中北大学化工综合实验教学中心

中北大学化工综合实验教学中心简介

中北大学化工综合实验教学中心的建设与发展始终依托我校化学工程与技术和兵器科学与技术两个一级学科，国家级特色专业建设点（特种能源工程与技术）、省级重点学科(应用化学)、省优势学科（兵器科学与技术）、省特色学科（化学工程与技术）、省1331优势特色学科（化学工程与技术）。 I5;2Tc8~9Ac2;20

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、化学工程、高分子化工、精细化工、复合材料、高分子材料、安全工程、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，结合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。中心服务于我校化学工程与技术、环境与安全、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。 W7.8wa7=6OI62g

本中心有一支专、兼职相结合，教师与实验技术人员相融合，层次、结构和数量科学合理的实验教学队伍，学科交叉互补，能满足正常的实验教学需要。中心共有教学人员54人，其中教授14人，副教授16人，高级实验师和高级工程师8人。 E8:4qU3!3Lv,:5l

本中心面向5个学院的化工、制药、环境、生物、特种能源技术与工程、高分子材料与工程、复合材料与工程、热能与动力工程、过程装备与控制工程、安全工程等11个专业开设化工基础实验、化工工艺实验和特色化工实验共25门，其中独立设课19门。实验项目共154项，其中综合设计性、创新性实验项目104项，占总实验项目的67.2%。学年授课人数3500余人，人时数168900。 D5,pe47GE8;5M

近年来，中心人员承担了国家级教改项目1项，省级、校级教改项目近20项，建成省级精品课程1门，校级精品课程3门，正式出版教材9部。发表教改论文20篇，获省级教学成果奖3项。 h,=2fS3-7sn6+7H

中心人员围绕化工过程强化和军工特色进行大量科学研究，平均每年科研经费超过500万元。近三年，科研获奖6项，获发明专利55项，学术论文300余篇，其中SCI收录143篇，EI收录60篇。 z2=1Kd23zM5.4t

中心任务

中北大学化工综合实验教学中心包括化工基础、化工工艺和特色化工3个实验平台，下设化工原理、高分子实验室、化工模拟与仿真、化工实训、精细化工、高分子化工、化工制药、生物化工、污染物控制、化工安全、超重力化工、火炸药化工12个实验室。中心任务有： L9~3ZY4:5Nr7~9A

1. 开展实验教学 E6!1jl,=6VQ3!2I

中心服务于我校化学工程与技术、环境与安全、材料科学与工程等5个学院的11个本科专业。共开有19门独立实验课程，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。 Z6=7Sd2;2pz7;1A

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和面向过程装备与控制工程等专业的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（32学时），火炸药化工实验（64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），分子生物学实验（16学时），污染物控制实验（32学时），环境基础实验（40学时），超重力化工过程强化实验（24学时），火工品及火工药剂技术实验（32学时），化工安全实验（24学时）等。 l,!3yL7+2OO5=4n

2. 进行实验教学方法、教学内容、教学手段的改革 w68CK2+9rr7;8p

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”的实验教学理念，“三统一、三阶段、三层次、开放式”的组织教学模式，以化工基础、化工工艺、特色化工等“三平台“为主线的实验教学体系和独特的实验教学方法，取得了一定的成果。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；超重力化工和火炸药化工等特色实验，培养学生创新意识和能力。 Q4+8xr3:5tB,?4Y

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，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。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：中心提供平台，支持本科生创新创业训练等。 h2?6DY,~1Xn4:4l

随着信息化技术服务于教学工作的不断深入开发，中心在教学手段改革方面取得了一定成绩： T,+8Xn,+1ia9!8H

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。 S2?8qT5!3ve9.8w

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。 h4=3Zn5:3FN4.2l

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。 U55Aw4.8ky2:5V

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。 G3~2fJ8!1Wv5=8N

3.实验教学师资的培养 o5.,NU7-6zc7-4l

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。 n7=5RX,=2pq1=3f

中心历程

中北大学是一所由山西省人民政府与国防科技工业局共建、山西省人民政府管理的多科性教学研究型大学。其前身是1941年八路军总司令部在太行抗日根据地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2268亩，建筑面积近87万平方米，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。 t94uC7-4Df5-9n

中北大学化工实验教学中心的起源可追溯到1953年，当时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。成为较早的军工专业之一，化工实验服务于军工特色鲜明。 e6=7SS6.4NO5.,w

1987年成立化学工程专业 N2:9Lo5?,ek1:,W

1993年成立高分子化工专业 s3:3JR7.9xO,?7L

1995年成立精细化工专业，在此过程中，又创建了高分子物理实验室、高分子化学实验室、化学工程实验室、精细化工实验室。 M3=8lJ9~7jU5~2p

1998年化学工程、高分子化工和精细化工三个专业合并成立化学工程与工艺专业。 Q8+7nf6-9Vr4.3l

1999年创办环境工程专业 y8;,VG54KC5-4V

2003年创办生物工程专业 e8=5HO3;1ZN1,t

2004年创办制药工程专业 m8=2Ll2:5LC6!7Z

相应地创建了环境工程实验室、生物工程实验室、制药工程实验室。 n9?7qP4;2Ci2?8m

2005年底，中北大学院系及机构调整，化工与环境学院整合了分散于各系各专业的二十几个实验室及所属人员、仪器、装置和库房，整合成立了化工基础实验教学中心和专业实验教学中心。 u4!,ym9.9xL1+7N

