精细化学品化学与工艺学专业实验的教学改革探索

高嘉屿，刘　普

(河南科技大学化工与制药学院，河南　洛阳　471023)



精细化学品化学与工艺学专业实验的教学改革探索

高嘉屿，刘普

(河南科技大学化工与制药学院，河南洛阳471023)

以培养学生分析和解决实际问题的能力为目标，我们对我校化工与制药学院化学工程与工艺专业的精细化学品化学与工艺学专业实验教学进行了改革探索。在原有基础上，我们在教师素质的提高，教学资料的选用，教学实验模式，自选式设计实验和多元化考核等几个方面进行了革新，以此来全面提高学生的专业素质、实践能力、独立思考和团队协作能力，使其以今后工作或深造中更具竞争力。

化学工程与工艺；精细化学品化学与工艺学；专业实验

化学工程与工艺专业是学习研究化学在工程实际中应用的学科，专业口径宽，覆盖面广，要求本专业学生通过大学四年的学习，能够在精细化学品与工艺、材料化学及应用、高分子化工与工艺等方面具备从事科学研究、产品开发和实际应用的能力[1]。因此，化学工程与工艺专业是一个很强调实验和实践的学科，在本科学习阶段，除了系统讲授本专业的理论知识外，涉及的实验和专业实践教学非常多，实践实验课程的学习是培养本专业学生动手实践能力和巩固所学理论知识的重要途径。

精细化学品化学与工艺学实验课程是化学工程与工艺专业中精细化工方向本科生的必修专业课，对于本方向学生动手能力和仪器操作技能的培养非常重要[2]。通过该实验课程的实践，可使学生将理论与实际相连，熟悉常见代表精细化学品的制备方法。同时在有机化学实验的基础上，提高有机合成的实验技能并掌握产品的测试方法。并进一步培养学生分析和解决实际问题的能力，为以后的工作在专业技术方面打下一定的实验基础。尽管如此，在当前越来越提倡素质提升与能力培养的教育背景下，如何利用好精细化学品化学与工艺学实验这一门相对实践性强、涉及方面广、试剂种类多、操作要求高的课程，来培养学生综合技能，为将来在实际工作打下牢固的基础，还有着较多的改革空间[3-4]。基于以上认识，本文结合我校化工与制药学院化学工程与工艺专业的精细化学品化学与工艺学实验教学经验，归纳了进行专业实验教学的心得体会，并为我们对于该专业课程的教学改革进行了阶段性的总结。

1　实验教学的改革

1.1教师素质的提高

作为实验活动的设计者、组织者和参与者，教师的专业和个人素质对实验质量的高低起到巨大的影响和关键的作用。教师的专业知识及业务水平高，科研实验经验丰富，对学生进行专业实验教学取得的效果就会好。但除了实验操作技能等专业素质要求外，教师穿着仪表、教学热情、语言能力和亲和力等个人素质也对实验活动的效果起到了很大的影响。尤其是对于实验教学来说，需要教师切实参与到学生的实验操作中去，互动式的教学模式很大程度上取决于教师个人的责任心。如果任课教师能够用自己的热情和正能量带动学生，以生动的语言、贴近生活的内容和与时俱进的专业知识打动同学，可以对教学起到事半功倍的效果。对任课教师的选拔上，应以那些有长期本领域科研活动经验，尤其是本人在实验室第一线工作的人员为主。同时，也要尽量给没有此类经历的教师提供出辅带实验课程的机会，提高他们实验教学的能力，这样才能夯实我们的专业实验教学基础，提高整体教学师资水平。

1.2教学资料的选用

目前，国内公开发行的有关精细化学品化学与工艺学实验的专著较多，教材方面有刘红主编，中国石化出版社出版的《精细化工实验》；王捷主编，中国石化出版社出版的《精细化工实验》；朱凯，朱新宝主编，中国林业出版社出版的《精细化工实验》；颜红侠主著，西北工业大学出版社出版的《现代精细化工实验》；李浙齐主编，国防工业出版社出版的《精细化工实验》和尹卫平，张玉清主编， 化学工业出版社出版的《化学工程与工艺实验技术》等。其中，尹卫平，张玉清主编的《化学工程与工艺实验技术》是由我校考虑到与正在使用的专业课教材《精细化工生产工艺学》(尹卫平，吕本莲主编，华东理工大学出版社)配套进行编写的专业实验教材。该教材以河南科技大学化工与制药学院历年来实验教学活动的经验为基础编写，教材内容及兼顾本专业的各个研究方向，又兼顾与时俱进的新颖性及覆盖面，覆盖了精细化工各个门类产品的专业实验，是一部综合性较强的专业实验教材。全书内容分实验室规则、专业实验和附录三个方面， 对化工实验的实验安全、各类型仪器使用、基础化学反应、专业材料合成、精细化学品制备和综合设计等各个环节和领域依次进行了介绍并安排了代表性实验项目。同时，为了达到理论和实践相结合的教学目的，该教材对每一个实验的实验背景和基础理论都进行的较大篇幅的详细描述，并结合理论知识，设计了大量的引导式的实验环节，侧重培养学生的自主动手能力[5]。因此，该书是我校精细化学品化学与工艺学实验课程的首选教材。但是，该教材的实验设计顾及巩固学生的专业基础知识，大部分来源于化工专业中经典实验，虽然对本学科经典理论内容覆盖较为全面，但对工艺方法及技术革新部分的涉及则相对的略有欠缺。所以在实际教学中，应补充本领域最新的产品设计理念和配方研发等实验题目对精细化工专业中的新型技术及研发工艺加以介绍，使学生能够开拓思路，与时俱进的学习专业技术知识，领会专业实验方法，提高学习专业技术的积极性。

