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发布时间:2014年10月01日 11:01    作者:    来源:     点击率:

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国家级实验教学示范中心

申请书

学  校 名  称:    中北大学    

学 校 主 管 部 门: 山西省教育厅

中心名称: 化工综合实验教学中心 

中  心  负  责  人:   刘有智   

中心网址:http://jpkc.nuc.edu.cn/hgsy

学校管理部门电话: 0351-3922066

申  报  日  期:   2014年10月 

中华人民共和国教育部高教司制

 

1.基本情况

实验教学中心名称

化工综合实验教学中心

管理部门

山西省教育厅

中心主任

姓名

刘有智

性别

年龄

56

专业技术职务

教授/博导

学位

博士

手机号码

13603518939

主要职责

1.组织制订中心的发展规划及年度实施计划;

2.组织中心实验教学研究和改革;

3.组织制订中心的规章制度;

4.组织中心师资队伍建设与兼职教师的聘任与考核。

工作经历

1982.7至今中北大学工作,其中1988年和1995年分获中北大学硕士学位、中科院煤化所博士学位。历任教研室主任、化工系主任、副校长、校长,教育部高等学校化工类专业教指委委员,全国化工过程强化技术指导委员会主任。

教研科研主要成果(科研成果限填5项)

承担国家、省级教改项目3项,获山西省教学成果二等奖2项。何梁何利基金“科学与技术创新奖”获得者,获国家科技进步二等奖1项,省部级科技进步奖9项,发表学术论文300余篇,其中50余篇被SCI、EI等收录;授权国家发明专利30余项,出版著作2部,教材1部。

教研科研主要成果有:

[1]获奖:第一,化工应用型人才培养模式探索与实践,山西省教学成果二等奖,2011

[2]教材:刘有智编.《化学反应工程》. 兵器工业出版社,2000

[3]获奖:第一,化工废气超重力净化技术的研发与工业应用,国家科学技术进步二等奖,2011

[4]获奖:第一,旋转填料床多相反应制备超细憎水氢氧化铝,山西省科学技术进步一等奖,2006

[5]获奖:第一,硝酸磷肥生产节能减排关键技术开发与工业应用,山西省科技发明二等奖,2013

[6]专著:刘有智著. 超重力化工过程与技术,国防工业出版社,2009

[7]行业标准:第一,超重力装置,JB/T 11244,工业和信息化部,2012

中心人员基本情况

正高级

副高级

中级

其它

博士

硕士

学士

其它

总人数

平均 年龄

人数

14

26

11

3

36

10

4

4

54

42

占总人数比例

25.9

48.1

20.4

5.6

66.6

18.6

7.4

7.4

中心成员简表

序号姓 名年龄学位专业技术职务承担教学/管理任务备注1刘有智56博士教授指导超重力化工实验/中心主任 2曹端林51博士教授指导精细化工实验/常务副主任 3李同川51学士高级工程师指导化工原理实验/副主任 4杜拴丽44博士副教授指导高分子实验/副主任 化工基础实验平台5李 裕40博士副教授指导化工原理实验/实验室负责人 6张立新41博士副教授指导化工原理实验 7申红艳32硕士讲师指导化工原理实验 8霍 红46硕士高级实验师指导化工原理实验、实验设备维护 9王香梅46博士教授指导高分子实验 10谢 龙38博士副教授指导高分子实验、实验设备维护 11袁志国37博士副教授指导化工模拟仿真实验/实验室负责人 12陈丽珍50硕士高级工程师指导化工模拟与仿真实验 13马忠平43硕士工程师指导化工实训实验/实验室负责人 14王 苏53-工程师实验准备及设备维护 化工工艺实验平台15胡志勇43博士副教授指导精细化工实验/实验室负责人 16朱海林32博士讲师指导精细化工实验、实验设备维护 17马文兵37博士讲师指导精细化工实验、实验设备维护 18程 原50硕士教授指导高分子化工实验/学科部主任、实验室负责人 19汪存东37博士副教授指导高分子化工实验 20杨朝明38硕士副教授指导高分子化工实验 21赵云芳36博士高级工程师指导高分子化工实验、实验设备维护 22崔建兰47博士教授指导制药化工实验/实验室负责人 23高保娇64学士教授指导制药化工实验 24王蕊欣33博士副教授指导制药化工实验

25门吉英33博士讲师指导制化工实验、实验设备维护 26张志军44博士教授指导生物化工实验/实验室负责人 27郭建峰39博士副教授指导生物化工实验 28杨 静35博士副教授指导生物化工实验 29王海宾38硕士副教授指导生物化工实验 30梁小红50学士讲师指导生物化工实验、实验设备维护 31王 芳37博士讲师指导生物化工实验、实验设备维护 32曹 雄46博士教授指导化工安全实验/学科部主任、实验室负责人 33赵海霞37博士副教授指导化工安全实验 34尉存娟36博士讲师指导化工安全实验 35王海芳46博士副教授指导污染物控制实验/学科部主任、实验室负责人 36晋日亚45博士教授指导污染物控制实验 37赵光明41硕士副教授指导污染物控制实验 38杨晓汾52硕士高级实验师指导污染物控制实验 39卢 静29博士讲师指导污染物控制实验 40齐 心53-高级工易制毒品化学品管理员 化工特色平台41祁贵生40博士教授指导超重力化工实验/实验室负责人 42焦纬洲33博士副教授指导超重力化工实验、化工原理实验 43张巧玲49博士高级工程师指导超重力化工实验 44罗 莹38博士讲师指导超重力化工实验、化工原理实验 45王建伟56-技师超重力化工实验设备维护 46安崇伟34博士副教授指导火炸药化工实验/实验室负责人 47马忠亮45博士教授指导火炸药化工实验 48刘玉存54博士教授指导火炸药化工实验 49张树海45博士教授指导火炸药化工实验 50常双君46博士教授指导火炸药化工实验/学科部主任 51王建华 38博士副教授指导火炸药化工实验

52牛卫平50学士高级工程师指导火炸药化工实验、实验设备维护 53刘登程52学士高级工程师指导火炸药化工实验、实验设备维护 54刘幼平51-高级技师火炸药化工实验设备维护

近三年来中心人员教研主要成果

中心承担国家级、省级、校级教改项目23项,出版教材9部,发表教改论文20余篇,获省级教学成果奖3项。

主要代表性教学成果如下:

序号项目名称获奖年 获奖类别、等级完成人员1.化工应用型人才培养模式探索与实践2011山西省普通高等学校教学成果二等奖刘有智等2特种能源技术与工程专业实践教学改革的研究与实践2012山西省教学成果二等奖张树海等3中青年教师基本功竞赛2012山西省中青年教师教学基本功竞赛三等奖袁志国4特种能源技术与工程专业2012国家卓越工程师培养专业张树海等5化学工程与工艺专业毕业设计内容与深度规定暨指导教程2012中北大学教学成果二等奖曹端林等6高分子化学2013中北大学精品资源共享课杜拴丽等7高分子物理2013中北大学精品资源共享课王香梅等8化工原理2013中北大学精品资源共享课李裕等9《化工设备机械基础》课件2011全国课件大赛优秀奖杨朝明10《大气污染控制工程》课件2011全国课件大赛优秀奖赵光明近三年代表性教改论文:

[1]焦纬洲, 刘有智, 袁志国. 基于工程实践教学能力培养的化工原理实验教学模式的研究与探讨.实验技术与管理. 2014,(3):166-168

[2]王建华等. 特种能源技术与工程专业卓越工程师培养实践教学体系构建. 化工高等教育. 2014,3:14-17

[3]张巧玲等.化工工艺学课堂教学与实践环节的教学改革.化工高等教育. 2013,30(4):24-27

[4]陈丽珍.《化工专业毕业设计内容及深度规定》的研究与实践. 化工高等教育. 2012,29(1):40-43

[5]王海宾.地方院校开展创业教育的必要性和运行保障措施. 山西高等学校社会科学学报. 2012,24(6):114-116

[6]陈丽珍.《化工专业毕业设计指导教程》的研究与实践. 广州化工. 2012,40(2):140-141

[7]焦纬洲, 刘有智, 栗秀萍等. 化学工程与工艺专业应用型人才培养模式的研究与实践. 化工高等教育. 2014,2:23-26

[8]袁志国, 刘有智等. 化工原理实验开放式教学探索与实践. 广东化工. 2011,38(3): 207-208

[9]杨静等. 关于创新创业教育中创新创业课题的思考. 广东化工. 2013,40(3): 169-170

[10]陈丽珍. 基于行业需求的化学工程与工艺专业人才培养模式.广东化工. 2014, 41(12):207-208

近三年来中心人员科研主要成果(限填15项)

中心科研获奖6项,获发明专利55项,发表学术论文400余篇,其中SCI收录143篇,EI收录60篇。

科研主要成果有:

[1]刘有智,祁贵生,焦纬洲等.“化工废气超重力净化技术的研发与工业应用”获国家科学技术进步二等奖, 2011

[2]刘有智,袁志国,李裕等.“超重力法脱除聚合物中挥发分的研究”获山西省科技进步二等奖, 2012

[3]刘玉存等.“先进火工品*****关键技术”获国防科学进步一等奖,2011

[4]马忠平等.“前段共聚酰胺6/11工程塑料开发及其应用”获山西省科技进步三等奖, 2011

[5]刘有智,焦纬洲,祁贵生等.“硝酸磷肥生产节能减排关键技术开发与工业应用”获山西省科技发明二等奖, 2013

[6]胡志勇等.“Gemini表面活性剂的绿色合成新工艺及应用”获山西省教育厅技术发明奖二等奖, 2013

[7]门吉英,高保娇,王蕊欣,陈建军. 一种高密度岩石粉状乳化炸药及其制备方法. 2013.3, 中国ZL201210025085.

