地方本科院校精細化工實驗教學(xué)改革研究

《精細化工實驗》是化學(xué)工程與工藝專業(yè)精細化工方向的一門重要專業(yè)實驗課。精細化工已成為一個獨立的工業(yè)部門，建立了自身的體系，并以驚人的速度發(fā)展著。本課程可以為精細化工專門人才的培養(yǎng)提供必須的訓(xùn)練指導(dǎo)，在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生利用相關(guān)理論知識，解決化學(xué)、化工過程的基本問題，為學(xué)生今后從事專業(yè)研究和工作打下堅實的基礎(chǔ)，同時對于學(xué)生的知識、能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與提高也起著至關(guān)重要的作用。
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人們對精細化學(xué)品種類與質(zhì)量要求的提高，目前的精細化工實驗教學(xué)已無法適應(yīng)日新月異的精細化工發(fā)展的需要，畢業(yè)生不能滿足企業(yè)對人才的需求，找不到合適的工作。
因此，國內(nèi)不管綜合高校還是地方院校都對精細化工實驗教學(xué)進行了改革。蚌埠學(xué)院對精細化工實驗教學(xué)改革十分重視，進行了初步探索和實踐，取得了一些有益經(jīng)驗。同時，我們于2014 年成功申請到安徽省“化學(xué)工程與工藝”特色專業(yè)省級質(zhì)量工程項目，以項目為依托，以改革為動力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，破解學(xué)生就業(yè)難題。
1 目前精細化工實驗教學(xué)存在的問題
目前精細化工實驗教學(xué)局限于理論原理、配方等實驗上，加之精細化工實驗教材比較少，所以基礎(chǔ)實驗居多，應(yīng)用實驗較少，與時代前沿相脫離，獲得的產(chǎn)品不具有市場認(rèn)同感，學(xué)生感覺所做實驗畢業(yè)后沒有用途，自然也就興趣不高，不能激發(fā)學(xué)生對實驗課的主動性和積極性。部分實驗現(xiàn)象單一，耗時較長，往往需要2 － 3 小時反應(yīng)，學(xué)生無法掌握更多的實驗知識，影響了實驗教學(xué)質(zhì)量。另外，根據(jù)預(yù)習(xí)報告和實驗報告進行成績考核評價的方式，往往不能真實反映學(xué)生實驗操作水平。實驗報告中的實驗?zāi)康摹⒃?、步驟等經(jīng)常是依照實驗指導(dǎo)書抄寫，有時與實際的實驗步驟還不一致。由此可見，學(xué)生被動應(yīng)試現(xiàn)象嚴(yán)重，純粹應(yīng)付了事，無法通過精細化工實驗課提高其分析問題和解決問題的能力，降低了實驗教學(xué)的效果。
2 根據(jù)辦學(xué)定位精選實驗項目
蚌埠學(xué)院是一所以工科為主、多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的普通教學(xué)型本科院校，根據(jù)“地方性、應(yīng)用型、工程化" 的人才培養(yǎng)定位和著力培養(yǎng)適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟與社會發(fā)展需要的“實基礎(chǔ)、適口徑、重應(yīng)用、強素質(zhì)"的應(yīng)用型人才的總體要求，全力打造學(xué)院" 工程化"這一辦學(xué)特色，走產(chǎn)學(xué)研合作之路，積極嘗試“工程化" 教育教學(xué)改革，推進產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，實現(xiàn)與市場接軌，大力提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，探索具有時代特色和地方特點的辦學(xué)之路。在教學(xué)過程中注重辦學(xué)特色培育，努力建設(shè)以專業(yè)建設(shè)促進學(xué)科建設(shè)，形成應(yīng)用型專業(yè)建設(shè)特色，為服務(wù)本地區(qū)域經(jīng)濟社會的發(fā)展要求，為地方經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才。所以，在選擇實驗項目時，應(yīng)綜合考慮以下幾個因素: 學(xué)校現(xiàn)有實驗條件，教師科研實際，地方精細化學(xué)品企業(yè)對畢業(yè)生的需求。
2． 1 根據(jù)目前實驗條件增加綜合性、設(shè)計性實驗項目
