地方本科院校精細化工實驗教學改革研究

《精細化工實驗》是化學工程與工藝專業精細化工方向的一門重要專業實驗課。精細化工已成為一個獨立的工業部門，建立了自身的體系，并以驚人的速度發展著。本課程可以為精細化工專門人才的培養提供必須的訓練指導，在教學過程中引導學生利用相關理論知識，解決化學、化工過程的基本問題，為學生今后從事專業研究和工作打下堅實的基礎，同時對于學生的知識、能力和綜合素質的培養與提高也起著至關重要的作用。
隨著科學技術的飛速發展和人們對精細化學品種類與質量要求的提高，目前的精細化工實驗教學已無法適應日新月異的精細化工發展的需要，畢業生不能滿足企業對人才的需求，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驗教學進行了改革。蚌埠學院對精細化工實驗教學改革十分重視，進行了初步探索和實踐，取得了一些有益經驗。同時，我們于2014 年成功申請到安徽省“化學工程與工藝”特色專業省級質量工程項目，以項目為依托，以改革為動力，培養學生創新能力，破解學生就業難題。
1 目前精細化工實驗教學存在的問題
目前精細化工實驗教學局限于理論原理、配方等實驗上，加之精細化工實驗教材比較少，所以基礎實驗居多，應用實驗較少，與時代前沿相脫離，獲得的產品不具有市場認同感，學生感覺所做實驗畢業后沒有用途，自然也就興趣不高，不能激發學生對實驗課的主動性和積極性。部分實驗現象單一，耗時較長，往往需要2 － 3 小時反應，學生無法掌握更多的實驗知識，影響了實驗教學質量。另外，根據預習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生實驗操作水平。實驗報告中的實驗目的、原理、步驟等經常是依照實驗指導書抄寫，有時與實際的實驗步驟還不一致。由此可見，學生被動應試現象嚴重，純粹應付了事，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，降低了實驗教學的效果。
2 根據辦學定位精選實驗項目
蚌埠學院是一所以工科為主、多學科協調發展的普通教學型本科院校，根據“地方性、應用型、工程化" 的人才培養定位和著力培養適應區域經濟與社會發展需要的“實基礎、適口徑、重應用、強素質"的應用型人才的總體要求，全力打造學院" 工程化"這一辦學特色，走產學研合作之路，積極嘗試“工程化" 教育教學改革，推進產學研結合，實現與市場接軌，大力提高人才培養質量，探索具有時代特色和地方特點的辦學之路。在教學過程中注重辦學特色培育，努力建設以專業建設促進學科建設，形成應用型專業建設特色，為服務本地區域經濟社會的發展要求，為地方經濟發展培養高素質應用型人才。所以，在選擇實驗項目時，應綜合考慮以下幾個因素: 學?，F有實驗條件，教師科研實際，地方精細化學品企業對畢業生的需求。
2． 1 根據目前實驗條件增加綜合性、設計性實驗項目
實驗教學是培養具有創新精神和實踐應用能力的高素質人才的重要手段之一。但在目前的實驗教學過程中，實驗項目基本是驗證性實驗，實驗目的、實驗設備、實驗步驟都是固定的，教學過程常常是教師先講，然后學生跟著實驗教材上的實驗步驟一步步做，學生往往缺乏思考，更談不上創新，導致實驗教學效率低，效果差?？蛇m當增加一些綜合性、設計性實驗項目。綜合性實驗是單一學科領域知識和技術的融合，含有多個原理和多種操作手段，部分實驗項目與現代企業應用的科學技術同步，甚至保持適當的超前性。設計性實驗是讓學生根據已學知識，全面考慮實驗各個因素，比如原料成本、產品收率、工藝合理性、可操作性與環保性，讓學生變被動為主動，這個過程可以鍛煉學生查閱資料能力、培養學生設計思維。綜合性、設計性實驗項目的開展將加強不同學科相關知識之間的內在，培養學生主動思維、創新思維，使學生掌握科學研究的基本思路和方法，同時拓寬學生的知識面。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”設計性實驗，使學生對產品的成本價格、質量要求、制備過程、測試手段和產品性能有一個全面、深入地了解。