[8]刘有智,焦纬洲,祁贵生,袁志国等. 一种连续制备乳化石蜡的工艺及装置. 2013.1, 中国ZL 201110256814.8

[9]晋日亚,郭增富. 一元包装反应型二氧化氯片剂及其制备方法. 2013.5, 中国 ZL201110210755.0

[10]胡志勇,郭建峰,朱海林等. 一种三聚阴离子表面活性剂. 2011.12, 中国ZL200910075095.2

[11]王蕊欣,高保娇,李延斌等. 一种固载化双齿席夫碱型氧钒配合物催化剂的制备及其应用方法. 2013.7, 中国 ZL201210018694.2

[12]郭建峰,胡志勇,霍剑等. 一种饲料添加剂及其生产方法. 2013.6, 中国ZL201110307169.8

[13]常双君,刘玉存,刘登程. 一种在RDX表面原位生成含能钝感剂的包覆方法. 2012.1, 中国 ZL201010542847.4

[14]张立新等. 软磁镍锌铁氧体纳米材料的制备方法. 2012.1, 中国 ZL2009 1 0075733.0

[15]程原,张巧玲,张丽娟. 一种醚化改性聚乙烯醇的合成方法. 2011.3, 中国 ZL 200710185244.1

教学体系、教学方法和教学成果

中北大学是一所由山西省政府与国防科技工业局共建、山西省政府管理的多科性教学研究型大学。其前身是1941年创办的我党我军第一所兵工学校——太行工业学校,历经太原机械学院、华北工学院,2004年6月更名为中北大学。学校占地2768亩,教学科研仪器设备总值3.22亿元,拥有完善的教学和公共服务设施。学校面向全国31个省、市、自治区招生。现有博士后流动站4个,博士学位授权一级学科5个,硕士学位授权一级学科20个,本科专业73个。

1953年,学校创办了炸药与发射药制造专业,建成了化工原理实验室和火药实验室、炸药实验室。经过60多年的发展与积淀,以火炸药化工为基础,先后创办了火药、炸药、化工原理、化学工程、高分子、精细化工、高分子材料、复合材料、环境工程、应用化学、火工技术、超重力化工等22个实验室。2006年学校院系调整,依据学科特点及发展历史,以化学工程与技术、兵器科学与技术两个博士学位授权一级学科为依托,将化工原理实验室、高分子实验室及各专业实验室的化工部分整合成了由化工基础、化工工艺和特色化工3个平台构成的化工综合实验教学中心(以下简称“中心”),下设化工原理、高分子、精细化工、生物化工、污染物控制、超重力化工、火炸药化工等12个实验室,现为山西省实验教学示范中心。中心服务于我校化工与环境、材料科学与工程等5个学院的11个本科专业,共开有19门实验课程,实验项目数154个,每年实验学生人数3500余人,年实验人时数168900。

经过几十年实验教学的不断改革、发展与积淀,中心逐渐形成了“学生为本,立足工程、协同企业、跟踪科技”的培养学生实践能力和创新精神为核心的实验教学理念和“三统一、三阶段、三层次、开放式”的组织教学模式,构建了以化工基础、化工工艺、特色化工“三平台”为主线的实验教学体系和独特的实验教学方法,结合学生在不同阶段成长的需求组织实验教学内容,如化工原理、高分子、化工模拟仿真等化工基础实验立足基本技能掌握,注重规范养成;精细化工、高分子化工、制药化工、生物化工、污染物控制等化工工艺实验注重综合性、设计性、创新性实验项目,培养学生分析和解决问题的能力;超重力化工、火炸药化工和实训等特色实验,提升学生的综合素质。如通过超重力化工实验开阔思路,研讨新兴化工技术,培养创新意识和能力;通过火炸药化工实验,拓展化工专业领域,培养高素质技能型国防专业人才;通过实训实验,使学生得到从原料到产品多个单元操作的工程化训练。中心教学体系、构成及服务对象如图1所示。

图1 中心教学体系、构成及服务对象

1.创新实验教学理念,构建立体化实验课程体系

实验中心坚持“学生为本,立足工程、协同企业、跟踪科技”的实验教学理念,按照“三统一、三阶段、三层次、开放式”的组织模式,构建了以化工基础、化工工艺和特色化工为主线的实验教学体系,营造了重视实践教学、实践与理论教学协同培养高素质创新人才的良好氛围。

“三统一”:中心实验课统一规划、统一管理、统一安排,打破传统学科及专业的分工,实现学科交叉融合。例如:(1)化工原理实验室结合5个学院11个专业的培养需求,开设了18个实验项目(共72学时),实验室负责人根据教师擅长的研究领域确定实验项目的主讲教师,并与专业负责人、项目主讲教师根据不同专业的培养要求共同组织讨论确定必做项目和选做项目以及学时数,制定教学计划。(2)高分子化工实验室整合了原来的高分子化工专业实验、高分子材料和复合材料等专业的部分课内实验项目,并更新实验内容,增设实验项目,由实验室负责人统一安排实验教学和实验准备工作,既提高了实验室硬件资源的利用率,也加强了实验教学运行管理,有效地促进了教学质量的提高。“三统一”打破了实验项目重复建设,实验室各自为政、资源浪费的局面,为实验室全面开放、资源共享和科学管理创造了条件。

“三阶段”:基础阶段(化工单元操作、化工模拟仿真、高分子合成等化工基础平台)、提高阶段(精细化工、高分子化工、制药化工、生物化工、污染物控制、化工安全等实验室的化工工艺平台)、创新阶段(超重力化工、火炸药化工、化工实训等特色化工平台)。

基础阶段以验证性、综合性实验为主,主要加深学生对相关理论和实验方法的理解,重点培养学生熟悉实验规程、理解实验步骤、观察实验现象、分析实验本质及完成实验操作的素养和能力,如化工单元操作中的“精馏实验”、“流体流动综合实验”、“洞道干燥及计算机控制与数据采集实验”、“离心泵特性曲线模拟仿真”等实验,主要加深学生对化工原理的基本理论和规律的理解,培养实验能力,启发学生的创新思维。在流体流动综合实验中,让学生巩固离心泵、流量计等工作原理,掌握其操作规程,通过流量计校正、测定泵的特性曲线、直管与局部阻力,确定摩擦系数与雷诺准数之间的关系。

提高阶段以各个化工工艺综合实验为主,包括精细化工、高分子化工、制药化工、生物化工、化工安全、污染物控制等实验室,实验包括“奥克托今的合成”、“聚醋酸乙烯酯及其下游产品的合成”、“直接硝化法制备RDX”、“天然活性物提取”、“烟气发生与净化系统运行”、“可燃气体粉尘爆炸特性测试”等实验项目。本阶段注重开发综合性、设计性、创新性实验项目;如聚醋酸乙烯酯及其下游产品的制备实验,从单体出发,经不同工艺路线合成出系列化工产品并进行相应的表征与性能测试,注重学生工程设计、独立思考以及分析和解决实际问题的能力培养。

特色化工平台主要以“产学研”成果转化为综合创新型实验项目,主要是启迪创新思维、开发创新潜能、培养创新能力和工程能力。将教师科研成果和工程化实例转化为实验项目,尽早让学生接触学科前沿技术与发展动态,感受科研为社会的发展所做的贡献,激发学生的科研热情。近1300万元的实验教学设备来自结题科研项目,15个研究成果转化成教学实验项目,如火炸药化工中的超临界流体微粒化实验完成了含能材料微细化、包覆改性和分离纯化,实现火炸药制备的绿色化;超重力化工实验涉及化工原理、化工传递、分离技术、反应工程等课程,培养学生综合运用知识和创新意识的能力,开阔学生思路、了解新兴化工技术,通过测定超重力传质系数,比传统技术提高1~2个数量级,让学生切实感受誉称“化学工业中的晶体管”-超重力过程强化的深刻内涵;依托化工特色学科,将科研中试和生产装置建成化学反应与分离过程的校内工程实训基地,成为工厂实习的良好补充,着重培养学生科研和技术开发的创新思维和工程能力。如“向日葵盘果胶生产技术”曾获山西省科技进步二等奖,将其转化为中试实训平台,使学生从向日葵盘等原料的洗涤、粉碎、萃取、过滤、纯化、干燥等单元过程得到完整的工程化训练。

