化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)及考核方法探索

黃山秀，馬名杰

(河南理工大學(xué)，河南焦作 454100)

化學(xué)工程與工藝類課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是整個(gè)教學(xué)的重要組成部分，針對化工基礎(chǔ)課的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)，不單是為了加深學(xué)生對化工理論知識(shí)的理解，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生將書本理論與工程實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)際操作能力。由于高校的主要教學(xué)任務(wù)偏重于理論，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，普遍存在學(xué)時(shí)偏少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇蟛糠种煌Ａ粼诶碚摰尿?yàn)證上，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上沒有足夠的選擇性，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有能動(dòng)興趣［1］。這樣的實(shí)驗(yàn)過程不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，與此同時(shí)，教師在實(shí)驗(yàn)室完成演示部分后，部分學(xué)生僅以實(shí)驗(yàn)課簽到表和硬性的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來證明自己參與了實(shí)驗(yàn)，卻沒有在真正意義上完成實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的。針對這樣的情況，教師應(yīng)改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)題目的更新率，讓學(xué)生有自主選擇權(quán)，并在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增加更多的與工程相關(guān)的研究型、設(shè)計(jì)型、開放型實(shí)驗(yàn)，甚至在實(shí)驗(yàn)室條件允許的情況下，可以讓學(xué)生根據(jù)書本所學(xué)自擬實(shí)驗(yàn)題目，從而提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

1 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)融于課堂理論教學(xué)

化學(xué)工程與工藝專業(yè)傳統(tǒng)的理論教學(xué)，主要是在課堂上講授學(xué)科定義，課程主要內(nèi)容及工作、反應(yīng)原理等概念，涉及到實(shí)驗(yàn)部分，也只是對抽象概念的描述。教材中對實(shí)驗(yàn)設(shè)備的介紹大都以圖片和文字的形式，很難讓學(xué)生有具體的空間想象。因此，在教學(xué)過程中，必須打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作，采用多媒體演示的方式力求清晰、直觀、形象化，激發(fā)學(xué)生的熱情及空間想象能力，使學(xué)生便于、樂于接受新知識(shí)信息，提高理論知識(shí)接受質(zhì)量，增進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作的直觀理解［2］。例如:煤化工實(shí)驗(yàn)中關(guān)于煤的工業(yè)分析，當(dāng)教師講授完工業(yè)分析的概念、意義、操作原理后，可以將一些在實(shí)驗(yàn)室錄制好的操作視頻播放給學(xué)生看，這樣，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)中所用的儀器設(shè)備，實(shí)驗(yàn)樣品及整個(gè)操作過程都有很直觀的了解。通過理論及視頻的學(xué)習(xí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行煤的工業(yè)分析實(shí)際操作時(shí)，對煤粉的制備，坩堝的選擇，設(shè)備使用的先后順序等有自己的思考及判斷，這樣不僅可以考察學(xué)生的自主能動(dòng)性，還可以節(jié)約很多重復(fù)的講解時(shí)間，節(jié)約了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的課時(shí)，在有限的學(xué)時(shí)中為綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提供更多的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)。

2 整合實(shí)驗(yàn)題目側(cè)重工程應(yīng)用

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)題目一般是依據(jù)教材內(nèi)容中對基本化學(xué)原理所進(jìn)行的已知結(jié)果的驗(yàn)證，這很難調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極能動(dòng)性。為此，我們需要整合實(shí)驗(yàn)題目，減少基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，或者取消一部分簡單、過時(shí)的單元操作實(shí)驗(yàn)，代之以重新設(shè)計(jì)的與實(shí)際工業(yè)相關(guān)的試驗(yàn)項(xiàng)目將這些單元操作有機(jī)地串聯(lián)起來，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容能夠與時(shí)代發(fā)展一致。如實(shí)驗(yàn)中關(guān)于型煤熱穩(wěn)定性的測定，學(xué)生在掌握了測定方法后，可以增開型煤的制備過程，工業(yè)型煤冷熱強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)及測定方法，成型生球干燥溫度選擇，不同種型煤黏結(jié)劑選擇等相關(guān)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對整個(gè)型煤的加工流程及工業(yè)對型煤各項(xiàng)指標(biāo)的要求有更全面的了解，進(jìn)一步拓展學(xué)生在專業(yè)知識(shí)鏈。型煤的制備是為了節(jié)約企業(yè)的實(shí)際成本，也是社會(huì)節(jié)能減排的重要立項(xiàng)之一，這種工業(yè)化生產(chǎn)既具有與時(shí)俱進(jìn)的社會(huì)效益，又與專業(yè)知識(shí)聯(lián)系緊密，讓學(xué)生能切身感受到專業(yè)的重要性和先進(jìn)性。一方面提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣以及學(xué)生主動(dòng)要求實(shí)驗(yàn)的積極性，使學(xué)生所學(xué)知識(shí)得以靈活運(yùn)用，另一方面提高了教學(xué)學(xué)時(shí)的利用效率，減少了不必要的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)開支。

