地方本科院校精細化工實(shí)驗教學(xué)改革研究

《精細化工實(shí)驗》是化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)精細化工方向的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課。精細化工已成為一個(gè)獨立的工業(yè)部門(mén)，建立了自身的體系，并以驚人的速度發(fā)展著(zhù)。本課程可以為精細化工專(zhuān)門(mén)人才的培養提供必須的訓練指導，在教學(xué)過(guò)程中引導學(xué)生利用相關(guān)理論知識，解決化學(xué)、化工過(guò)程的基本問(wèn)題，為學(xué)生今后從事專(zhuān)業(yè)研究和工作打下堅實(shí)的基礎，同時(shí)對于學(xué)生的知識、能力和綜合素質(zhì)的培養與提高也起著(zhù)至關(guān)重要的作用。
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人們對精細化學(xué)品種類(lèi)與質(zhì)量要求的提高，目前的精細化工實(shí)驗教學(xué)已無(wú)法適應日新月異的精細化工發(fā)展的需要，畢業(yè)生不能滿(mǎn)足企業(yè)對人才的需求，找不到合適的工作。
因此，國內不管綜合高校還是地方院校都對精細化工實(shí)驗教學(xué)進(jìn)行了改革。蚌埠學(xué)院對精細化工實(shí)驗教學(xué)改革十分重視，進(jìn)行了初步探索和實(shí)踐，取得了一些有益經(jīng)驗。同時(shí)，我們于2014 年成功申請到安徽省“化學(xué)工程與工藝”特色專(zhuān)業(yè)省級質(zhì)量工程項目，以項目為依托，以改革為動(dòng)力，培養學(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(shí)驗教學(xué)存在的問(wèn)題
目前精細化工實(shí)驗教學(xué)局限于理論原理、配方等實(shí)驗上，加之精細化工實(shí)驗教材比較少，所以基礎實(shí)驗居多，應用實(shí)驗較少，與時(shí)代前沿相脫離，獲得的產(chǎn)品不具有市場(chǎng)認同感，學(xué)生感覺(jué)所做實(shí)驗畢業(yè)后沒(méi)有用途，自然也就興趣不高，不能激發(fā)學(xué)生對實(shí)驗課的主動(dòng)性和積極性。部分實(shí)驗現象單一，耗時(shí)較長(cháng)，往往需要2 － 3 小時(shí)反應，學(xué)生無(wú)法掌握更多的實(shí)驗知識，影響了實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量。另外，根據預習報告和實(shí)驗報告進(jìn)行成績(jì)考核評價(jià)的方式，往往不能真實(shí)反映學(xué)生實(shí)驗操作水平。實(shí)驗報告中的實(shí)驗目的、原理、步驟等經(jīng)常是依照實(shí)驗指導書(shū)抄寫(xiě)，有時(shí)與實(shí)際的實(shí)驗步驟還不一致。由此可見(jiàn)，學(xué)生被動(dòng)應試現象嚴重，純粹應付了事，無(wú)法通過(guò)精細化工實(shí)驗課提高其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，降低了實(shí)驗教學(xué)的效果。
2 根據辦學(xué)定位精選實(shí)驗項目
蚌埠學(xué)院是一所以工科為主、多學(xué)科協(xié)調發(fā)展的普通教學(xué)型本科院校，根據“地方性、應用型、工程化" 的人才培養定位和著(zhù)力培養適應區域經(jīng)濟與社會(huì )發(fā)展需要的“實(shí)基礎、適口徑、重應用、強素質(zhì)"的應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(jìn)產(chǎn)學(xué)研結合，實(shí)現與市場(chǎng)接軌，大力提高人才培養質(zhì)量，探索具有時(shí)代特色和地方特點(diǎn)的辦學(xué)之路。在教學(xué)過(guò)程中注重辦學(xué)特色培育，努力建設以專(zhuān)業(yè)建設促進(jìn)學(xué)科建設，形成應用型專(zhuān)業(yè)建設特色，為服務(wù)本地區域經(jīng)濟社會(huì )的發(fā)展要求，為地方經(jīng)濟發(fā)展培養高素質(zhì)應用型人才。所以，在選擇實(shí)驗項目時(shí)，應綜合考慮以下幾個(gè)因素: 學(xué)?，F有實(shí)驗條件，教師科研實(shí)際，地方精細化學(xué)品企業(yè)對畢業(yè)生的需求。
2． 1 根據目前實(shí)驗條件增加綜合性、設計性實(shí)驗項目