“三层次”:验证性、综合设计性、创新性。验证性实验,按教学专题设置实验项目和安排教学内容,实验学时较短,强调基础知识理解和能力训练、规范化训练,统一安排,分组完成;综合设计性实验项目强调综合能力及综合素质的提高,实验项目综合较多的知识点,实验学时较大,统一安排,单独完成;创新实验主要是结合教师科学研究、大学生各类竞赛,利用中心的实验条件,由学生自主完成一些实验课题。

“开放式”:为了培养学生自主创新和研发的能力,中心大部分实验室实行开放式管理。主要体现在以下方面:(1)实验课程中设置一定数量的选做项目,由中心准备好实验基本条件,让学生根据自己的兴趣爱好自主选择,自主思考完成实验设计,写出实验方案和实验步骤,经教师审查批准后在规定的时间段内自己择时完成,强化了学生的自主学习能力和创新意识。(2)中心为本科生创新创业训练提供开放式平台,学生立项后向实验室提交使用申请,经实验室负责人批准后可以利用中心的平台完成相关实验。同时,中心还配备教师对实验过程进行指导。(3)实验中心还面向社会进行全方位开放,为有需求的院校、单位提供实验和条件支持。迄今为止,有太原科技大学、太原工业学院等高校的学生来中心进行实验;并为北京理工大学、南京理工大学、太原工业学院、山西省警校等高校的学生提供实验条件,获得了良好的评价;与国营805厂、245厂、阳煤化工等10多家企业建立了校企联合实验室和基地;为兵器213所、航天科工集团、国营805厂、晋煤集团、山西铝业集团等30余家国家大型企业提供技术和技能培训。

2.建设优秀实验课程,提升课程整体水平

中心鼓励教师进行教学研究与改革,探索实验教学模式、方法和手段。教师结合理论教学、科学研究和工程化应用成果,不断改革和更新实验内容及实验装置,提升了实验教学水平,促进了相应课程的建设和发展,进而成就了专业优质教学资源的建设。近年来,中心在实验教学、理论教学及专业建设中做出了较大的贡献。主要有:

1)整合资源,加强实验室建设,建设示范实验中心

2006年,学校院系调整,原化学工程系和安全工程系合并成立化工与环境学院。将原来的化工基础实验教学中心(化工原理实验室和高分子实验室)、化学工程与工艺、环境工程、特种能源技术与工程、生物工程、制药工程、安全工程、超重力化工、火炸药等22个实验室的部分内容进行重新整合,构建了以化工基础、化工工艺和特色化工3个平台为主线的化工综合实验教学中心(下设12个化工特色鲜明的实验室)。中心的成立整合了原来分散在各实验室的仪器、设备资源,由中心统一协调使用,理顺了各实验室之间的关系,提高了设备的利用率。经费投入更加集中,购置的仪器设备更有针对性。2009年,中心的“化工基础实验中心”评为中北大学实验教学示范中心。2013年,化工综合实验教学中心获批山西省实验教学示范中心。

2)根据专业需求,精心修订实验大纲,独立开设实验课程

根据专业需求,实验中心精心修订了实验教学大纲,在有限的学时数内,优化实验项目,开设了19门独立实验课程,服务于11个本科专业。

化工基础平台的化工原理实验室开设了面向化学工程与工艺专业、制药工程等专业的48学时化工原理实验课,面向环境工程、应用化学、特种能源技术与工程、生物工程等专业的32学时化工原理实验课,面向过程装备与控制工程和能源工程等专业的16学时化工原理实验课。高分子实验室开设了面向高分子材料与工程、复合材料与工程专业的40学时的高分子实验课,面向化学工程与工艺专业的40学时(化工实验班)、24学时的高分子化学实验课和面向特种能源技术与工程的24学时高分子物理实验。化工工艺平台和特色化工平台下的实验室分别开设了制药化工实验(64学时)、精细化工实验(32学时)、高分子化工实验(24学时)、火炸药化工实验(64学时)、化工仪表与控制实验(16学时)、化工安全实验(24学时)、生物分离工程实验(24学时)、生物化学实验技术(32学时)、基因工程实验(16学时)、污染物控制实验(32学时)、发酵实验(32学时)、环境化工实验(32学时)、超重力化工过程强化实验(24学时)、火工品技术与性能测试实验(32学时)等。

3)服务专业,建设品牌专业

中心积极服务于专业建设,根据专业特点开设相关的实验课程。在实验教学体系上体现专业特色,为面向的专业提供了实践教学的有力支撑,取得显著成效。

“化学工程与工艺”专业2005年被评为山西省品牌专业;

“特种能源技术与工程”专业2007年被评为山西省品牌专业;2009年被批准为国家第一类特色专业建设点;2011年成为国家卓越工程师建设点;

“高分子材料与工程”专业2012年评为山西省特色专业;

“环境工程”专业2004年被评为中北大学品牌专业,2012年评为中北大学特色专业;

“生物工程”专业2011年评为中北大学特色专业。

4)课程建设

《高分子化学》2007年省精品课程,2013年中北大学精品资源共享课;

《化工原理》2009年中北大学精品课程,2013年中北大学精品资源共享课;

《高分子物理》2010年校精品课程,2013年中北大学精品资源共享课;

《化工环境科学技术》2007年中北大学优秀课程。

3.“学生为本,全面改革实验教学模式、方法与手段

1)实验教学五结合模式

为了贯彻落实“学生为本,立足工程、协同企业、跟踪科技”的实验教学理念,中心重视学生的“个性化发展”,全面开放实验室,建立了以学生为中心的开放式、自主式、合作式、研究式的教学机制。即:学生针对“三层次”实验项目,采用不同形式的分组(验证性实验,1人一组,独立操作;综合性和设计性(研究性)实验,学生自主组队,3~4人一组),强调自主设计实验和训练研究式思维。在教学过程中逐渐形成了“五结合”模式,即:实验教学与理论教学结合,使学生的知识体系融合贯通;实验教学与创新活动结合,学以致用,启迪创新思维、开发培养创新能力;实验教学与化工技能大赛结合,通过化工知识和技能的竞赛活动,激发学生的学习兴趣。实验教学与科学研究结合,共享资源,实现科研真正为教学服务;实验教学与工程应用、社会实践结合,将工程应用和实践成果及时转化,使教学紧跟社会发展,培养切实有用的人才。例如:中心每年组织一次化工知识及技能大赛,还鼓励与指导学生参加全国化工设计大赛;中心还提供平台,支持本科生创新创业训练等。

2)实验教学方法多样化、自主化

中心实验教学工作面向5个学院11个专业开展,共开有19门实验课程,154个实验项目。同时,每年为6个专业近1000名学生的毕业论文提供实验条件。另外,本科生教学计划中除了有日常实验教学学分外,还有创新实验学分。因此,不能采用统一的教学方法和形式。针对不同的训练目标,中心采用了多样化、自主化的教学方法。具体体现在:

①培养基本能力的实验项目教学:采取“预习—检查—示范—操作—考评”的方法,强化基本操作、基本能力、基本素质的培养。化工基础实验室配有网络多媒体教学课件,如化工实验基础知识、实验基本操作、仪器设备操作示范等。要求学生预习并编写实验预习报告,实验课前辅导教师检查学生预习情况并现场提问,同时重点讲解和示范操作,针对性解答疑问,在实验过程中及时提示和纠正错误操作。

②综合性实验项目的教学:注重过程训练和创新能力培养,教学方案中增加了一些创新训练环节,让学生改变工艺过程参数,得到不同的实验结果,从而深刻理解和认识过程的本质,理解工艺参数对结果的影响规律,加强对过程的认识。

③工程应用性实验、开放性实验:部分采用“教师提出要求——学生合作完成——实验报告撰写——集体分析讨论”式教学,部分采用“提纲式”教学,学生按照提纲,查阅文献,设计实验步骤,经指导教师审阅后进行实验,并提交实验报告。

④对创新性实验(学生获得创新学分):学生自主选择参与到教师的科研活动中或自己选定创新性实验项目,经充分调研后提出实验方案及实验步骤,与指导教师讨论并获批准后进行实验,最后提交研究报告或小论文,并作项目研究报告与答辩,通过后可以取得创新学分。

3)实验教学手段信息化、现代化

中心坚持推进信息技术与实验教学深度融合,扩大网络平台在实验教学中的作用,建成资源丰富、管理方便的网络教学系统。学生可在实验中心网上预约开放实验项目和时间。在实验内容、空间、时间、人员、仪器设备等的高效利用和开放共享,实验教师通过培训提高应用信息技术的能力,中心在教学手段改革方面取得了一定成绩:

①建立了仿真实验室和虚拟实验室,购置了“化工原理实验仿真软件”和“化工实习仿真软件”,自主开发了“密闭爆发器模拟实验”软件等。将这些软件用于化工单元操作和化工工艺流程的实验教学,增强了学生对化工过程的内在规律及化工系统工程的理解,同时也弥补了因为安全不能顶岗实习而无法体验的毕业实习过程。

②建立网络课堂,强化预习环节。开发了“化工原理实验”网络课件(获第八届全国课件大赛二等奖),内容主要包括化工实验基础知识、实验基本操作、仪器设备操作示范等多媒体课件和录像等(http://hgjc.nuc.edu.cn),学生可以通过校园网预习基本操作和实验内容,检查预习效果。

③开放性实验,开发了网络预约系统,学生可以从实验项目和时间进行选择预约,满足学生根据兴趣、专业方向和就业方向选择的开放性实验。

④部分实验课程(如化工仪表及自动化等)采用了计算机数据采集和数据处理手段,使学生真正认识到现代信息技术与其它学科的融合渗透及促进作用。

4.提高综合设计性、研究创新性实验项目比例,优化实验教学内容

中心以基础性实验项目的更新及综合设计性实验项目的建设作为实验教学内容的改革重点,整合优化简单的验证性实验,增加化工强化技术方面的实验,结合我校超重力过程强化和火炸药的科研成果,鼓励教师积极将自己的科研成果转化为综合性、设计性实验项目,并引入实验教学过程中。建立校企联合实验室适应科技、工程和社会应用实践的变化和发展,满足人才培养需求。专业化的实验教学资源及仪器设备使用管理机制,保证了仪器设备运行维护保障充分、效益高以及环境、安全、环保符合国家规范。在实验中增加综合性、设计性实验项目,如化工原理实验中增加了陶瓷膜分离实验、有机膜选择性分离实验和超重力传质性能测试与优化实验等实验,火炸药化工实验增加了单基火药制备、推进剂比冲及特征速度测定等实验,提高了综合设计性实验的质量,开设的综合性和设计性实验项目104项,占总实验项目的67.2%。实验中心开设的部分综合设计性实验项目见表1。

表1 中心开设的部分综合性、设计性实验项目

序号名称实验层次实验学时1换热器传热系数的测定综合性42流体动力学综合实验综合性43填料塔中气相传质系数的测定综合性44筛板精馏塔实验综合性45离心泵及液位的仿真实验综合性46减压蒸馏装置计算机仿真综合性87聚苯乙烯的合成及其相对分子质量测定设计性88聚丙烯结晶试样的制备及结晶性能表征综合性89化工过程自动化基础综合实验综合性610超重力传质系数的测定综合性411超重力电解含酚废水实验综合性412黑索金的精制和熔点测定综合性213乳化炸药的制备实验设计性314推进剂比冲及特征速度测定综合性215火药超临界微粒化制备实验综合性416炸药5s爆发点测定综合性417炸药摩擦感度、撞击感度测定综合性418发光剂制备及性能测试实验综合性419水性涂料的制备及施工性能测设计性820天然活性物质的提取综合性521环氧树脂的制备、提纯及粘接性能测试设计性822重力沉降和旋风分离组合实验综合性523醋酸纤维薄膜电泳法分离血清蛋白综合性424无机陶瓷膜分离技术实验综合性425全混流反应器停留时间分布测定综合性526表面活性剂润湿性能及乳化能力测定综合性427黄连提取物的精制与分析综合性428水悬浮法制备造型粉实验综合性229阿司匹林的合成、制片及纯度分析设计性830超重力气相压降的研究设计性431烟气发生与净化系统运行实验综合性632燃煤烟气净化废水处理实验设计性633环境噪声监测设计性234高效液相色谱法测定维C银翘片中维生素C的含量综合性835淀粉酶活性测定综合性436表面活性剂的应用性能测定综合性437植物组织及愈伤组织诱导技术综合性438双水相萃取α-淀粉酶的分配平衡实验综合性439向日葵果胶的提取设计性840可燃气体、粉尘爆炸特性测试综合性4

5.量体裁衣,自编并出版实践教材

根据实验课程教学新体系和特色专业设置了相应的实验课程及实验内容,逐步完成实验教材、实验教学参考书或实验讲义的编写,已正式出版实践教材4部,讲义15部。

中心教师编写实验教材如下:

(1)李同川,袁志国等编. 化工原理实践指导. 北京:国防工业出版社. 2008.8

(2)张丽华,杜拴丽等编. 高分子实验. 北京:国防工业出版社. 2004.1

(3)梁小红编.生物化学过程工程学实践指导. 北京:科学出版社. 2009.4

(4)李同川编.化工原理课程设计. 北京:化学工业出版社. 2014.8

编写实验讲义如下:

(1)胡志勇等编.化学工程与工艺实验.2013

(2)陈丽珍等编.化工仪表与控制实验讲义.2012

(3)晋日亚等编.污染物控制实验指导.2012

(4)崔建兰等编.制药化工实验.2012

(5)李永祥等编.火炸药化工实验.2012

(6)袁志国等编.化工原理仿真实验.2011

(7)焦纬洲等编.超重力化工实验指导.2012

(8)汪存东等编.高分子物理实验.2012

(9)谢龙等编.高分子化学实验讲义.2013

(10)王芳编.发酵工程实验讲义.2012

(11)梁小红等编.生物技术实验指导.2011

(12)仪治本编.基因工程实验指导.2012

(13)王海芳等编.环境工程基础实验.2011

(14)梁小红等编.生物分离工程实验指导.2013

(15)常双君等编.火工品技术实验指导.2012

6.建立了以考核学生综合能力为主的实验考核方法

中心依照教育部有关实验教学示范中心建设标准及学校相关规定,评定成绩由实验预习、操作过程和实验报告三个阶段综合考核。其中,实验预习报告针对学生提前预习和设计实验方案、数据记录表格等方面考核;实验操作阶段结合现场提问考核学生实验动手能力,实验步骤、操作规范性、熟练程度,对实验现象和规律的发现以及现场掌控能力等;实验报告考核学生对实验结果与现象的分析、总结以及对相关知识的应用、实验过程出现的问题的分析与判断能力。总成绩由各实验项目成绩累积得出。实验类型不同,每个实验的考核评定指标所占比例不同,如表2所示。

表2 实验成绩评定表

基础实验综合性实验开放性、设计性实验预习25%查文献与预习30%实验方案35%过程与结果40%过程与结果35%过程与结果30%报告35%总结报告35%小论文和创新点35%

7.充分利用中心开放平台,鼓励学生参与科研,成果突出

中心为本科生创新创业提供丰富的资源。近三年,共支持了55个国家级、省级、校级本科生创新创业项目。项目来源有科研项目、企业难题、学生自拟等。 中心为项目提供实验场地、仪器装置等资源,并由中心教师指导项目完成。

中心在该项教学活动中取得了一定成果:

曹群(10040341班), 第八届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛, 晋化超重力有限责任公司, 国家挑战杯铜奖,2013年

李金龙(09040343班), 沃尔得生物有机肥有限公司, 国家挑战杯铜奖, 山西省挑战杯金奖, 2012年

崔佳莹(10040142班), 国家挑战杯铜奖, 山西省金奖, 2011年

童自强, 宋一博等(11040342班), 第八届“三井杯”全国大学生化工设计竞赛一等奖, 2014年

李冬雪等(11级化工实验班), 第八届“三井杯”全国大学生化工设计竞赛二等奖, 2014年

蒋思宇等(11040343班), 第八届“三井杯”全国大学生化工设计竞赛二等奖, 2014年

陈鹏, 李雲(10040341班)等. 第七届“三井杯”全国大学生化工设计竞赛二等奖,2013年

喻龙, 王蕊欣(指导教师), 雷鸣(09040442班)等. 两种高分子化辛卟啉络合物与特丁津相互作用的光谱性能研究. 发光学报, 2012, 33(12): 1373-1380.