3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目鍛煉綜合能力

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，很多實(shí)驗(yàn)課存在一個(gè)嚴(yán)重問題，就是實(shí)驗(yàn)課主體是教師的講授及演示。實(shí)驗(yàn)課前教師把教材中涉及到的實(shí)驗(yàn)操作原理及方法做成備課教案，在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)按教案上的內(nèi)容依次講解及演示，接著讓學(xué)生按演示的內(nèi)容重復(fù)操作，很難達(dá)到實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握該測定方法的目的。因此，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之前，首先要改變實(shí)驗(yàn)課的主體，實(shí)驗(yàn)課應(yīng)把學(xué)生被動(dòng)的聽與做的實(shí)驗(yàn)變?yōu)橹鲃?dòng)，使學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主體，更要重點(diǎn)強(qiáng)化學(xué)生的自主動(dòng)手能力。

這個(gè)問題解決之后，就需要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以期鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及綜合能力。如，在為煤化工專業(yè)開設(shè)焦炭質(zhì)量檢測的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓學(xué)生設(shè)計(jì)配煤煉焦的方案，自己組建團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)際的煉焦操作，再用自己做出的焦炭成果進(jìn)行質(zhì)量檢測，看是否能真正達(dá)到理論要求和實(shí)際生產(chǎn)要求。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)要求學(xué)生在自己專業(yè)能力的范圍內(nèi)依據(jù)自己興趣所在，自行設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案，自主完成實(shí)驗(yàn)操作，通過查閱相關(guān)的資料文獻(xiàn)，補(bǔ)足自己的知識(shí)盲點(diǎn)，完全由學(xué)生自己分析、思考、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，最后在老師的歸納建議下，整理出合理實(shí)驗(yàn)方案。這樣才是真正意義上發(fā)揮了學(xué)生的主體能動(dòng)性，有利于學(xué)生思維能力、創(chuàng)造能力和初步科研能力的培養(yǎng)［3］。如，我們開設(shè)的褐煤微波熱解實(shí)驗(yàn)。首先，讓學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解褐煤的成因、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用價(jià)值及加工的目的等，通過學(xué)生分組討論得出微波熱解與其他熱解方式的優(yōu)劣勢比較，得出最優(yōu)的微波熱解方案。通過綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生建立化工實(shí)驗(yàn)的基本思想，發(fā)揮專業(yè)理論知識(shí)的指導(dǎo)作用，使理論與工業(yè)實(shí)踐結(jié)合，靈活運(yùn)用現(xiàn)有基礎(chǔ)理論為工程研發(fā)服務(wù)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對培養(yǎng)工科學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，提升實(shí)際應(yīng)用工作方面的能力有極大的幫助。

4 更新實(shí)驗(yàn)課考核方法

傳統(tǒng)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)是以簽到表和紙質(zhì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來進(jìn)行日常管理的。這種管理方式的效率低，時(shí)效性差。對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)管理力度不夠，無法從真正意義上鑒別學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作及學(xué)習(xí)能力的大小，更無法配合教學(xué)中綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開出［4］。針對這一情況，我們需更新實(shí)驗(yàn)課的考核方法，利用多重考核方法，正確引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，監(jiān)督和檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果及應(yīng)用能力，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)考核由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)考核和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考核兩部分組成，以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)考核為主，按照學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)課的技能表現(xiàn)打分，占總成績的60%。綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考核占40%，包括實(shí)驗(yàn)的參與度、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作技能考核和綜合實(shí)驗(yàn)完成率考核［5］?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)考核依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整度和技能表現(xiàn)中隨機(jī)抽查現(xiàn)場操作的熟練程度打分。綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是考查學(xué)生綜合利用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的原理來設(shè)計(jì)拓展實(shí)驗(yàn)并解決實(shí)際工程問題的能力。主要考核學(xué)生主動(dòng)申請參與及完成實(shí)驗(yàn)題目的綜合能力，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，操作步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論，并通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告或小論文的形式體現(xiàn)出來。這種綜合考試的形式，能夠更客觀地評(píng)價(jià)出學(xué)生實(shí)驗(yàn)的水平，激勵(lì)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)，重視工程應(yīng)用，培養(yǎng)專業(yè)思維能力，最終提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

［1］楊世芳.化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，27(12):178-179.

［2］王 宇.化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐與探索［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23(11):114-116.

［3］吳玉芹，吳俊方.工科有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索［J］.河南化工，2011，28(11):61-63.

［4］石瑩瑩.儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的初探［J］.廣西輕工業(yè)，2009(11):19-20.

［5］吳 影.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的實(shí)踐與探索［J］.河南化工，2010(10):63-64.