實(shí)驗教學(xué)是培養具有創(chuàng )新精神和實(shí)踐應用能力的高素質(zhì)人才的重要手段之一。但在目前的實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗項目基本是驗證性實(shí)驗，實(shí)驗目的、實(shí)驗設備、實(shí)驗步驟都是固定的，教學(xué)過(guò)程常常是教師先講，然后學(xué)生跟著(zhù)實(shí)驗教材上的實(shí)驗步驟一步步做，學(xué)生往往缺乏思考，更談不上創(chuàng )新，導致實(shí)驗教學(xué)效率低，效果差?？蛇m當增加一些綜合性、設計性實(shí)驗項目。綜合性實(shí)驗是單一學(xué)科領(lǐng)域知識和技術(shù)的融合，含有多個(gè)原理和多種操作手段，部分實(shí)驗項目與現代企業(yè)應用的科學(xué)技術(shù)同步，甚至保持適當的超前性。設計性實(shí)驗是讓學(xué)生根據已學(xué)知識，全面考慮實(shí)驗各個(gè)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(dòng)為主動(dòng)，這個(gè)過(guò)程可以鍛煉學(xué)生查閱資料能力、培養學(xué)生設計思維。綜合性、設計性實(shí)驗項目的開(kāi)展將加強不同學(xué)科相關(guān)知識之間的內在，培養學(xué)生主動(dòng)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(shí)拓寬學(xué)生的知識面。如增加的“水溶性酚醛樹(shù)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(shí)驗和“淀粉接枝丙烯腈高吸水性樹(shù)脂”設計性實(shí)驗，使學(xué)生對產(chǎn)品的成本價(jià)格、質(zhì)量要求、制備過(guò)程、測試手段和產(chǎn)品性能有一個(gè)全面、深入地了解。
2． 2 實(shí)驗項目與教師科研項目相結合
教學(xué)內容與科研活動(dòng)起來(lái)，以教學(xué)助科研，以科研促教學(xué)，二者相互促進(jìn)，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，又能培養學(xué)生解決問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，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?jì)热莸皆O計性試驗教學(xué)中，學(xué)生根據教師給出的實(shí)驗題目去查閱資料，擬定實(shí)驗方案，然后在教師指導下篩選優(yōu)化方案，獨立完成實(shí)驗，充分激發(fā)了學(xué)生的科研熱情和學(xué)習興趣。
2． 3 立足地方企業(yè)需求，服務(wù)地方經(jīng)濟
教學(xué)的目的是培養高素質(zhì)應用型人才，所以作為蚌埠地方高校，教學(xué)內容就應該考慮地方企業(yè)需求，與工廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際起來(lái)，緊密?chē)@蚌埠及周邊地區的宏觀(guān)經(jīng)濟環(huán)境、發(fā)展趨勢，切實(shí)服務(wù)于地方經(jīng)濟建設，主動(dòng)為企業(yè)和社會(huì )提供科技服務(wù)和智力支持。蚌埠地區精細化工企業(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(shí)習就業(yè)協(xié)議，組織部分學(xué)生參加實(shí)際問(wèn)題的解決，增強了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，結合涂料、助劑等章節內容，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(shí)踐中不斷成長(cháng)，當問(wèn)題成功解決時(shí)，內心無(wú)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)習的動(dòng)力。
3 改革實(shí)驗教學(xué)方法
3． 1 加強實(shí)驗前預習，提高教學(xué)質(zhì)量