Jiao Wei-zhou(焦纬洲,指导教师), Shao Fan; Wang Chao-ran(11级化工实验班) et al. Degradation of Wastewater Containing Nitrobenzene by High Gravity-Ultrasonic/ Ozonation/ Electrolysis Technology. China Petroleum Processing and Petrochemical Technology, 2012, 14(3): 96-101.(SCI)

发明专利:张立新(指导教师), 酒红芳, 孙益新, 韩兴威(07040341班),成欢(07040341班), 樊涛, 刘国德. 软磁镍锌铁氧体纳米材料的制备方法.ZL 2009 10075733.0 授权日:2012.01.11

Gao Baojiao(高保娇,指导教师), Wang Zhangbin(王占斌, 06040441班学生); Wang Lin. Chemical Structure and Catalytic Activity of Quaternary Onium Salt-Type Triphase Catalysts Based on CPS .Microspheres. Journal of Applied Polymer Science, 2012(SCI)

Li-xin Zhang(张立新,指导教师), Yi-xin Sun, Hong-fang Jiu, Xing-wei Han(韩兴威,07040341班学生), Tao Fan, Guo-de Liu. Bubble template synthesis of hollow CeO2microspheres through a solvothermal approach. Micro&Nano Letters, 2011,Vol.6,Iss.1. 22-25(SCI)

Li-xin Zhang(张立新,指导教师), Hong-fang Jiu, Yue-hua Fu, Yi-xin Sun, Peng Chen(陈鹏,10040341班学生), Yun Li(李雲,10040341班学生), Shan-shan

Ma(马珊珊,10030341班学生). Facile Synthesis and Lumine scence of GdPO4:Eu Hollow Microspheres by a Sacrificial Template Route. Materials Letters, 101: 47-50, 2013.6

陈鹏, 辛淑香(10040341班)Hollow and hollow core/shell CeO2/SiO2@CeO2spheres: synthesis, structure evolution and catalytic properties. Journal of alloys and compounds, 2013.10

教学简况

实验课程数

面向专业数

实验学生人数/年

实验人时数/年

19

11

3500

168900

信息化

建设

实验项目数

面向专业数

资源容量(GB)

年度访问总量

154

11

1.5

96000

教材建设

出版实验教材数量(种)

自编实验讲义数量(种)

实验教材获奖数量(种)

主编

参编

4

0

15

0

环境条件

实验用房使用面积(m2

设备台(套)数

设备总值(万元)

设备完好率

8600

984

5900

98%

仪器设备配置情况(主要设备的配置及更新情况,利用率。可列表)

近五年来投入的经费主要用于设备添置和更新。主要增设了化工计算机仿真室和配套的计算机过程控制与数据采集系统、特色实验仪器。现有主要仪器设备980余台套。仪器设备满足化工基础实验、化工仿真与模拟实验、专业实验、超重力化工特色实验、火炸药特色实验及创新实验的需求,设备利用率达到95%。

110万元以上的仪器设备

中心10万元以上的仪器设备97台套,价值近3500万元,见表3。

表3 10万元以上的仪器设备表

名 称规 格单价万元/台产 地向日葵果胶提取实验装置非标156自制超临界流体微粒制备系统SFP2242.0SEAREX公司超重力电解含酚废水实验装置非标14.5自制超重力吸收气体中二氧化碳非标11.5自制超重力气相压降测定系统非标13.8自制材料微观结构观测仪VHX-2000L59.7基恩士公司喷雾干燥机GPQ1517.8自制卧螺离心机LW17513.6自行设计组建陶瓷复合膜设备SJM-FHM-416.5自制凝胶渗透色谱C98II24.0美国绝热式火药爆热量热仪ABR-257.0中科集成科技有限公司同步热分析仪STA449F359.96美国火炸药爆发点测定仪ETT-V-2B12.9中科集成科技有限公司TOC测试仪ImmorOX21.2美国通用电器行车LD10T-13.4M16.8河南大方重型机器有限公司高速摄像机HOTSHOT51227.8日本NAC动态测试分析仪TST3406-32CH24.7四川成都时间间隔测定仪TMI320515.875四川成都高速摄影机HOTSHOTSC-51225.0nac Image Tec全自动显微接触角测量仪OCA2037.4德国Dataphysics傅立叶红外光谱仪WQF-510A16.5北分瑞利纹影仪Φ150mm20.0锦州航星气相色谱仪GC790019.5上海天美傅立叶变换红外光谱仪WQF-52021.5北京瑞利真空安定性试验仪YC-1C11.4西安近代化学研究所气体爆炸和冲击波传播三维软件AOTUREGAS48.5安世亚太科技有限公司超重力场下传质系数的测定装置非标18.05太原环保器材厂差示扫描量热仪DSC129.8瑞士梅特勒傅立叶红外光谱仪FTIR-760015.2天津港东化工自动化仪表实训平台THPHG-112.6浙江天煌化学动力学模拟软件MedeA VASP12.5北京宏剑公司计算机控制色谱实验装置MR-A-618.8津大北洋化工高效液相色谱P23019.0大连依利特超临界水氧化实验设备HXDK-01-A20.0石家庄祥环环境设备有限公司荧光分光光度仪F-250012.0日本日立微波有机合成仪Discover Benchmate20.0美国CEMHA超临界流体萃取装置非标12.0南通华安超临界流体微采粒度分析仪BI-90PLU.S27.44美国传爆药脉冲电子感度仪DP83-1型38.0四川绵阳转镜式高速扫描摄影机FJZ-25017.4国营二六七厂CFD流畅模拟计算系统V14.042.85美国ANYS高效液相色谱仪VltiMate23.8美国气相色谱仪GC790013.0美国傅里叶红外光谱仪Specturm Two14.0美国激光粒度仪BT-9014.5美国最低着火温度测试仪MITTA26.0美国爱迪塞恩流变仪R/S+CPS20.1美国爆发点测试仪ETT-V-219.84北京纳辰科技激光测速仪JGM-D 16016.6山西中仪光迅X射线衍射仪DX-270031.9丹东浩元爆炸压力火焰测试系统TST110313.1成都泰斯特数字示波器DPO7354C36.649美国经济型数控车床CY-K510n17.5云南CY集团有限公司液压式数控转塔冲床MP10-3069.9江苏扬力集团有限公司立式加工中心NBP-80048.8杭州友佳液压摆式剪板机QC12Y-12*320012.9江苏扬力集团有限公司气体爆炸模拟软件ANSYS14.048.8美国ANSYS公司双柱立式车床C5225E*16/1082.2齐重数控装备股份公司数显卧式铣镗床TX6111D37.3昆明机床股份有限公司铣床XK53K15.6南通科技投资股份公司高速运动分析仪非标189.9英国表面张力仪k10039.5克吕士Zate电位仪Zare Plus25.5布鲁克海文高压低温反应装置REA-41-1469053.0newport Seintific旋光仪RUDOLP鲁道夫18.95山西先锋科技研发有限公司高速成像辅助试验系统非标43.0太原矿冶润滑正立数字材料显微镜Axio LQB.A112.5德国卡尔蔡司傅里叶红外光谱仪spectrum100T32.0美国最小点火能量测试仪MIE III58.0美国爱迪赛恩公司高速相机CR5000*255.0OPTRONIS公司弹道试验平台非标27.8自制全自动物理吸附分析仪脱气系统ASP2020-M47.0美国麦克高温箱式炉LHT/04/16/C42109.388德国电弧法金属纳米粉制取设备非标31.75四平市高斯达纳米材料设备公司高低温电子万能试验机WSM-10KN13.5长春奇林仪器设备有限公司颗粒图像分析仪Q1000052.329德国新帕泰克行星球磨机PM40028.3德国RETSCH自动手动液压机片T-40.7529.35英国空气炮靶板与弹体回收系统非标31.0太原宇辉机械制造有限公司爆热控温测量系统研制非标20.0西安近代化学研究所QTP-81气体炮试验装置QTP-8121.0山西北方机械制造有限公司共挤机组HY40mm18.0无锡喷雾干燥器B-29033.5瑞士空气压缩机ZV-0.8/35033.8重庆气体压缩机厂LABMAX系统05DJTY-60497.2瑞士梅特勒公司差式扫描量热仪微热量仪DSC131C8069.3法国塞塔拉姆公司动态接触角测量仪DCAT2135.1德国胶化仪器有限公司冷场发射扫描电子显微镜S-4700200.1日本/日立傅立叶变换光谱仪Nicolet670028.3热电科技仪器有限公司连续挤出火药试验机SHY-2515.0锡东橡塑机械扫描探针显微镜NSPM680018.0中科傲纳薄层色谱扫描仪KH-300012.6上海科哲有限公司快速制备色谱SP1-B2C25.8美国BIOTAGE无机陶瓷膜生产线非标20.0自制激光粒度分析仪LS800型11.0珠海经济特区有限公司32通道时间间隔测定仪DTM-1032C13.0海通高新技术开发总公气体爆炸实验装置非标10.6自制合计3463.631

2)设备利用和更新情况

依据学校各专业的教学计划和教学大纲,中心开设了全部所需的教学实验;按照实验教学项目、内容的要求,配置了相应的仪器设备,数量充足,能够满足实验教学的需要。将分析检测设备、大型设备、精密设备相对集中,建成平台式、开放式的实验室,既满足本科实验教学的需要,又对教师开放,提高了仪器设备的使用效率;在学校各部门的支持下,设备更新率达到了5%;由于中心实验教师和专职实验技术人员的共同努力,仪器设备的完好率常年保持在95%以上。

