化工专业研究型实验教学设计与实践

赵朝晖， 郑 成， 毛桃嫣

(广州大学 化学化工学院， 广东 广州 510006)

实验教学研究

化工专业研究型实验教学设计与实践

赵朝晖， 郑 成， 毛桃嫣

(广州大学 化学化工学院， 广东 广州 510006)

研究型教学是一种新的教学理念，是高等教育新一轮教学改革的重要方向。以“新型季铵盐阳离子表面活性剂对织物的抗菌性能研究”为实例，剖析研究型实验教学在提高化工专业本科生科研素质和创新能力中的重要作用，探索开展研究型实验教学的有效方法及要求。

研究型实验； 季铵盐； 阳离子表面活性剂； 抗菌性能

创新教育是21世纪高等教育改革的主旋律，培养具有创新意识、创新精神和创新能力的高素质人才是当前高等教育改革的首要任务[1]。实验教学在学生创新能力培养方面具有举足轻重的作用，国内外各高校近年来积极开展实验教学改革，以期探索出一套适合研究型、复合型人才培养的实验教学模式和体系[2-6]。研究型实验教学是一种新的教学模式，建立于基础验证性实验和综合设计性实验之上，它的核心在于“研究”，因而实验内容需具有一定的探索性和不确定性[7-8]。研究型实验通常与教师科研项目相结合。以“新型季铵盐阳离子表面活性剂对织物的抗菌性能研究”为实例，分析研究型实验在普通高校本科化学工程与工艺专业中有效培养学生实践、创新和综合知识运用能力的重要作用。

1 选题背景

随着经济的飞速发展及社会的不断进步，人们的生活质量也在不断提高。对于穿在身上的衣服，人们也越来越注重，除了要求款式好看新潮，对衣服的舒适感以及卫生保健等功能也有了越来越高的要求。单一的纺织品已经不能满足大众的需要，经过功能整理赋予其优良性能的纺织品越来越受人们的喜爱[9]。在日常生活中，对人体有害的微生物无处不在，无孔不入。纺织品也是细菌霉菌繁殖很好的场所，繁殖过程细菌的新陈代谢会产生一些异味，让人感到不舒服，甚至影响我们的身心健康。因此，对纺织品进行抗菌整理，研制具有优越的杀菌性能的阳离子表面活性剂有着非常重要的意义[10-11]。

2 实验目的

采用十四烷基甲基二羟基溴化铵作为衣物整理剂，棉布作为试验织物，主要对其柔软度、抗黄及杀菌性能开展研究。

3 实验过程

3.1 实验准备

(1) 取棉布若干，按20 mm×20 mm的规格剪好。然后用40 ℃水洗涤、烘干，称取0.5±0.05 g ，用牛皮纸包好。配制质量浓度分别为125 mg/L、250 mg/L、500 mg/L、750 mg/L、1 000 mg/L的十四烷基甲基二羟乙基溴化铵溶液，并将实验试样浸泡于其中20 min，烘干，待灭菌。

(2) 称取33 g TTC琼脂培养粉于烧杯中，加入沸水至1 L，加热搅拌至溶液透明，用5个250 mL的锥形瓶分装，待灭菌。

(3) 配制生理盐水1 L，分别移取70 mL生理盐水至8个250 mL的锥形瓶，另分别取6.3 mL生理盐水至若干试管(大概50支)，待灭菌。

(4) 将试样、生理盐水、营养琼脂置于高压灭菌锅中，于121 ℃、103 kPa下灭菌30 min。

3.2 菌悬液的制备

用接种环从试管斜面上刮取2～3环细菌至装有6.3 mL生理盐水的试管内，用右手食指和拇指捏紧试管上半部分，充分摇匀，制得菌悬液原液。采用10倍稀释法，稀释至10-4倍，即得到实验待用的菌悬液。

3.3 实验步骤

(1) 分别将无纺布试样、棉布试样以及空白样完全浸泡在生理盐水中。

(2) 分别取5 mL大肠杆菌和金色葡萄球菌加入到上述试样中，置于恒温振荡器上，在37 ℃下，以150 r/min的转速振荡1 h。

(3) 分别取每个试样0.7 mL至装有6.3 mL生理盐水的试管中，即稀释10倍。

(4) 分别从(2)和(3)中取1 mL至已灭菌的培养皿中，倾注TTC营养琼脂液，摇匀，待至琼脂凝固后倒平板，贴上标签，放入37±1 ℃等恒温箱培养24 h。最后去除平板，记录其菌落数。