由于精細化工實(shí)驗是學(xué)生在完成了基礎化學(xué)課程以及化工工藝學(xué)、化學(xué)反應工程等專(zhuān)業(yè)課學(xué)習后開(kāi)設的一門(mén)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課，它的綜合性相對較強，要求學(xué)生的基礎理論知識扎實(shí)，動(dòng)手能力較強，所以實(shí)驗前的預習顯得很重要，我們要求學(xué)生實(shí)驗前預習實(shí)驗目的、原理及實(shí)驗步驟，查閱實(shí)驗所用試劑的物性常數，并以流程圖的形式書(shū)寫(xiě)預習報告，實(shí)驗課前檢查并提問(wèn)，督促學(xué)生認真完成。例如在醋酸乙烯酯乳膠涂料的配制實(shí)驗中，將部分醋酸乙烯酯和過(guò)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(shí)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(guò)硫酸銨水溶液，滴加完畢繼續升溫到90 － 95 度，反應到無(wú)回流為止，然后冷卻到50 度，以前老師提問(wèn)“為什么在聚合反應過(guò)程中要嚴格控制反應溫度呢，怎樣才能更好地控制溫度呢”，很少有同學(xué)能回答，而現在通過(guò)查閱資料，對反應原理進(jìn)行分析，有相當部分學(xué)生能夠回答這個(gè)問(wèn)題，答案是: 聚合反應是一個(gè)復雜的反應過(guò)程，如果溫度控制不當就會(huì )發(fā)生副反應，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溫度。所以，學(xué)生通過(guò)預習實(shí)驗，減少了實(shí)驗盲目性，保證了實(shí)驗效果。
3． 2 采取啟發(fā)、互動(dòng)式教學(xué)方式
目前的“注入式”教學(xué)方法還很常見(jiàn)，教師講解實(shí)驗原理與實(shí)驗步驟，學(xué)生機械按照教師要求操作，依賴(lài)性很強，自己缺乏對實(shí)驗的思考，學(xué)生在學(xué)期末已記不清做過(guò)哪些實(shí)驗，教學(xué)效果不好，因此，應采取啟發(fā)、互動(dòng)的教學(xué)方式，還原學(xué)生在實(shí)驗教學(xué)中的主體地位，提高學(xué)生參與實(shí)驗的積極性。比如實(shí)驗前教師布置實(shí)驗中有針對性的問(wèn)題，讓學(xué)生去思考，或借助圖書(shū)館、網(wǎng)絡(luò )等資源查閱相關(guān)資料，或實(shí)驗小組內部討論。如“水溶性酚醛樹(shù)脂膠的制備”實(shí)驗要求學(xué)生回答酚醛樹(shù)脂膠黏劑合成反應過(guò)程中，控制升降溫度的原因。通過(guò)對問(wèn)題的思考，學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中，不但知道實(shí)驗過(guò)程怎么操作，還知道為什么要這樣操作。這樣既調動(dòng)了學(xué)生參與實(shí)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(shí)驗變?yōu)樵O計性實(shí)驗
以前每學(xué)年的實(shí)驗項目中，驗證性實(shí)驗占大部分，而設計性實(shí)驗很少，學(xué)生往往根據實(shí)驗指導書(shū)上的實(shí)驗步驟做出了產(chǎn)品，對反應特點(diǎn)、反應路線(xiàn)設計和產(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(lái)學(xué)生只是按照實(shí)驗指導書(shū)合成了產(chǎn)品，對反應特點(diǎn)了解甚少，現在老師給出題目，讓學(xué)生查找合成路線(xiàn)，并考慮原料成本、反應時(shí)間、環(huán)保因素，選擇出合成路線(xiàn)。例如采用苯氯甲烷水解方法制備苯甲醇，有的設計路線(xiàn)中沒(méi)有考慮加催化劑，反應6 小時(shí)才結束，而有的學(xué)生考慮加入相轉移催化劑，反應只需2 小時(shí)即可，學(xué)生們通過(guò)實(shí)驗過(guò)程的對比探討，加深了對此類(lèi)水解反應特點(diǎn)的理解。
4 更新實(shí)驗教學(xué)手段
傳統的實(shí)驗教學(xué)手段一般比較單一，多數是在實(shí)驗室內聽(tīng)教師講解實(shí)驗原理與過(guò)程，缺乏交互性、集成性、多樣性，由于課時(shí)有限，學(xué)生能夠得到的信息量相對較小。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，學(xué)生對信息量的需求也隨著(zhù)增加，這就要求教師在實(shí)驗教學(xué)時(shí)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(shí)驗室間歇式授課、帶學(xué)生到相關(guān)企業(yè)實(shí)習參觀(guān)等。比如CAI 課件為實(shí)驗教學(xué)提供豐富生動(dòng)的內容，有助于學(xué)生理解。學(xué)生創(chuàng )新實(shí)驗室間歇式授課也是精細化工實(shí)驗教學(xué)的重要手段之一，我系設有6 個(gè)學(xué)生創(chuàng )新實(shí)驗室，平時(shí)實(shí)驗室全時(shí)開(kāi)放，教師根據設計實(shí)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、設計實(shí)驗路線(xiàn)，任課教師主要起輔導作用。