實驗教學(xué)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐應(yīng)用能力的高素質(zhì)人才的重要手段之一。但在目前的實驗教學(xué)過程中，實驗項目基本是驗證性實驗，實驗?zāi)康?、實驗設(shè)備、實驗步驟都是固定的，教學(xué)過程常常是教師先講，然后學(xué)生跟著實驗教材上的實驗步驟一步步做，學(xué)生往往缺乏思考，更談不上創(chuàng)新，導(dǎo)致實驗教學(xué)效率低，效果差?？蛇m當(dāng)增加一些綜合性、設(shè)計性實驗項目。綜合性實驗是單一學(xué)科領(lǐng)域知識和技術(shù)的融合，含有多個原理和多種操作手段，部分實驗項目與現(xiàn)代企業(yè)應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)同步，甚至保持適當(dāng)?shù)某靶浴ＴO(shè)計性實驗是讓學(xué)生根據(jù)已學(xué)知識，全面考慮實驗各個因素，比如原料成本、產(chǎn)品收率、工藝合理性、可操作性與環(huán)保性，讓學(xué)生變被動為主動，這個過程可以鍛煉學(xué)生查閱資料能力、培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計思維。綜合性、設(shè)計性實驗項目的開展將加強不同學(xué)科相關(guān)知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生主動思維、創(chuàng)新思維，使學(xué)生掌握科學(xué)研究的基本思路和方法，同時拓寬學(xué)生的知識面。如增加的“水溶性酚醛樹脂膠的制備”、“聚醋酸乙烯酯乳膠涂料的配制”、“苯甲醇和苯甲酸的同步合成”等綜合性實驗和“淀粉接枝丙烯腈高吸水性樹脂”設(shè)計性實驗，使學(xué)生對產(chǎn)品的成本價格、質(zhì)量要求、制備過程、測試手段和產(chǎn)品性能有一個全面、深入地了解。
2． 2 實驗項目與教師科研項目相結(jié)合
教學(xué)內(nèi)容與科研活動聯(lián)系起來，以教學(xué)助科研，以科研促教學(xué)，二者相互促進，共同提高，讓學(xué)生參與教師相關(guān)科研項目，既能鞏固課堂上所學(xué)知識和技能，又能培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，將教師的科研項目部分安排在試驗教學(xué)中，為教學(xué)內(nèi)容加入了相關(guān)領(lǐng)域的新知識和新技術(shù)，如系教師承擔(dān)的安徽省教育廳項目“稀土離子交換的β － 沸石催化選擇性硝化聯(lián)苯及其衍生物”，安排部分項目內(nèi)容到設(shè)計性試驗教學(xué)中，學(xué)生根據(jù)教師給出的實驗題目去查閱資料，擬定實驗方案，然后在教師指導(dǎo)下篩選優(yōu)化方案，獨立完成實驗，充分激發(fā)了學(xué)生的科研熱情和學(xué)習(xí)興趣。
2． 3 立足地方企業(yè)需求，服務(wù)地方經(jīng)濟
教學(xué)的目的是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，所以作為蚌埠地方高校，教學(xué)內(nèi)容就應(yīng)該考慮地方企業(yè)需求，與工廠生產(chǎn)實際聯(lián)系起來，緊密圍繞蚌埠及周邊地區(qū)的宏觀經(jīng)濟環(huán)境、發(fā)展趨勢，切實服務(wù)于地方經(jīng)濟建設(shè)，主動為企業(yè)和社會提供科技服務(wù)和智力支持。蚌埠地區(qū)精細化工企業(yè)眾多，比如安徽好思家涂料有限公司、安徽天潤化工有限公司、安徽八一化工股份有限公司、安徽佳先功能助劑股份有限公司、安徽豐原利康制藥有限公司等，學(xué)院先后與這些企業(yè)簽訂了實習(xí)就業(yè)協(xié)議，組織部分學(xué)生參加實際問題的解決，增強了學(xué)生解決實際問題的能力，結(jié)合涂料、助劑等章節(jié)內(nèi)容，安排學(xué)生參與涂料生產(chǎn)企業(yè)多性能環(huán)保涂料研究工作，學(xué)生們在實踐中不斷成長，當(dāng)問題成功解決時，內(nèi)心無比喜悅，自信心大大增強，在參與項目研究后，學(xué)生普遍反映看到了就業(yè)的希望，增強了學(xué)習(xí)的動力。
3 改革實驗教學(xué)方法
3． 1 加強實驗前預(yù)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量
