基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)改革淺談

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摘要：基于大工程背景，在實驗項目設(shè)計、教學(xué)目標確定、教學(xué)方法和考核方式改革等方面，對基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)進行了一系列改革，旨在對接專業(yè)實驗和實訓(xùn)，一以貫之地遞進式培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：工程意識；基礎(chǔ)化學(xué)；實驗教學(xué)

1結(jié)合生產(chǎn)實訓(xùn)設(shè)計基礎(chǔ)化學(xué)實驗項目

1.1對接企業(yè)需求開發(fā)實訓(xùn)項目

目前，畢業(yè)生工程實踐能力不強、創(chuàng)新意識薄弱現(xiàn)象大量存在。究其原因主要有兩點，一是由于企業(yè)生產(chǎn)特點等原因，使學(xué)生在企業(yè)實習(xí)時很少有動手操作的機會；二是學(xué)校實踐訓(xùn)練與企業(yè)需求脫節(jié)或?qū)嵺`訓(xùn)練環(huán)節(jié)不完善，使學(xué)生工程意識培養(yǎng)和實踐創(chuàng)新能力提升不連續(xù)。針對學(xué)校實踐訓(xùn)練與企業(yè)需求脫節(jié)問題，許多高校已經(jīng)或開始籌建校內(nèi)實訓(xùn)中心[7-9]。對于地方高校而言，實訓(xùn)中心應(yīng)對接區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需求，結(jié)合專業(yè)特點和培養(yǎng)目標，以提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力和工程實踐能力及培養(yǎng)企業(yè)需要的高級專門應(yīng)用型人才為核心，開設(shè)實訓(xùn)項目。具體實訓(xùn)項目應(yīng)以實際工程項目為引導(dǎo)，將實際工程項目的設(shè)計思路、實現(xiàn)過程與設(shè)備、過程監(jiān)控等展現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生通過項目訓(xùn)練充分體驗企業(yè)的生產(chǎn)過程。乙酸乙酯生產(chǎn)、無機鹽類生產(chǎn)、甘油催化加氫制備丙二醇是比較成熟的實訓(xùn)工藝，在不少高校已有應(yīng)用。

1.2以實訓(xùn)項目引領(lǐng)實驗項目設(shè)計

學(xué)生工程意識培養(yǎng)不可能一蹴而就，而需要循序漸進。以乙酸乙酯生產(chǎn)實訓(xùn)項目為例，圍繞乙酸乙酯的制備、分析、純化，設(shè)計了乙酸乙酯的制備、乙酸乙酯紅外光譜分析及物理常數(shù)測定、乙酸乙酯與乙醇的分離等系列基礎(chǔ)化學(xué)實驗項目。該系列項目旨在對接專業(yè)實驗和實訓(xùn)，一以貫之地遞進式培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力和工程意識。每個實驗項目都融入了工程意識培養(yǎng)的理念。其中，乙酸乙酯的制備實驗定位于工業(yè)生產(chǎn)乙酸乙酯的核心反應(yīng)，通過實驗學(xué)生要明確反應(yīng)的選擇、條件的控制及反應(yīng)流程；乙酸乙酯紅外光譜分析及物理常數(shù)測定實驗定位于化工生產(chǎn)中的產(chǎn)品純度分析，通過實驗學(xué)生應(yīng)熟悉利用多種方法分析、評價產(chǎn)品中乙酸乙酯純度的實驗方案；乙酸乙酯與乙醇的分離實驗定位于化工生產(chǎn)中提高產(chǎn)品純度的手段，通過實驗學(xué)生應(yīng)學(xué)習(xí)反應(yīng)精餾、萃取精餾等操作及分離液態(tài)混合物的手段等。

2結(jié)合工程意識培養(yǎng)需求確定實驗教學(xué)目標

設(shè)計了實驗項目之后，還要根據(jù)工程意識培養(yǎng)需求，確定實驗教學(xué)目標。在基礎(chǔ)化學(xué)實驗中，首先要使學(xué)生懂得，基礎(chǔ)化學(xué)實驗的一項重要任務(wù)就是為工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)做好實驗室研究，從而引起學(xué)生對基礎(chǔ)化學(xué)實驗的重視，激發(fā)學(xué)生對基礎(chǔ)化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)興趣。具體到實驗項目，乙酸乙酯制備實驗的教學(xué)目標是使學(xué)生通過分析不同反應(yīng)條件對產(chǎn)品產(chǎn)率的影響，明確化工生產(chǎn)中條件控制的重要性；乙酸乙酯紅外光譜分析及物理常數(shù)測定實驗的教學(xué)目標，是使學(xué)生學(xué)會利用紅外光譜分析純度的同時，了解紅外光譜在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用；乙酸乙酯與乙醇的分離實驗的教學(xué)目標，是使學(xué)生掌握蒸餾操作原理及蒸餾在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用等。