學(xué)生創(chuàng )新實(shí)驗室的開(kāi)設，為那些基礎好，動(dòng)手能力強的學(xué)生搭建了一個(gè)平臺，提高了學(xué)生的學(xué)習興趣和積極性，加強了學(xué)生創(chuàng )新能力和創(chuàng )新意識的培養。比如設計性實(shí)驗“淀粉接枝丙烯腈高吸水樹(shù)脂”分3 周進(jìn)行，學(xué)生以2 － 4 人為一小組，通過(guò)查閱資料、設計路線(xiàn)、與老師討論等過(guò)程，確定合理的實(shí)驗方案，這個(gè)過(guò)程由于不同小組基礎差異和效率高低，需要時(shí)間不同，如果還在傳統的實(shí)驗室完成，學(xué)生、教師、實(shí)驗室資源的統籌安排顯得很困難，我們把這個(gè)實(shí)驗安排在學(xué)生創(chuàng )新實(shí)驗室內進(jìn)行，很多問(wèn)題將迎刃而解，并且在調動(dòng)學(xué)生主觀(guān)能動(dòng)性、學(xué)生創(chuàng )新能力培養、教學(xué)資源利用率等方面都達到了很好的教學(xué)效果。實(shí)驗室的儀器設備與企業(yè)的生產(chǎn)設備有較大差別，學(xué)生在實(shí)驗室盡管學(xué)習掌握了某種產(chǎn)品的制備方法，但到了工廠(chǎng)面對錯綜復雜的管道設備仍會(huì )感到迷茫。因此，有些精細化工實(shí)驗可以安排見(jiàn)習和實(shí)習讓學(xué)生對工業(yè)化生產(chǎn)有所了解。近年來(lái)，我系加強了見(jiàn)習實(shí)習環(huán)節，使實(shí)驗教學(xué)與見(jiàn)習實(shí)習有機結合起來(lái)，組織學(xué)生到蚌埠八一化工、海華化工、中實(shí)化學(xué)、天潤化工、好思家涂料、德力玻璃、鳳陽(yáng)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(jiàn)習和實(shí)習，極大地豐富了學(xué)生課程見(jiàn)習、專(zhuān)業(yè)實(shí)習、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(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題，既培養了學(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(shí)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)習積極性，采用卷面考試來(lái)評定學(xué)生實(shí)驗成績(jì)的方式往往不能真實(shí)反映學(xué)生的實(shí)際實(shí)驗水平，考核形式顯得單一，我們更加注重平時(shí)實(shí)驗過(guò)程的考核，加大了平時(shí)分數比重，將考核方式分為平時(shí)成績(jì)( 占80%) 和期末成績(jì)( 占20%) 兩部分，平時(shí)成績(jì)實(shí)行臺賬式管理，進(jìn)行量化考核，每個(gè)實(shí)驗項目都制定具體的考核表，將考核內容分解在考核表中，對每個(gè)考核內容打分，考核內容包括學(xué)生出勤情況、實(shí)驗預習、回答問(wèn)題、實(shí)驗操作、衛生情況和實(shí)驗報告( 包括實(shí)驗結果與討論，思考題解答) 幾部分，每次實(shí)驗結束公布成績(jì)，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(shí)發(fā)現自己在實(shí)驗中存在的問(wèn)題，從而及時(shí)加以糾正。加入學(xué)生創(chuàng )新實(shí)驗成績(jì)，更能全面客觀(guān)反映學(xué)生的創(chuàng )新能力與動(dòng)手能力，因為學(xué)生創(chuàng )新實(shí)驗對學(xué)生的自主性要求更高，給出公正的評價(jià)成績(jì)，能進(jìn)一步激勵學(xué)生的學(xué)習積極性。
6 結語(yǔ)
經(jīng)過(guò)近幾年一系列精細化工實(shí)驗教學(xué)改革，我院的精細化工實(shí)驗教學(xué)內容更加完善，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(shí)驗教學(xué)手段更加多樣化，實(shí)驗成績(jì)考核方式更加合理，學(xué)生的學(xué)習積極性、創(chuàng )新能力和實(shí)踐能力均得到提高，就業(yè)率較之前有所提升。同時(shí)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，在一定程度上也提高了教師的教科研能力。