1.3教学实验模式的改革

传统的专业实验课堂教学，主要以板书理论讲授，然后学生分组实验，撰写实验报告的模式进行，多为对书本实验流程的模仿式的重复过程，整个实验较为枯燥单调，学生参与度差，学习积极性不高。为了改进此类弊端，我们在过去两个学年化学工程与工艺12级和13级的精细化学品化学与工艺学实验教学中，对传统的教学实验模式进行了改革。尝试在教师引领式实验的基础上，增加学生的参与度和自主度，增添学生领讲，小组讨论和产品互评等内容丰富教学方法。其中，学生领讲是选取每个实验某几个关键步骤，交由一名自愿的同学来准备讲授其设计原则和原理。在实验前，由该同学代替老师讲授，并接受同学提问，由老师总结补充。小组讨论在每次精细化学产品制备的实验中进行，大部分精细化学品实验需要用到十几种各种类型的化学品，在课前讲授环节，教师先不对每种化学品在产品制备中的用途进行讲解，而把该问题留给每个实验小组的同学(2～3人)在实验过程中自行探索和讨论，实验结束后，每组选取代表将自己组内的讨论结果进行汇报，最后由老师进行归纳总结。产品互评是要求学生自己对全班各个小组在实验课中制备的产品进行主观的评选，以打分或是投票的方式进行，评出每轮实验最优秀的产品。因为精细化学品化学与工艺学实验的产品与日常生活联系度高，如涂料，洗发水，香精等，同学对此类产品可以有较为直观的感觉，每次最优组结合实验原理，总结自己产品广受“顾客”好评的原因，可以极大的提高同学理论联系实践的能力。以上几种对专业实验教学方法的改进在试验班级中受到了同学们的广泛欢迎，从同学的反馈和实验报告结果显示，课堂改革使同学们更加充分的参与到了实验活动中来，激发了实践热情，并提高了对理论知识的理解。

1.4自选式设计实验

我校原有精细化学品化学与工艺学实验多为验证实验，通过重复成熟技术和精细化工产品配方的生产工艺，让学生掌握基本实验方法和仪器操作，巩固理论课所学的知识或是验证某些合成的反应条件。但此类实验无法激起学生的学习兴趣，学生的积极性和主动参与性没有得到充分的调动，其产品研发素质提升与科研能力的培养没有能够最大化的实现。为了调动学生的主观能动性和动手积极性，更好的利用发挥现有资源的作用，我们减少了精细化学品化学与工艺学专业实验课原有的验证性实验数量，仅仅对具有代表性、实验教学效果好和学生感兴趣的实验加以保留，同时增加了两次共12个学时的自选式设计实验。

采用“自选式设计实验”，即教师规定目标精细化学品种类，在提供多种实验设备和原材料选择的前提下，学生自选实验条件和实验原料，展开实验。学生按照3～4人一组组成团队通过自行设计实验方案去探索性地设计目标精细化学品的制备，并在课前集体展开讨论，在任课教师的指导下，确定合理可行的实验方案，并按设计方案进行实验。目前用此方法开展的两个实验为“液体香波的配制”和“弱酸性染料的染色”。在“液体香波的配制”这一实验中，传统的实验即验证性实验，在已确定配方组成成分和整个工艺流程的情况下，学生只需要按照流程分别添加各个表面活性剂和附加成分，制成产品，并测试泡沫性能和黏度即可。而在新的方法中，教师会提供20余种各个类型适合制备香波的表面活性剂，10种以上辅助原料，包括各种色素，香味剂以及防腐剂等等。学生需要通过团队讨论，确定本组液体香波的配方和制备工艺，然后进行实验并验证产品品质。在“弱酸性染料的染色”这一实验中，教师将原有的2种羊毛和锦纶织物种类扩展到12种，包括棉、麻、蚕丝、羊毛、兔毛、涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氨纶和氯纶，并相应的将染料种类提高到10种。学生通过讨论，选择两种织物并确定染色料物及其工艺，然后进行实验并获得结果。通过参与设计实验，并亲自验证，生产出个性化的产品，学生主动学习的积极性被有效的激发出来，学生的实验参与度和学习兴趣有了极大的提升。并且，由于需要独立思考，合理选择所需原料，设计可行的工艺流程，学生对实验的原理有了更加深入的理解，巩固了对理论知识的掌握，并且在这一过程中获得了更多课堂讲授之外的知识和实践经验。同时，通过小组团队分工协作、相互交流讨论的过程，不仅促进了学生个人独立的操作和思考能力，而且培养了组员之间的团队协作互助能力，更有组和组之间的信息交流和竞争，为学生将来的工作提供了一个小型的模拟实践的机会。通过以上“自选式设计实验”的活动内容，同学们在时间和深度上更多的参与到专业实验的学习中来，培养了学习的主动性，同时在知识、技能、情感三方面都得到了提高。