3)自研自制设备

传统化工实验教学的通用仪器设备不能完全满足实验教学内容改革及军工特色实验的要求,同时,为了促进科研成果向实验教学项目的转化,提高实验室建设资金的利用率,改善实验教学效果,中心在学校支持下组织教师和技术人员开展设备的研制和改造,取得一定成绩,收到良好效果。例如,化工原理实验室自制的“风机性能测试装置”、“流体力学综合测试装置”;化学工程专业实验室设计研制的“超重力传质性能实验”、“超重力法电解含酚废水实验”、“陶瓷膜性能测试与研究平台”;化工仪表控制实验室设计开发订做了“化工仪表自动化实训平台”,该平台可进行仪表与控制方面的12个实验项目,可满足学生设计、创新研究需要。这些开发的实验项目在实验教学中发挥了重要作用。如图2所示。

           

           

图2 中心自研自制教学仪器设备

环境与安全(实验室用房,环境,安全、环保情况等)

中心具有一个安全、整洁、浓郁科学氛围和团结奋进的育人环境。正在朝着智能化、网络化建设的方向迈进。

中心的实验项目分布在思学楼、化学楼、光电楼,实验室总面积8600 m2,人均面积符合实验要求,房间高度大于3m,地面防滑、耐磨。实验室的水、电、气管路安装规范,走线布局合理、安全,照明、通风、湿度等经测试符合国家规范。实验台、柜、桌、椅无破损,符合规范标准;墙面、地面整洁,设备摆放整齐;室内噪声≤55dB(机械设备可低于70dB);有防火、防盗、防爆、防破坏基本设备和措施;实验中心的高压容器、易燃、易爆、剧毒品、特种有害物等物品均按国家有关规定合理存入,专人管理。

各实验室均设置了1~2名安全员,建立了安全检查制度,实验室及楼道放置了灭火器,节假日进行安全检查并记录,学校定期检查和举办安全教育讲座。各项管理制度上墙,学生进实验室前观看安全教育的视频录像,然后由指导教师再进行安全教育。

中心尽量避免和减少有大量废渣、废气和废液生成的实验内容;实验过程中产生的少量废液,已按规定进行了处理或集中送至相应处理厂处理;有机废溶液回收后交给专门机构再利用,符合环保要求。室内环境清洁、整齐、卫生。

运行与维护(实验室运行模式,维护维修等)

中心实行校、院、中心三级管理,实行岗位聘任制。由主任、副主任、专职和兼职实验教师、实验技术人员组成。中心实行主任负责制,主持教学实验中心的全面工作,负责制定实验中心建设目标和规划、建设经费(包括教学专项经费)申请以及建设过程的组织工作、队伍建设和工作人员的培训、实验教学过程的组织协调、实验教学资源的统筹调配、实验的教学改革等。仪器设备由中心规划购置和安排使用,中心开放运行,资源共享,为避免重复建设,大型仪器与实验室、工程中心、研究所(室)共享使用,提高资源的利用率。不仅面向学生进行课内外教学和开放,同时面向教师开放,部分实验教学资源还为社会开放,如为太原其他院校开设化工原理实验课、化工专业实验及技术服务等。

为充分利用资源,发挥实验室在学生创新精神和实践能力培养中的作用,学校制订了实验室开放的相关管理办法,鼓励实验中心在时间和内容上实行多种形式的开放。本中心实行了开放管理与教学,学生可在实验中心网页上预约开放实验项目和实验时间,在开放的时间段每天开放时间为12小时,实验项目和时间均可在一定范围内自由选择,并对全校其它专业同学开放,如热能专业、过控专业等。同时,面向大学生科技协会、大学生化工设计大赛和大学生科研训练计划等学生课外科技活动开放实验室。

学校除了提供正常实验教学经费外,设置教学专项经费,保障仪器设备更新及维修。每年向中心提供建设经费,支持实验项目的开发、实验教学改革和实验教师的学术交流以及学生创新实验项目的立项与研究。此外学校每年设置仪器维护维修专项经费,保障实验教学的顺利完成。

2.制度措施

2-1学校关于实验教学中心建设相关规划和措施

2-1.1学校实验教学中心建设的基本情况

中北大学现有实验教学中心21个,其中基础实验教学中心9个,专业实验中心11个,工程训练中心1个。现有教学科研仪器设备总值达3亿多元,可开设实验项目1929项,年实验人时数300多万人时。实验室使用总面积达43120平米。

1)适应学校发展形势,科学整合基础实验教学中心

2004年学校更名为中北大学,2006年初进行院系整合,将原来23个系整合成10个学院,当时基础实验室的管理模式和规模已不能适应学校新的发展形势。同年,学校着手对基础实验室进行整合。

整合主要分三种情况。一是将原来的一些学科相同或相近的基础实验室、实习基地和部分专业实验室整合为基础实验教学中心;二是将原来基础较好或学科独立性较强的基础实验室直接整合为基础实验教学中心;三是将原来一些影响面较大的基础课程的专业实验室升格为专业实验教学中心。

2)比照教师基础津贴,提高实验教学人员待遇

为了提高广大教职员工的待遇,2010年学校开始实行校内津贴。校内津贴分为基础津贴和业绩津贴两部分,其中基础津贴与职称相挂钩,只要完成相应职称的基本工作,即可拿到基础津贴。为了稳定实验教学队伍,提高广大实验教学人员的积极性,学校从全局考虑,坚持将实验教学人员和教师的基础津贴持平,即正高职称3.8万元/年,副高职称3.0万元/年,中级职称2.3万元/年,初级职称及以下1.8万元/年。

2-1.2学校国家级实验教学示范中心建设的具体规划。(包括政策措施、管理制度、经费来源与投入方向等)

1)政策措施

为了稳定实验教学队伍,提升广大实验人员积极性,学校将实验人员的基础津贴与教师持平。为了规范管理实验人员,学校利用学科基层组织改革的机会,将所有实验人员纳入学科组织进行统一管理与考核,规范管理,加强考核。为了调动实验人员的工作积极性,全面提高实验教学质量,学校对实验人员也实行了岗位评聘制度,对于高级职称分为三级岗、四级岗,副高职称分为五级岗、六级岗、七级岗,中级职称分为八级岗、九级岗、十级岗,初级职称分为十一级岗、十二级岗。不同的岗位不同的评聘条件,并于相应的等级工资相挂钩。

2)管理制度

我校在实验教学管理方面有较为完善的管理文件,目前已出台并正在运行的实验管理文件有《中北大学实验室建设与评估的实施办法》、《中北大学关于加强设计性、综合性实验的管理办法》、《中北大学关于示范实验室建设规划与实施办法》、《中北大学实验选修课管理规定》、《中北大学实践教学检查工作实施办法》、《中北大学实验室水平评估指标体系及评分表》、《中北大学自制教学仪器设备的有关规定》、《中北大学实验室建设组管理办法》、《中北大学实验室仪器设备管理制度》、《中经大学实验室管理体制与管理制度》等,这些文件从各个方面对实验教学工作进行规范管理。为了进一步科学管理实验室和规范实验教学工作,提升教学质量,培养学生的创新意识与创新能力,学校将陆续出台《中北大学实践教学教师工作规范》、《中北大学实践教学工作考核办法》等文件。

3)经费来源

近年来,学校逐年加大实验室建设的投入力度,强化经费的过程管理,努力提升实验教学水平。从2012年开始,为了加强实验室建设,决定每年从经费预算中拿出不少于3000万元专项经费用于实验室建设,并优先保证国家级、省级示范实验教学中心的投入。同时,为了配合国家“十二五”示范实验教学中心建设的要求,学校决定从今年起,每年从经费预算中拿出不少于1000万元专项经费用于省级、国家级示范实验教学中心的正常运转和教学改革。

2-1.3学校预期效果

以国家级实验教学示范中心“中北大学化工综合实验教学中心”建设为契机,与建设国家级特色专业一起,将本中心建设为国家级“化工”实验教学示范中心和科研平台。结合学校现有专业特色,经过3~5年的建设,将取得以下三个方面的主要成果:① 探索一套高效培养创新性应用化工人才的实验教学新模式;② 催生一批高水平教学成果;③ 建成一个辐射面广的实验教学中心。中北大学是一所省部共建的高校,主要面向国防和地方经济发展培养高素质的应用型人才,我校化工及相关专业主要是为国防和地方经济建设,培养具有扎实的理论基础、较强的实践适应和创新能力、较高的道德素质和文化素质的化工应用型人才,以满足社会需求。本中心将使在校学生得到科学研究和发明创造的训练机会,改变目前高等教育培养过程中实践教学环节薄弱,动手能力不强的现状,改变灌输式的教学方法,推广研究性学习和个性化培养的教学方式,形成创新教育的氛围,建设创新文化,进一步推动高等教育教学改革,提高教学质量。本中心的建设将对我校化工类专业的本科生人才培养质量、研究生教育水平、教师的教学与科研实验及服务社会能力等方面都会带来良好的社会效益。

2-1.4化工综合实验教学中心建设规划

中心完成了教学平台和科研平台贯通共享的体制改革,落实了“资源整合、开放共享、高效管理”的原则,形成了学校监督、学院服务、中心实施和学生参与的一体化管理模式,将化工综合实验教学中心,建成国防科工局火炸药化工、国家化工过程强化技术领域的人才培养基地以及火炸药和超重力技术的研发基地。