2． 2 實驗項目與教師科研項目相結合
教學內容與科研活動起來，以教學助科研，以科研促教學，二者相互促進，共同提高，讓學生參與教師相關科研項目，既能鞏固課堂上所學知識和技能，又能培養學生解決問題的能力，激發學生的學習熱情，將教師的科研項目部分安排在試驗教學中，為教學內容加入了相關領域的新知識和新技術，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苯及其衍生物”，安排部分項目內容到設計性試驗教學中，學生根據教師給出的實驗題目去查閱資料，擬定實驗方案，然后在教師指導下篩選優化方案，獨立完成實驗，充分激發了學生的科研熱情和學習興趣。
2． 3 立足地方企業需求，服務地方經濟
教學的目的是培養高素質應用型人才，所以作為蚌埠地方高校，教學內容就應該考慮地方企業需求，與工廠生產實際起來，緊密圍繞蚌埠及周邊地區的宏觀經濟環境、發展趨勢，切實服務于地方經濟建設，主動為企業和社會提供科技服務和智力支持。蚌埠地區精細化工企業眾多，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，學院先后與這些企業簽訂了實習就業協議，組織部分學生參加實際問題的解決，增強了學生解決實際問題的能力，結合涂料、助劑等章節內容，安排學生參與涂料生產企業多性能環保涂料研究工作，學生們在實踐中不斷成長，當問題成功解決時，內心無比喜悅，自信心大大增強，在參與項目研究后，學生普遍反映看到了就業的希望，增強了學習的動力。
3 改革實驗教學方法
3． 1 加強實驗前預習，提高教學質量
由于精細化工實驗是學生在完成了基礎化學課程以及化工工藝學、化學反應工程等專業課學習后開設的一門專業實驗課，它的綜合性相對較強，要求學生的基礎理論知識扎實，動手能力較強，所以實驗前的預習顯得很重要，我們要求學生實驗前預習實驗目的、原理及實驗步驟，查閱實驗所用試劑的物性常數，并以流程圖的形式書寫預習報告，實驗課前檢查并提問，督促學生認真完成。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，滴加完畢繼續升溫到90 － 95 度，反應到無回流為止，然后冷卻到50 度，以前老師提問“為什么在聚合反應過程中要嚴格控制反應溫度呢，怎樣才能更好地控制溫度呢”，很少有同學能回答，而現在通過查閱資料，對反應原理進行分析，有相當部分學生能夠回答這個問題，答案是: 聚合反應是一個復雜的反應過程，如果溫度控制不當就會發生副反應，產生雜質，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，學生通過預習實驗，減少了實驗盲目性，保證了實驗效果。
3． 2 采取啟發、互動式教學方式
目前的“注入式”教學方法還很常見，教師講解實驗原理與實驗步驟，學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，學生在學期末已記不清做過哪些實驗，教學效果不好，因此，應采取啟發、互動的教學方式，還原學生在實驗教學中的主體地位，提高學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，讓學生去思考，或借助圖書館、網絡等資源查閱相關資料，或實驗小組內部討論。如“水溶性酚醛樹脂膠的制備”實驗要求學生回答酚醛樹脂膠黏劑合成反應過程中，控制升降溫度的原因。通過對問題的思考，學生在實驗過程中，不但知道實驗過程怎么操作，還知道為什么要這樣操作。這樣既調動了學生參與實驗教學的積極性，又鍛煉了學生查閱資料的能力與交流溝通能力。
3． 3 將驗證性實驗變為設計性實驗