1.5多元化考核方式

以往的精细化学品化学与工艺学实验考核方法主要以学生的实验报告作为评分标准，大部分学生的实验报告千篇一律，以“流水账”的形式重复记载实验内容，体现不出学生的实际水平，达不到提高学生分析、思考和创新能力的教学目的，同时也极大的挫伤了同学学习的积极性。为此，我们在过去两个学期，对精细化学品化学与工艺学实验考核方法进行了逐步的改良。改良后的考核分为4个部分，包括实验理论知识测试，实验操作，实验报告和实验改进建议报告。其中，理论知识测试主要考察学生对于实验相关理论的掌握程度，占总成绩的15%；实验操作由教师在每次实验课时随堂观察记录，占总成绩的30%；实验报告按传统模式撰写，详细记录实验的整个过程及结果讨论，占总成绩的25%；最后，学生还要提交实验改进报告，要求学生在实验课后自行查阅相关资料，对本实验的原料、工艺和设备等方面的选择提出合理的改进意见，占总成绩的30%。通过采取这种多元化综合性的考察方式，将理论准备、课堂实验操作、课后实验报告内容、学生独立思考能力、查阅文献能力数据归纳整理能力和报告撰写技巧等量化后纳入考核，可以全面反映一个学生在整个实验活动中的整体表现。这不仅可以有效改变大部分学生偏理论课，轻实验课的思想，也可以充分调动学生的学习主观能动性，提高其实践和科研能力。

2　结　语

精细化学品化学与工艺学实验课程的教学改革打破了传统的单一实验教学和考核模式，使学生的学习兴趣提高，参与感增强，也使学生能够更好地学习专业知识和技术，同学们普遍反映通过实验课的学习收获颇丰。随着我国工业化的不断深入和各个行业与国际对接的提速，坚持将化工专业实验的教学改革进行下去，将有助于全面提高学生的专业素质、实践能力、独立思考和团队协作能力，使其在今后工作或深造中更具竞争力。同时教学改革本身也督促本专业任课老师不断的自我学习，更新提高知识水平，强化师资队伍的整体素质，可谓是一举两得，相得益彰。

[1]张雪.化学工程与工艺专业核心课程体系建设[J].广东化工,2010(1):175-176.

[2]李健秀,张鹏,高维平.论化学工程与工艺专业学生应具有的素质、能力和知识结构[J].化工高等教育,2006,23(3):19-22.

[3]张承红,陈虹.普通工科院校化工实验平台建设与探索[J].化工高等教育,2008,25(1):42-44.

[4]唐成颖.浅谈专业实验对提高本科教学质量的作用[J].科技创新导报,2011(26):168.

[5]尹卫平,张玉清.化学工程与工艺实验技术[M].北京:化学工业出版社,2007:1-3.

Teaching Reform Exploration of Specialty Experiment in Chemistry and Technology of Fine Chemicals

GAOJia-yu,LIUPu

(School of Chemical Engineering and Pharmaceutics, Henan University of Science and Technology, Henan Luoyang 471023, China)

Aiming to the development of ability for students to analyze and solve practical problems, the specialty experiment teaching for Chemistry and Technology of Fine Chemicals in School of Chemical Engineering and Pharmaceutics, Henan University of Science and Technology was reformed. Based on the previous experience, the subjects, such as development of teaching staff qualities, teaching materials selection, experimental teaching modes, self-selection and designed experiments and diversified assessment, etc., were developed. The reform improved the professional quality, practical ability, independent thoughts and team work ability of students, provided the competitive power for their further work and studies.

Chemical Engineering and Technology; chemistry and technology of Fine Chemicals; specialty experiment

G642.0

B

1001-9677(2016)015-0216-03