由于精細化工實驗是學(xué)生在完成了基礎(chǔ)化學(xué)課程以及化工工藝學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程等專業(yè)課學(xué)習(xí)后開設(shè)的一門專業(yè)實驗課，它的綜合性相對較強，要求學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識扎實，動手能力較強，所以實驗前的預(yù)習(xí)顯得很重要，我們要求學(xué)生實驗前預(yù)習(xí)實驗?zāi)康?、原理及實驗步驟，查閱實驗所用試劑的物性常數(shù)，并以流程圖的形式書寫預(yù)習(xí)報告，實驗課前檢查并提問，督促學(xué)生認(rèn)真完成。例如在醋酸乙烯酯乳膠涂料的配制實驗中，將部分醋酸乙烯酯和過硫酸銨水溶液在水浴中加熱回流，保持溫度在65 － 75度，回流消失時溫度升至83 度，然后用滴液漏斗滴加另一部分醋酸乙烯酯和過硫酸銨水溶液，滴加完畢繼續(xù)升溫到90 － 95 度，反應(yīng)到無回流為止，然后冷卻到50 度，以前老師提問“為什么在聚合反應(yīng)過程中要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度呢，怎樣才能更好地控制溫度呢”，很少有同學(xué)能回答，而現(xiàn)在通過查閱資料，對反應(yīng)原理進行分析，有相當(dāng)部分學(xué)生能夠回答這個問題，答案是: 聚合反應(yīng)是一個復(fù)雜的反應(yīng)過程，如果溫度控制不當(dāng)就會發(fā)生副反應(yīng)，產(chǎn)生雜質(zhì)，控制好滴加速度與聚乙烯醇的濃度就能較好地控制反應(yīng)溫度。所以，學(xué)生通過預(yù)習(xí)實驗，減少了實驗盲目性，保證了實驗效果。
3． 2 采取啟發(fā)、互動式教學(xué)方式
目前的“注入式”教學(xué)方法還很常見，教師講解實驗原理與實驗步驟，學(xué)生機械按照教師要求操作，依賴性很強，自己缺乏對實驗的思考，學(xué)生在學(xué)期末已記不清做過哪些實驗，教學(xué)效果不好，因此，應(yīng)采取啟發(fā)、互動的教學(xué)方式，還原學(xué)生在實驗教學(xué)中的主體地位，提高學(xué)生參與實驗的積極性。比如實驗前教師布置實驗中有針對性的問題，讓學(xué)生去思考，或借助圖書館、網(wǎng)絡(luò)等資源查閱相關(guān)資料，或?qū)嶒炐〗M內(nèi)部討論。如“水溶性酚醛樹脂膠的制備”實驗要求學(xué)生回答酚醛樹脂膠黏劑合成反應(yīng)過程中，控制升降溫度的原因。通過對問題的思考，學(xué)生在實驗過程中，不但知道實驗過程怎么操作，還知道為什么要這樣操作。這樣既調(diào)動了學(xué)生參與實驗教學(xué)的積極性，又鍛煉了學(xué)生查閱資料的能力與交流溝通能力。
3． 3 將驗證性實驗變?yōu)樵O(shè)計性實驗
以前每學(xué)年的實驗項目中，驗證性實驗占大部分，而設(shè)計性實驗很少，學(xué)生往往根據(jù)實驗指導(dǎo)書上的實驗步驟做出了產(chǎn)品，對反應(yīng)特點、反應(yīng)路線設(shè)計和產(chǎn)品的成本了解甚少。比如苯甲醇的合成，產(chǎn)品的合成方法較多，原來學(xué)生只是按照實驗指導(dǎo)書合成了產(chǎn)品，對反應(yīng)特點了解甚少，現(xiàn)在老師給出題目，讓學(xué)生查找合成路線，并考慮原料成本、反應(yīng)時間、環(huán)保因素，選擇出合成路線。例如采用苯氯甲烷水解方法制備苯甲醇，有的設(shè)計路線中沒有考慮加催化劑，反應(yīng)6 小時才結(jié)束，而有的學(xué)生考慮加入相轉(zhuǎn)移催化劑，反應(yīng)只需2 小時即可，學(xué)生們通過實驗過程的對比探討，加深了對此類水解反應(yīng)特點的理解。
4 更新實驗教學(xué)手段
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)手段一般比較單一，多數(shù)是在實驗室內(nèi)聽教師講解實驗原理與過程，缺乏交互性、集成性、多樣性，由于課時有限，學(xué)生能夠得到的信息量相對較小。隨著社會的發(fā)展，學(xué)生對信息量的需求也隨著增加，這就要求教師在實驗教學(xué)時要嘗試不同的教學(xué)手段，比如多媒體授課、學(xué)生創(chuàng)新實驗室間歇式授課、帶學(xué)生到相關(guān)企業(yè)實習(xí)參觀等。比如CAI 課件為實驗教學(xué)提供豐富生動的內(nèi)容，有助于學(xué)生理解。學(xué)生創(chuàng)新實驗室間歇式授課也是精細化工實驗教學(xué)的重要手段之一，我系設(shè)有6 個學(xué)生創(chuàng)新實驗室，平時實驗室全時開放，教師根據(jù)設(shè)計實驗項目或自己的科研課題給出題目，學(xué)生自學(xué)為主，自己查閱資料、設(shè)計實驗路線，任課教師主要起輔導(dǎo)作用。