2006年化学工程与技术获得一级博士学位授权，根据学科大类的特征，考虑到化工基础实验教学中心和化工专业实验中心在历史上学缘相通，多年的合作、磨合与共建的事实，以及将实验教学量、大面广的化工基础中心和特色鲜明、辐射作用显著的化工专业实验中心有机结合起来，会产生优势互补、更利于保持我校军工的特色和服务于地方经济的实力，将其整合为化工综合实验教学中心。整合后的化工综合实验教学中心包括化工基础、化工工艺、化工特色三个实验平台。平台下设化工原理、高分子、化工模拟与仿真、精细化工、高分子化工、制药化工、化工安全、生物化工、污染物控制、火炸药化工、超重力化工、化工实训12个实验室。 K2;3uP5:3MY8!7L

教学理念

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”的实验教学理念，“三统一、三阶段、三层次、开放式”的组织教学模式，以化工基础、化工工艺、特色化工等“三平台“为主线的实验教学体系和独特的实验教学方法，取得了一定的成果。 G2-3Bm3!3cg7+5x

“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），设置了化工原理实验室责任教师，责任教师根据教师科研特长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，整合后设置了高分子化工实验室责任教师，由责任教师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。 l2!,Kb3!1MV,-2c

“三阶段”：基础阶段（化工基础实验、高分子化学和物理、化工模拟仿真和实训）、提高阶段（化工工艺平台）、创新阶段（如超重力化工过程强化、火炸药化工等特色实验）。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，如化工原理实验中的“精馏实验”、“流体综合性实验”、“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。 Y4?5Lf62eB4.6u

提高阶段以各个化工工艺综合实验为主，对应重点培养学生独立思考、设计以及分析和解决问题的能力，如“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”等实验项目。 C5~3UL9=9uC,.8f

创新阶段借助于超重力化工、火药化工等特色实验室，以教师科研成果、企业难题和学生自拟题目为主，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。如“超重力传质实验”、“超重力-湿式烟气脱硫实验”、“超重力强化O3/H2O2降解硝基苯废水”、“高聚物/金属含能材料的设计与制备研究”、“炸药晶体形貌预测和控制技术研究”等。实验中心建有“向日葵盘提取果胶”中试实训平台，引导学生树立从原料到产品的完整的工程化理念。培养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、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。 q6+8yH5?4QS6!6B

“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，设置实验项目综合较多的知识点，安排综合实验内容、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，利用实验中心的条件，由学生自主完成一些实验课题。 b,:2JE,?3cc6-4A

“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，经实验室责任教师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、单位提供实验条件。迄今为止，有太原科技大学、太原工业学院等学校的学生来中心进行实验，获得了良好的评价。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、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余家高校院所、国家大型企业提供实验条件和生产技能与技术培训。 d7-3nK99qF55E

中心规划

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。 M5~1th4;8Aq6+5L

学校新建化工实验大楼，为实验中心新增实验室10000 m2，三年内将投入经费2200万元用于中心软、硬件建设，为全面提高实验教学水平提供了有力的保障。 Q2:6Tg7-2Gu3!7Q

1.主要建设内容 H5:7BE1+7Pg1-3u

（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 f7?8JW,.2I096p

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。 D6+,Ju8~4jl3+8Y

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。 D7;1mB27tV8;8G

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。 U1?1Jq9+3Ta3.,I

（2）加强成果建设 S3;9tb52Vv2-2z

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。 h3-1Kp4=6qn8:6l

（3）进一步加强实验室硬件、环境的规范化建设 O3;2KS4+,tv4.1K

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。三年内，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和师资培养，学术交流和制度建设等。 d,!,uT5?5vf,.9v

（4）扩大中心的开放力度，培养学生的综合素质和创新意识 T9:3zg4-5hA9?8l

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。 y,;8Gs2=8pm9,v

（5）优化实验教师队伍结构 W6-5eH9.9pP,;7B

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。 m5;2oM4=2nk5!20

（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 O4-1ME8?9CZ2;5H

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。 Z6!2js6!1Lx,+6G

（7）建设化工实验教学质量评估系统 p1!3sU1=6Jk1.9I

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。 x4:,xS,.9XZ2=8l

2.经费使用规划 V1.,lb7-2yj7;2f

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正常运转经费和教学改革经费。 建设经费使用具体包括以下几个方面： S4!,Zh8:3Cs7=2S

（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%； d8!,pk9~3Mx9-6z

（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%。 n6-4lD5?5qP91q

（3）自主研发实验设备，加强交流，增强辐射，占10%。 Q2!7QM4-4Vi8.1h

（4）实验教学改革与课程等费用，占5%。 H4+8BX3?70R3:,l

（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%。 t4:6rm7;,jA7?5D

（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%。 M,5YO1!6nq1+6g

（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%。 F3~6tF9?40X4-8B

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