学校新建化工实验大楼,为中心新增实验室10000 m2。2014年9月26日下午,中北大学校长办公会讨论并通过中北大学化工综合实验教学中心近三年的建设计划和经费投入,拟投入经费2200万元用于提升实验内涵、扩充实验台套数、建设优秀实验课程、较强师资培养等内容。

1.主要建设内容

1)继续完善实验教学体系,增加工程模块化实验,凝练特色实验项目

继续坚持“三统一、三层次、三阶段、开放式”的实验教学组织模式和以化工基础、化工模拟与实训、专业综合、超重力化工和火炸药化工为主线的实验教学体系。由原来的“三层次”逐渐细化为多层次,增加单元操作的新工艺、新技术实验内容;购置更加先进的化工模拟软件,增加化工实训的实验内容,新增工程化模块实验。如单元操作基础实验增加反应器的放大实验、气体膜分离实验等,化工实训实验购置或自制流体输送系统、精馏系统、传热实训系统、反应器等设备完善实验实训仪器设备。独立设置创新实验,包括化工新技术、新合成方法、新工艺、新产品合成等实验。

通过学习国外工程模块设计的方法,结合化工产品多、工艺复杂的特性,选择典型原料处理方法、单元操作模式、反应器类型及大小、产品精制分离设备等四个模块开设工程化模块实验。各模块具有可重装性、易换性,在模块工程化工艺路线中,实现釜、罐、塔、机、泵、管道管件、自控仪表的易配、易换、易拆、易装的特点。当改变实验项目时可方便进行系统重新组合或组装。

根据学科的发展动态,将相关化工过程强化技术、生物化工、功能材料绿色合成技术等新兴内容引入化工实验教学,结合实验中心军工特色(火炸药化工)、化工过程强化特色(超重力化工),凝练特色实验项目,强化中心特色。

2)加强成果建设

编写由文本教材、网络课程、CAI课件、网络模拟实验等构成的起点高、立意新的系列实验教材。争取建成3~5门精品实验课程。在3年建设周期内,出版3~5部实验教材,争取省级教改立项2~3项,申报省级教学成果奖1~2项。

3)进一步加强实验室硬件、环境的规范化建设

坚持“以人为本”,结合学校的发展规划和定位,进一步加大资金投入力度,不断加强实验室面积、装修和仪器设施等硬件建设,优化实验室环境和学术氛围,加快中心向科学化、标准化、绿色化前进的步伐。建设期内,新增加实验室面积10000 m2,投入建设经费2200万元用于购置仪器设备、师资培养、学术交流和制度建设等。

4)扩大中心的开放力度,培养学生的综合素质和创新意识

扩大开放实验时间,从原来的学期内开放,扩大到节假日、寒暑假等时间的开放。扩大开放实验项目的比例。加大实验室向社会开放的力度,进一步扩大实验教学的受益群体。建立开放性实验平台,中心将所有的教学设施依据“服务教学、兼顾科研、专管共用”的原则,统一调度使用。

5)优化实验教师队伍结构

加强教师队伍建设,优化结构,形成一支稳定、素质高的实验教师队伍。继续引进具有工程实践经验的高级工程师、高级实验师充实到实验教学队伍中;对青年教师制定合理可行的实习、实训计划,到企业锻炼,增加工程实践经验。

6)进一步实现实验教学手段的多样性,建设网络化的化工综合实验中心

通过采用多种实验形式(研讨性实验、自主性实验等)和现代化的教学手段(多媒体、网络等),实现教学模式的多元化和教学内容的创新。开发实验管理软件,完善化工实验基本操作视频库,构建“虚拟化工实验室”和“化工实验常用仪器设备素材库”,提供丰富多彩的教学形式。

7)建设化工实验教学质量评估系统

针对实验教学具有教学组织复杂、参与指导实验的人员复杂、教学分散、循环实验等特点,迄今尚未建立起有效的评估系统。中心拟在这方面积极进行探索,以期建立一套具有可操作性的化工实验教学质量评估系统。

2.经费使用规划

2015年~2017年学校计划投入2200万元用于化工综合实验教学中心的建设,主要包括建设期内的教学仪器设备的购置和开发、运行维护和教学改革等经费。具体包括以下几个方面:

(1)教学实验中心的实验室仪器设备更新、新增设备、实验室环境改造等,占55%;

(2)现有设备的维护费用、提高和创新实验中用到的耗材等,占10%。

(3)自主研发实验设备、加强交流、增强辐射,占10%。

(4)实验教学改革与课程等费用,占5%。

(5)教师的进修培训,到国内外知名大学的实验中心参观、交流、取经。聘请国外相关领域专家、国际知名公司技术负责人到实验中心讲学、指导,合作开发实验项目及其装置等费用,占5%。

(6)实验中心的网络化管理费用,包括实验教学管理平台、实验教学信息平台、实验教学辅助平台、实验教学选课平台、虚拟实验教学平台等,占10%。

(7)学生参加创新创业项目、各种国内国际大赛的费用、材料加工等,占5%。

建设经费分年度使用计划表见表4。

表4 建设经费分年度使用计划表 (万元)

建设项目建设内容2015年2016年2017年硬件建设化工基础实验仪器设备台套数的增加与质量提升100260100化工工艺新增实验项目购置与自主开发280120100特色化工增加现有实验台套数和自主开发新的实验项目,建立校内实训工厂80300140软件建设实验教学软件购买化工工艺仿真网络教学软件12个(50个用户节点和管理系统)604020开发软件自主开发实验教学软件15门和实验中心管理软件系统252020网络建设主要是中心的网络化建设和网络实验教学平台的购置204020师资培养化工实验教学师资的引进、培养和培训等202020环境改造中心的实验环境改造402020中心运行实验室开放开放实验室及其仪器设备和服务的会议、专家讲学、资料和耗材等303030仪器设备维护教学仪器设备的常规维护和维修等202020实验教学改革中心设实验教改课题、教材编写、结合现有设备开发新的实验项目等252525创新创业实验举办大学生创新创业实践项目和各类竞赛等303030合计730925545总计2200

2-2实验教学中心运行制度措施

化工综合实验教学中心由学校统一投资建设,实施校、院、中心三级管理。

中心实行岗位聘任,由主任、副主任、实验室负责人、专职实验主讲教师、兼职实验指导教师和专职实验室技术人员组成一支相对稳定的,以“学生为本,立足工程、协同企业、跟踪科技”的培养学生创新精神和实践能力为核心的实验教学与管理队伍。

中心实行主任负责制,主持教学实验中心的全面工作,负责制定实验中心建设目标和规划、建设经费(包括教学专项经费)申请以及建设过程的组织工作、队伍建设和工作人员的培训、实验教学过程的组织协调、实验教学资源的统筹调配、实验的教学改革等。仪器设备由中心规划购置和安排使用,中心开放运行,资源共享,为避免重复建设,大型仪器与工程中心、研究所(室)共享使用,提高资源的利用率。不仅面向学生进行课内外教学和开放,同时面向教师开放,部分实验教学资源还为社会开放,如为太原其它院校开设化工原理实验课、化工专业实验及技术服务等。

制定了仪器设备和实验室等方面的管理规章制度以及各类人员岗位职责,如《实验中心安全管理制度》、《实验中心仪器设备管理制度》、《实验中心工作档案管理》、《实验人员岗位职责及考核管理制度》、《化工综合实验中心试剂管理办法》等各种规章制度,使得实验中心的管理工作迈向科学化、制度化的轨道,调动了实验教学中心全体教职员工的积极性,保障了实验教学科学有序地进行。

2-3实验教学中心队伍培养培训制度措施

中心非常重视实验教师的培养培训,采用多种措施提高实验教师的业务水平,建立了一支教学、科研、技术兼容,核心骨干相对稳定,年龄、职称、能力、素质结构合理,理念先进,学术水平高,教学科研能力强,信息技术水平高,勇于创新的实验教学队伍。具体措施有:

(1)教师实行专兼职相结合模式,鼓励教师转向实验教学队伍,形成合理的学历层次结构。

(2)引进具有工程实践经验的高级工程师,充实到实验教师队伍中。

(3)选派实验教师到兄弟院校进行培训、参观和调研实验中心建设情况。

(4)积极参加国内外学术交流,选送优秀的青年教师到国外进修深造,学习先进的实验技术。

(5)鼓励青年教师加入到课题组参与科研工作,提高其学术水平。

(6)扩大兼职教师的比例和学科范围,为学生提供更多的开放性、研究性实验项目。

通过以上措施,实验中心进一步加强实验教学队伍的实力,改善实验指导教师的学历结构,扩展实验教学队伍的视野,提高实验教学队伍的水平。

2-4实验教学中心教学质量保障制度措施

中心形成了制度化、规范化的实验教学质量保障体系。

(1)制定了实验教学管理制度、各类人员岗位职责,做到责任落实、组织落实。

(2)每门实验课程均制定了科学的实验大纲,按照大纲要求开出实验项目。

(3)学校教学指导委员会根据《实验任务登记表》对实验课程进行随机检查,学院教学指导委员会通过同行评价检查实验质量,中心主任、实验室负责人监督实验教师指导实验的情况。建立了实验前上交实验任务登记表、实验中接受学校、学院的监督,实验后听取反馈等一整套实验监督体系。

