问题的能力、创新能力不仅不能降低,而且还要拔高。即是说:人才培养质量要提高。而实践环节是培养学生核心能力的重要组成部分。英国科学家培根曾说:“没有实验,便没有科学”。同时外界社会,特别是工业界与实业主体,对实习学生一直不能提供较充分的岗位,因此我校对化工及环境工程等专业的实验室进行升级改造、建设,以满足应用型人才培养的需要。
2、化工原理实验室(环境工程原理实验室)的建设
化工原理实验室于2008年7月从开元校区搬入王城校区,从设备的拆卸、运输到安装完毕,前后历时三个月。由于时间仓促、实验场地的限制,化工原理实验室与水处理实验室共用一个108m2的房间,由于设备老化损坏等。实验设备台套数少,虽然已将一个班的学生分成6、7组,学生的动手机会仍然不多,甚至有的实验因设备损坏只能做仿真实验。鉴于此学院高度重视实验室的建设,整合、优化、扩大实验室面积,将化工原理实验室搬迁到环化楼,增加实验设备的台套数、增补新的实验项目并购置新的实验设备。2017年10月学院完成了化工原理实验室的搬迁、重建工作。形成了整体化、一体化的格局与管理模式。极大地改善了实验的环境与条件。实验条件改善后,一套设备,4人一组共同进行操作,每位学生都需要负责实验当中的一部分且需相互协调配合、认真细心操作,才能获得一组有效的实验数据。每位学生都有动手锻炼的机会,提高了学生的动手能力及学习的积极性。并能就实验当中发现的问题,进行积极思考、讨论,提出解决实际工程问题的方法。
3、化工实训平台的建设与实践
多年来化工教学中,经常有学生要求,希望能到化工厂、环境工程及环保设备公司等单位进行实习。但因化工、环工等生产过程常具有危险性且生产过程复杂、连续性程度高。企业出于安全等方面的考虑,不欢迎甚至拒绝学生到单位进行实习。为了实现学生置身于真实的生产环境中,学院经过一年的认真调研、积极筹备及建设。化工实训平台于2018年建成。
化工实训设备系统包括:管路的安装和拆卸实训、乙醇-水的精馏实训、乙酸乙酯的生产和提纯实训、精细化学品(洗涤剂)的生产及天然产物(花椒油)的提取实训等。学生在实训操作平台上,仿若进入生产现场,急切的想了解实际生产,带着渴望进行生产设备的操作,进入主动学习的良性循环中,理论与实际生产的结合,提高了动手操作能力及学习力,也提高了创新能力及解决工程问题的能力。如:乙醇-水精馏实训操作平台,由于厂家安装时的疏忽,将精馏塔塔釜与重组分产品罐的连接管路安装的高于釜内液位,在进行连续精馏操作时,重组分产品不能引入产品罐,无法进行连续生产。反复与厂家沟通,因改装较困难,厂家一直未能解决。学生们在进行实际操作时,老师就地取材,将精馏操作设备当作安装失败的例子,教育学生搞工程一定要考虑周全、反复核验、慎之又慎、精益求精。
同时,要求学生提出解决问题的方法。同学们经过深入的分析思考、讨论、验证,提出了两种可行的方案。其中一种方案尤其值得肯定。16级学生苗志强等进行详细观察、研究了实训平台全部的管路系统,发现重组分产品罐通过管道与一台真空泵相连,提出将产品罐抽真空(根据精馏时的操作参数等,确定产品罐的真空度),重组分产品以一定的速率流入产品罐,精馏生产得以连续稳定地进行。学生的动手能力、解决实际工程问题的能力及创新能力都有了极大的提高。实训平台也为学生从实验顺利过渡到生产实习提供了强有力的训练保障和技术支撑。
4、化工类专业生产实习基地(平台)的建设
对学生而言,工程教育认证的目的是工程学位(学历)和工程师资格得到国际认可,可以参与国际项目、参与跨国团队工作等。其最终目的仍是提高学生分析、解决复杂工程问题的能力,而工程生产现场才真正能使学生得到更为实实在在的锻炼,发生质的飞跃。工程生产现场也是培养应用型人才的重要场所,因此实习基地的开发和建设尤为重要。学校必须与化工、环工等企业建立长期稳定的合作关系,使之成为学校的校外实习基地。几年来,学院在实习基地建设方面做了大量的工作,也取得了一定的成效。譬如:洛阳市瀍河污水处理厂、洛阳石化工程公司炼制厂、洛阳环保工程公司、河南科学院科高辐射化工科技有限公司等等。同学们在实习过程中,从生产配料、生产工艺到设备的操作、运行以及管路的布置等,都一一认真学习,将所学理论与生产实际进行比较,发现有相符也有不相符的地方。对于不符合的地方,同学们询问师傅再经查资料、讨论、思考,找到答案并彻底理解,做到融会贯通。就是在这样一点一滴的积累中,同学们学习兴趣愈浓,分析问题解决工程问题的能力及创新能力越来越强,提高了学生的就业竞争力。学生实习过程中提出的问题反过来促使企业的师傅、员工进行更深入的思考,技术水平也日趋完善。使学院与企业之间的联系更加紧密,企业在学生实习的过程中,通过观察、了解学生,也为企业物色到了较满意的员工,实现了学生就业、企业用人的良性循环。
5、结语
化学工程实验、实训、实习平台的建设,构成了完整的循序渐进递进层次的实践教学体系。保证了学生可以获得系统实验技能及工程实践的训练。学生通过实验练就扎实的基本实验技能,通过综合实训提高实践动手能力,通过生产实习提高解决实际复杂工程问题的能力及创新能力。为应用型人才的培养及工程专业的认证提供了有力的保障。同时,也为教师的实验教学、科研工作提供了有利的条件。如新冠肺炎疫情期间,学院教师利用精细化学品实训平台,经过反复调试配方,成功生产了符合要求的消毒杀菌洗手液,供全校各单位使用,为打赢疫情防控保卫战做出了一定的贡献。