3結(jié)合實驗項目改革教學(xué)方法和考核方式

3.1教學(xué)方法改革

在完善項目設(shè)計的基礎(chǔ)上，教學(xué)方法是提高教學(xué)效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前存在的主要問題是，教師在基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)中作用過大，而學(xué)生則一直處于從屬地位，學(xué)生主動實驗的興趣不高，做實驗像藥劑師“照方抓藥”，邊看講義邊操作，甚至完成實驗后也不知做了什么，這樣的實驗教學(xué)效果難以令人滿意。針對這一問題，在實驗開出前，應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生參觀實訓(xùn)工藝，并基于教師的講解，使學(xué)生明確如下兩點：一是乙酸乙酯生產(chǎn)主要包括制備、純化和檢測三大工藝流程；二是產(chǎn)品投入工業(yè)生產(chǎn)一般要經(jīng)過實驗室研究、小試、中試等過程，既包括反應(yīng)的設(shè)計，又包括設(shè)備和工藝流程的設(shè)計。然后要求學(xué)生分小組查閱相關(guān)文獻資料，完成《乙酸乙酯的工業(yè)制備方法》總結(jié)報告，并以PPT形式在課程平臺上展示和互評，同時教師對學(xué)生進行成績評定。以乙酸乙酯制備實驗為例，實驗前教師通過課程平臺等給出實驗的關(guān)鍵問題，如：由乙醇和乙酸制備乙酸乙酯的反應(yīng)條件是什么？為何要嚴格控制溫度，可能的副反應(yīng)有哪些？如何提高乙酸乙酯的產(chǎn)率？如何確保產(chǎn)品純度，洗滌過程中選擇洗液的依據(jù)是什么，有何作用？教師根據(jù)學(xué)生網(wǎng)上回答及預(yù)習(xí)實驗報告情況給出實驗預(yù)習(xí)成績。之后，教師上傳蒸餾操作視頻，要求學(xué)生觀看并掌握操作規(guī)范與要領(lǐng)。實驗過程中，應(yīng)注重學(xué)生規(guī)范的操作習(xí)慣和嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)研究態(tài)度的養(yǎng)成，使學(xué)生系統(tǒng)掌握有機物的蒸餾、洗滌和干燥等基本操作。實驗結(jié)束后，要求學(xué)生在完成實驗報告的同時，思考如下問題：如何證明生成的產(chǎn)物是乙酸乙酯？若生成的乙酸乙酯中有少量乙醇，如何除掉？針對上述兩個思考題，即可順勢提出乙酸乙酯紅外光譜分析及物理常數(shù)測定和乙酸乙酯與乙醇的分離兩個實驗項目。該兩個實驗項目的推進均采用小組協(xié)作式教學(xué)法，旨在培養(yǎng)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。學(xué)生通過資料查閱和小組討論，提出實驗方案，教師協(xié)助、指導(dǎo)方案的修改。在確定方案的基礎(chǔ)上，由學(xué)生自主開展實驗，實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題后，共同研討，最后完成實驗報告。教師根據(jù)學(xué)生實驗方案的設(shè)計、實驗過程中操作的規(guī)范程度、解決實際問題的能力及實驗報告完成情況，給出實驗項目的綜合成績。

3.2考核方式改革

基于基礎(chǔ)化學(xué)實驗的教學(xué)目標及對學(xué)生工程意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求，基礎(chǔ)化學(xué)實驗的考核成績包括過程考核成績和期末基本操作考試成績2部分，分別占65%和35%。過程考核成績由4塊組成：網(wǎng)上交流學(xué)習(xí)10%，參與互動答疑5%，知識點檢測10%，預(yù)習(xí)和實驗報告（主要考查點是報告的完整性、規(guī)范性及創(chuàng)新性等）40%。期末基本操作考試重點考查學(xué)生對儀器的使用和對典型裝置的搭建等，學(xué)生隨機抽題參加考試。

4結(jié)語

大工程背景下，基礎(chǔ)化學(xué)實驗作為化工類專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課程，應(yīng)以培養(yǎng)具有工程意識和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才為目標，對接產(chǎn)業(yè)需求，以實訓(xùn)項目為引領(lǐng)進行實驗項目設(shè)計，以問題為導(dǎo)向引導(dǎo)學(xué)生的思考和訓(xùn)練，使基礎(chǔ)化學(xué)實驗與化工基礎(chǔ)實驗、化工專業(yè)實驗、實習(xí)實訓(xùn)及化工生產(chǎn)有機對接，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，喚醒學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，讓學(xué)習(xí)由被動接受變成主動探索。隨著系列項目的有序推進，一方面完成從產(chǎn)品制備與分析到產(chǎn)品的分離與純化、再到產(chǎn)品的生產(chǎn)與檢測知識的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，同時實現(xiàn)從實驗基本技能到專業(yè)技能、再到綜合技能的提升，使兩條線有機融合，一以貫之地培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和實踐創(chuàng)新能力。

作者：李大枝 范傳剛 單位：濱州學(xué)院化工與安全學(xué)院