基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革淺談

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摘要：基于大工程背景，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、教學(xué)目標(biāo)確定、教學(xué)方法和考核方式改革等方面，對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了一系列改革，旨在對(duì)接專業(yè)實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)，一以貫之地遞進(jìn)式培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：工程意識(shí)；基礎(chǔ)化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1結(jié)合生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.1對(duì)接企業(yè)需求開(kāi)發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

目前，畢業(yè)生工程實(shí)踐能力不強(qiáng)、創(chuàng)新意識(shí)薄弱現(xiàn)象大量存在。究其原因主要有兩點(diǎn)，一是由于企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)等原因，使學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)很少有動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)；二是學(xué)校實(shí)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(shí)培養(yǎng)和實(shí)踐創(chuàng)新能力提升不連續(xù)。針對(duì)學(xué)校實(shí)踐訓(xùn)練與企業(yè)需求脫節(jié)問(wèn)題，許多高校已經(jīng)或開(kāi)始籌建校內(nèi)實(shí)訓(xùn)中心[7-9]。對(duì)于地方高校而言，實(shí)訓(xùn)中心應(yīng)對(duì)接區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)，以提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力及培養(yǎng)企業(yè)需要的高級(jí)專門應(yīng)用型人才為核心，開(kāi)設(shè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。具體實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目應(yīng)以實(shí)際工程項(xiàng)目為引導(dǎo)，將實(shí)際工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)過(guò)程與設(shè)備、過(guò)程監(jiān)控等展現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目訓(xùn)練充分體驗(yàn)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程。乙酸乙酯生產(chǎn)、無(wú)機(jī)鹽類生產(chǎn)、甘油催化加氫制備丙二醇是比較成熟的實(shí)訓(xùn)工藝，在不少高校已有應(yīng)用。

1.2以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

學(xué)生工程意識(shí)培養(yǎng)不可能一蹴而就，而需要循序漸進(jìn)。以乙酸乙酯生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為例，圍繞乙酸乙酯的制備、分析、純化，設(shè)計(jì)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(cè)定、乙酸乙酯與乙醇的分離等系列基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該系列項(xiàng)目旨在對(duì)接專業(yè)實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)，一以貫之地遞進(jìn)式培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和工程意識(shí)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都融入了工程意識(shí)培養(yǎng)的理念。其中，乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)定位于工業(yè)生產(chǎn)乙酸乙酯的核心反應(yīng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(cè)定實(shí)驗(yàn)定位于化工生產(chǎn)中的產(chǎn)品純度分析，通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)生應(yīng)熟悉利用多種方法分析、評(píng)價(jià)產(chǎn)品中乙酸乙酯純度的實(shí)驗(yàn)方案；乙酸乙酯與乙醇的分離實(shí)驗(yàn)定位于化工生產(chǎn)中提高產(chǎn)品純度的手段，通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(shí)培養(yǎng)需求確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之后，還要根據(jù)工程意識(shí)培養(yǎng)需求，確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，首先要使學(xué)生懂得，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一項(xiàng)重要任務(wù)就是為工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)做好實(shí)驗(yàn)室研究，從而引起學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重視，激發(fā)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣。具體到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，乙酸乙酯制備實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生通過(guò)分析不同反應(yīng)條件對(duì)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(cè)定實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)，是使學(xué)生學(xué)會(huì)利用紅外光譜分析純度的同時(shí)，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(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)，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(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(xiàng)目設(shè)計(jì)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(wèn)題是，教師在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中作用過(guò)大，而學(xué)生則一直處于從屬地位，學(xué)生主動(dòng)實(shí)驗(yàn)的興趣不高，做實(shí)驗(yàn)像藥劑師“照方抓藥”，邊看講義邊操作，甚至完成實(shí)驗(yàn)后也不知做了什么，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果難以令人滿意。針對(duì)這一問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)出前，應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生參觀實(shí)訓(xùn)工藝，并基于教師的講解，使學(xué)生明確如下兩點(diǎn)：一是乙酸乙酯生產(chǎn)主要包括制備、純化和檢測(cè)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(guò)實(shí)驗(yàn)室研究、小試、中試等過(guò)程，既包括反應(yīng)的設(shè)計(jì)，又包括設(shè)備和工藝流程的設(shè)計(jì)。然后要求學(xué)生分小組查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，完成《乙酸乙酯的工業(yè)制備方法》總結(jié)報(bào)告，并以PPT形式在課程平臺(tái)上展示和互評(píng)，同時(shí)教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。以乙酸乙酯制備實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)前教師通過(guò)課程平臺(tái)等給出實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵問(wèn)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(yán)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(guò)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(shí)驗(yàn)報(bào)告情況給出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)。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(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)注重學(xué)生規(guī)范的操作習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?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(jī)物的蒸餾、洗滌和干燥等基本操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的同時(shí)，思考如下問(wèn)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(duì)上述兩個(gè)思考題，即可順勢(shì)提出乙酸乙酯紅外光譜分析及物理常數(shù)測(cè)定和乙酸乙酯與乙醇的分離兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的推進(jìn)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(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。學(xué)生通過(guò)資料查閱和小組討論，提出實(shí)驗(yàn)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(kāi)展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題后，共同研討，最后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作的規(guī)范程度、解決實(shí)際問(wèn)題的能力及實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況，給出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的綜合成績(jī)。

3.2考核方式改革

基于基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)及對(duì)學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考核成績(jī)包括過(guò)程考核成績(jī)和期末基本操作考試成績(jī)2部分，分別占65%和35%。過(guò)程考核成績(jī)由4塊組成：網(wǎng)上交流學(xué)習(xí)10%，參與互動(dòng)答疑5%，知識(shí)點(diǎn)檢測(cè)10%，預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告（主要考查點(diǎn)是報(bào)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(diǎn)考查學(xué)生對(duì)儀器的使用和對(duì)典型裝置的搭建等，學(xué)生隨機(jī)抽題參加考試。

4結(jié)語(yǔ)

大工程背景下，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，對(duì)接產(chǎn)業(yè)需求，以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為引領(lǐng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，以問(wèn)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(shí)驗(yàn)與化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)及化工生產(chǎn)有機(jī)對(duì)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(dòng)接受變成主動(dòng)探索。隨著系列項(xiàng)目的有序推進(jìn)，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(cè)知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)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(jī)融合，一以貫之地培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和實(shí)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