以前每學年的實驗項目中，驗證性實驗占大部分，而設計性實驗很少，學生往往根據實驗指導書上的實驗步驟做出了產品，對反應特點、反應路線設計和產品的成本了解甚少。比如苯甲醇的合成，產品的合成方法較多，原來學生只是按照實驗指導書合成了產品，對反應特點了解甚少，現在老師給出題目，讓學生查找合成路線，并考慮原料成本、反應時間、環保因素，選擇出合成路線。例如采用苯氯甲烷水解方法制備苯甲醇，有的設計路線中沒有考慮加催化劑，反應6 小時才結束，而有的學生考慮加入相轉移催化劑，反應只需2 小時即可，學生們通過實驗過程的對比探討，加深了對此類水解反應特點的理解。
4 更新實驗教學手段
傳統的實驗教學手段一般比較單一，多數是在實驗室內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，學生能夠得到的信息量相對較小。隨著社會的發展，學生對信息量的需求也隨著增加，這就要求教師在實驗教學時要嘗試不同的教學手段，比如多媒體授課、學生創新實驗室間歇式授課、帶學生到相關企業實習參觀等。比如CAI 課件為實驗教學提供豐富生動的內容，有助于學生理解。學生創新實驗室間歇式授課也是精細化工實驗教學的重要手段之一，我系設有6 個學生創新實驗室，平時實驗室全時開放，教師根據設計實驗項目或自己的科研課題給出題目，學生自學為主，自己查閱資料、設計實驗路線，任課教師主要起輔導作用。學生創新實驗室的開設，為那些基礎好，動手能力強的學生搭建了一個平臺，提高了學生的學習興趣和積極性，加強了學生創新能力和創新意識的培養。比如設計性實驗“淀粉接枝丙烯腈高吸水樹脂”分3 周進行，學生以2 － 4 人為一小組，通過查閱資料、設計路線、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差異和效率高低，需要時間不同，如果還在傳統的實驗室完成，學生、教師、實驗室資源的統籌安排顯得很困難，我們把這個實驗安排在學生創新實驗室內進行，很多問題將迎刃而解，并且在調動學生主觀能動性、學生創新能力培養、教學資源利用率等方面都達到了很好的教學效果。實驗室的儀器設備與企業的生產設備有較大差別，學生在實驗室盡管學習掌握了某種產品的制備方法，但到了工廠面對錯綜復雜的管道設備仍會感到迷茫。因此，有些精細化工實驗可以安排見習和實習讓學生對工業化生產有所了解。近年來，我系加強了見習實習環節，使實驗教學與見習實習有機結合起來，組織學生到蚌埠八一化工、海華化工、中實化學、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、安徽航大生態材料有限公司、安徽華強玻璃科技有限公司見習和實習，極大地豐富了學生課程見習、專業實習、就業途徑，讓學生親身感受產品的工業化生產，并分析解決實際生產中的問題，既培養了學生的創新能力，又增強了學生的就業信心。
5 提高實驗考核的創新性
考核制度是否合理直接影響到學生的學習積極性，采用卷面考試來評定學生實驗成績的方式往往不能真實反映學生的實際實驗水平，考核形式顯得單一，我們更加注重平時實驗過程的考核，加大了平時分數比重，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，將考核內容分解在考核表中，對每個考核內容打分，考核內容包括學生出勤情況、實驗預習、回答問題、實驗操作、衛生情況和實驗報告( 包括實驗結果與討論，思考題解答) 幾部分，每次實驗結束公布成績，這樣對做的出色的學生是一種鼓勵，對做的不好的學生是一種督促，使其能及時發現自己在實驗中存在的問題，從而及時加以糾正。加入學生創新實驗成績，更能全面客觀反映學生的創新能力與動手能力，因為學生創新實驗對學生的自主性要求更高，給出公正的評價成績，能進一步激勵學生的學習積極性。
6 結語
經過近幾年一系列精細化工實驗教學改革，我院的精細化工實驗教學內容更加完善，更加“接地氣”，與蚌埠周邊精細化工企業生產契合度提高，實驗教學手段更加多樣化，實驗成績考核方式更加合理，學生的學習積極性、創新能力和實踐能力均得到提高，就業率較之前有所提升。同時對任課教師的綜合素質也提出了更高要求，促使教師不斷思考學習，在一定程度上也提高了教師的教科研能力。