(4)制定了专门针对实验教师的考核激励制度,惩奖分明,充分调动实验教学人员的主动性和创造性,确保实验教学高质量、高水平进行。

(5)建立了学生网上评教系统,让学生参与到教师教学质量考核中。

在学年末,对实验中心的各类人员进行公开考核。对考核优秀的人员在年度评优、职称晋升等方面给予优先。对考核不合格的实验人员进行培训或转岗分流。通过以上措施,在实验技术人员队伍建设中起到了积极的导向作用。

2-5实验教学中心信息化建设措施

中心积极推进信息技术与实验教学深度融合,充分发挥了网络平台在实验教学中的作用。

(1)建成化工综合实验教学中心网站。实验中心开设的实验课全部上网,网站运行良好。资源容量1.5GB,年度访问总量约96000人次。

(2)鼓励教师开发高水平的网络多媒体实验教学课件、制作各种仪器、设备、实验装置的原理动画、视频,以及模拟实验操作等,并聘请计算机和现代教育专家进行指导。

(3)建立网络课堂,强化预习环节。开发了“化工原理实验”网络课件

http://hgjc.nuc.edu.cn,获第八届全国课件大赛二等奖),学生可以通过校园网预习基本操作和实验内容,检查预习效果。

(4)开发了网络预约系统,实现了开放实验项目网上选课、网上预约、网上答疑。

3.特色与成效

3-1实验教学中心主要特色

中心坚持“学生为本,立足工程、协同企业、跟踪科技”的实验教学理念,形成了学校监督、学院服务、中心实施和学生参与的一体化管理模式,建成了化工基础平台、化工工艺平台、特色化工平台,形成了以“火炸药化工”、“超重力化工过程强化”和“化工工艺实训”为特色的化工综合实验教学体系。通过化工特色平台实验,使学生在校内较早接触火化工前沿技术、化工过程强化、和化工工艺实训。特色如下:

1. 依托传统优势,形成独具特色的“火炸药化工”实验教学内容

中北大学是我党我军开办的第一所兵工学校,火炸药类专业是我校1953年开办的首批本科专业,主要致力于国家武器能源化工产品的制备、工艺及性能等方面的人才培养。在上世纪80年代前,每年仅招收30名本科生,随着我国国防工业的蓬勃发展,国家对火炸药人才需求的增加,目前每年招收本科生180人,已为火炸药行业培养了5000余名高层次技术人才,成为国防科工局最大的火炸药化工人才培养基地,毕业生除在军工企业就业,还逐渐向公安、部队和民爆行业拓展。经过三代教师和实验技术人员的努力,逐渐完善了以“火炸药化工”为主的军工实验教学内容,所开设的含能材料合成与表征、传爆药性能检测、燃烧与爆轰、粉尘爆炸等实验在山西省内乃至全国属于唯一。现为中国兵器工业传爆药性能检测中心实验室、地下目标国防重点实验室和山西省超细粉体工程技术研究中心依托单位,在国防人才培养和科学研究方面具有不可替代的位置和作用。

2. 服务地方经济,自主开发了超重力技术”系列化工过程强化实验项目

我校超重力技术研究始于上世纪九十年代,已获国家发明专利30多项,科研成果获国家科技进步二等奖1项,省部级9项。2006年开始将科研成果转化为本科生实验,经过6年的教学实践,开发了以“超重力化工单元操作和化学反应”为核心的化工过程强化系列实验项目。目前,依托我校“化学工程与技术”一级学科,已成为国家化工过程强化技术领域的人才培养基地,为山西、内蒙、陕西、新疆、贵州、广西等地方的煤化工领域输送了大量技术骨干人才。通过超重力传质性能实验、超重力法电解含酚废水实验、超重力-湿式烟气脱硫实验等,让学生对于欧美发达国家优先发展的化工过程强化技术——特别是誉称“化学工业中的晶体管”的超重力技术特性有了进一步的理解,让学生切实感受到超重力技术相比于传统塔技术带来的高效、低耗、节能、减排的循环经济特征,通过这些实验过程的锻炼,提高学生的动手能力、创新思维和学习积极性,让学生进一步了解现代化工发展前沿和趋势,激发学生对前沿科技的探索精神和创造能力。

3. 立足工程能力培养,完善了化工生产工艺实训环节

生产实习实训是工科类学生必不可少的实践教学环节。但目前本科生的生产工艺实训是实践教学环节中的软肋。化工实训实验室从1997年开始建设公斤级的涂料配制、高聚物合成、从植物中提取化工产品等生产工艺实训平台。如:建成了100 kg级从向日葵盘提取果胶实训装置,该装置包括原料粉碎、洗涤、萃取、过滤、纯化、干燥等单元操作,引导学生树立从原料到产品的完整的工程化理念,弥补了由于经费和安全问题导致的学生实习实训教学环节的不足。通过实训实验,培养了学生的工程实践能力、创新能力。极大的提高了学生参与实验的积极性和动手能力,扩展了学生的知识面,提高了分析问题和解决问题的能力。

3-2实验教学中心主要建设成效和示范作用

中北大学化工综合实验教学中心按照“三统一、三阶段、三层次、开放式”的组织模式,形成了以化工基础平台、化工工艺平台、特色化工平台为主线的实验教学体系,已成为国防科工局火炸药化工、国家化工过程强化技术领域的人才培养基地,也是我国火炸药和超重力技术的研发基地,已为国家输送高级化工专业人才3万多人。同时为太原工业学院、山西警官高等专科学校、太原科技大学华科学院等高校的学生实验提供了实验条件。与10多家企业建立了校企联合实验室和基地;为北京理工大学、南京理工大学、兵器213所、航天14所、国营805厂、245厂、晋煤集团、山西铝业等30余家高校院所、国家大型企业提供实验条件和生产技能与技术。中心教师被邀指导太原工业学院、太原科技大学化工原理实验室和化工专业实验室的建设。自制的实验教学设备被多所兄弟院校选用,如“超重力传质性能与流体力学性能研究”教学平台已应用到北京工商大学、中科院宁波所等。中心编写实验教材被太原理工大学、常州工学院等5所高校使用,取得良好的效果。

近年来,中心承担国家级、省级、校级教改项目23项,出版教材9部,发表教改论文20余篇,获省级教学成果奖3项,全国多媒体课件大赛获奖3项。获国家科技进步二等奖和省部级以上科技奖6项,授权发明专利55项,SCI和EI收录论文200余篇。教师获国家青年基金4项、山西省优秀青年基金1项,山西省学术技术带头人2人、山西省优秀青年学术带头人1人、山西省131领军人才工程3人。学生获国家挑战杯大赛铜奖、山西省挑战杯金奖、“三井杯全国大学生化工设计竞赛”国家一等奖、二等奖等16项,获批国家级、省级大学生创新创业项目21项。

实验中心还特别注重与毕业学生的联系。校友有需要时,中心尽其所能在实验技术、实验条件等方面给校友以指导和支持,为其创业提供扶持。还经常邀请校友参观实验中心,研讨实验室的发展,搭建了实验中心和校友共同发展的平台,取得了双赢的效果,例如:在2011年校庆时,化工校友李璟瑜和范瑞生分别捐款1000万和500万元,用于建设化工大楼、设立学生奖学金和大学生创新创业基金。

总之,化工综合实验教学中心特色鲜明,实验教学效果显著,建设成果丰富,受益面广,学生实验兴趣浓厚,自主学习能力增强,实践创新能力明显提高,发挥了良好的示范辐射作用。

展望未来,中北大学化工综合实验教学中心将不断开拓,取得丰硕的成果,为国防和地方经济建设高素质人才的培养提供更加优质的资源和平台。

4.学校和主管部门意见

学校

意见

2014年9月26日,学校召开实验室工作会议,就“(虚拟仿真)实验教学示范中心”申报与建设进行研究,议定我校化工综合实验教学中心推荐申报“国家级实验教学示范中心”。

该实验中心以我校校长刘有智教授为主任,涵盖化工基础、化工工艺、特色化工三大平台,承担了我校5个学院11个本科专业的19门实验课程154个实验项目,每年实验学生人数有3500余人。

近三年学校共投入1000余万元用于中心的建设,未来三年学校将投入2200万元用于中心硬件建设及软件建设。

负责人签字 (公章)

年 月 日

教育

主管

部门

意见

负责人签字 (公章)

年 月 日