(5) 重复以上步骤，测定试样的抗菌性能，最后得出抑菌最佳的质量浓度。采用平板计数法来计算细菌菌落个数。按下式计算抑菌率。

(1)

式中：NA为整理前的平均活菌数(cuf/mL)；NB为整理后的平均活菌数(cuf/mL)。

4 实验成绩考核和评定

要想保证有好的教学效果，还需要有一套行之有效的考核和成绩评定方法。对研究型实验的考核要打破传统化工专业实验考核重在对实验结果、实验数据处理的局限，建立考核方式多样化、考核内容层次化、注重过程考核的评价体系[7，12]。同时，评价主体不仅包括指导教师，还包括同组其他人员以及个人自我评价部分。具体的操作首先由指导教师根据学生的态度、出勤以及实验操作等具体表现给出综合评定成绩；另一部分成绩则采取报告与答辩相结合的多元化方式进行。每个学生按照科研论文的标准格式独立撰写实验报告，并要在组会上进行总结和汇报，建立学生评议、指导教师评价和论文质量综合评分等多元考核质量评价体系。

5 结束语

研究型实验是创新人才培养一种积极有益的教学模式。通过最近几年的实践证明，研究型实验改变了以教师为主体的教学方式，实验过程中学生主动地学习新知识、独立地进行设计和研究，激发了学生的学习积极性，为提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,以及培养学生的科研素养和创新能力奠定了基础,实现了从“知识中心型”教育向“能力中心型”教育的转变，有效地发挥研究型实验教学在培养创新人才方面的作用，在当前的教育形式下具有非常重要的意义。

References)

[1] 林连东.EDA 技术开放实验室研究型实验的教学探索[J].实验室研究与探索,2013，32(5):216-226.

[2] 李兵,李鸿飞,刘中来,等.生物学研究创新型实验的探索与实践[J].实验技术与管理,2012,29(3):27-29.

[3] 万迪,贺哲丰,王鹏飞,等.运用EBSD技术开展晶体学研究型实验的探索[J].实验室研究与探索,2012,31(8):113-116.

[4] 冯根生,冯婷,杜春荣.基于学科特点的研究型实验教学模式建设[J].实验技术与管理,2012,29(3):239-241.

[5] 李小昱,王为,胡波.研究型实验教学改革的探索与思考[J].实验室研究与探索,2008，27(6):105-107.

[6] 张剑荣.构建研究型实验教学平台 实施研究性实验教学[J].中国大学教学,2014(7)：84-87.

[7] 包海涛,高媛,王德伦,等.面向工程的机械研究型实验教学设计与实践[J].实验室科学,2014,17(4):119-125.

[8] 陈怀侠,蔡火操,黄建林,等.研究型设计性分析化学实验改革与探索[J].实验室研究与探索,2007,26(8):91-94.

[9] 张魁城.纺织品的抗菌防臭整理[J].天津纺织科技,2004(2):14-18.

[10] 洪岩.抗菌纺织品应用日益广泛[J].市场瞭望，2005(2):43.

[11] 郑皓,徐少俊,杨晓霞,等.抗菌防霉剂的研究进展及其在纺织品中的应用[J].纺织学报,2011，32(11):153-162.

[12] 李杰,压俊,李翠勤,等.应用化学专业创新型实验教学体系构建研究[J].教育教学论坛,2014(13):261-262.

Design and practice on research-oriented experimental teaching for Chemical Engineering specialty

Zhao Zhaohui, Zheng Cheng, Mao Taoyan

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006,China)

Research-oriented teaching is a new teaching concept and an important direction of a new round of teaching reform of higher education.The research on the antibacterial performance of quaternary ammonium-type cation for fabric is taken as an example to dissect the importance of research-oriented experimental teaching in improving the scientific research quality and innovative ability of undergraduates in Chemical Engineering in common colleges major. Effective approaches and general requirements are put forward for developing research-oriented experimental teaching.

research-oriented experiments; quaternary ammonium salt; cationic surface active agent; antibacterial activity

2015- 01- 20 修改日期：2015- 03- 17

广东省教学研究立项(GDJG20141125)；广东省人才培养模式创新实验区

赵朝晖(1976—)，女，湖南，博士，高级实验师，主要负责化工原理实验教学与管理.

E-mail：zhh123@gzhu.edu.cn

TQ423.99；G642.423

A

1002-4956(2015)8- 0158- 02