學(xué)生創(chuàng)新實驗室的開設(shè)，為那些基礎(chǔ)好，動手能力強的學(xué)生搭建了一個平臺，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，加強了學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。比如設(shè)計性實驗“淀粉接枝丙烯腈高吸水樹脂”分3 周進行，學(xué)生以2 － 4 人為一小組，通過查閱資料、設(shè)計路線、與老師討論等過程，確定合理的實驗方案，這個過程由于不同小組基礎(chǔ)差異和效率高低，需要時間不同，如果還在傳統(tǒng)的實驗室完成，學(xué)生、教師、實驗室資源的統(tǒng)籌安排顯得很困難，我們把這個實驗安排在學(xué)生創(chuàng)新實驗室內(nèi)進行，很多問題將迎刃而解，并且在調(diào)動學(xué)生主觀能動性、學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)、教學(xué)資源利用率等方面都達到了很好的教學(xué)效果。實驗室的儀器設(shè)備與企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備有較大差別，學(xué)生在實驗室盡管學(xué)習(xí)掌握了某種產(chǎn)品的制備方法，但到了工廠面對錯綜復(fù)雜的管道設(shè)備仍會感到迷茫。因此，有些精細化工實驗可以安排見習(xí)和實習(xí)讓學(xué)生對工業(yè)化生產(chǎn)有所了解。近年來，我系加強了見習(xí)實習(xí)環(huán)節(jié)，使實驗教學(xué)與見習(xí)實習(xí)有機結(jié)合起來，組織學(xué)生到蚌埠八一化工、海華化工、中實化學(xué)、天潤化工、好思家涂料、德力玻璃、鳳陽通達石英有限公司、安徽珍珠水泥集團股份有限公司、安徽航大生態(tài)材料有限公司、安徽華強玻璃科技有限公司見習(xí)和實習(xí)，極大地豐富了學(xué)生課程見習(xí)、專業(yè)實習(xí)、就業(yè)途徑，讓學(xué)生親身感受產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)，并分析解決實際生產(chǎn)中的問題，既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，又增強了學(xué)生的就業(yè)信心。
5 提高實驗考核的創(chuàng)新性
考核制度是否合理直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，采用卷面考試來評定學(xué)生實驗成績的方式往往不能真實反映學(xué)生的實際實驗水平，考核形式顯得單一，我們更加注重平時實驗過程的考核，加大了平時分?jǐn)?shù)比重，將考核方式分為平時成績( 占80%) 和期末成績( 占20%) 兩部分，平時成績實行臺賬式管理，進行量化考核，每個實驗項目都制定具體的考核表，將考核內(nèi)容分解在考核表中，對每個考核內(nèi)容打分，考核內(nèi)容包括學(xué)生出勤情況、實驗預(yù)習(xí)、回答問題、實驗操作、衛(wèi)生情況和實驗報告( 包括實驗結(jié)果與討論，思考題解答) 幾部分，每次實驗結(jié)束公布成績，這樣對做的出色的學(xué)生是一種鼓勵，對做的不好的學(xué)生是一種督促，使其能及時發(fā)現(xiàn)自己在實驗中存在的問題，從而及時加以糾正。加入學(xué)生創(chuàng)新實驗成績，更能全面客觀反映學(xué)生的創(chuàng)新能力與動手能力，因為學(xué)生創(chuàng)新實驗對學(xué)生的自主性要求更高，給出公正的評價成績，能進一步激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
6 結(jié)語
經(jīng)過近幾年一系列精細化工實驗教學(xué)改革，我院的精細化工實驗教學(xué)內(nèi)容更加完善，更加“接地氣”，與蚌埠周邊精細化工企業(yè)生產(chǎn)契合度提高，實驗教學(xué)手段更加多樣化，實驗成績考核方式更加合理，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、創(chuàng)新能力和實踐能力均得到提高，就業(yè)率較之前有所提升。同時對任課教師的綜合素質(zhì)也提出了更高要求，促使教師不斷思考學(xué)習(xí)，在一定程度上也提高了教師的教科研能力。