着眼工程意识培养的基础化学实验教学改革

李大枝，范传刚

着眼工程意识培养的基础化学实验教学改革

李大枝，范传刚

（滨州学院 化工与安全学院，山东 滨州 256600）

基于大工程背景，在实验项目设计、教学目标确定、教学方法和考核方式改革等方面，对基础化学实验教学进行了一系列改革，旨在对接专业实验和实训，一以贯之地递进式培养学生的工程意识和创新能力。

工程意识；基础化学；实验教学

中国工程教育认证标准明确提出，工科类专业要注重培养学生的工程意识和创新能力，工程意识教育和创新能力培养也是教育部贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）》的重要举措。伴随教育部、各省（市）“卓越工程师教育培养计划”及“新工科建设”项目的启动，各高校对专业人才培养方案进行了系列改革，如构建和完善实践教学体系、增大实践学分比例、建设校内实训中心等[1-3]，在培养学生创新意识、提升学生实践动手能力方面发挥了很好的作用。进一步强化工科学生工程意识培养和创新能力提升，是高等教育人才培养中的重要课题[4-8]。

基础化学实验是化工类专业开设的学科基础课程，对培养学生化学实验技能和动手实践能力有重要作用，对加强学生基本操作训练，养成学生严谨求实的科学态度、认真细致进行科学实验的良好习惯和积极探索的科学精神，以及提高学生分析问题、解决问题的能力等都具有积极作用[9-10]。目前的基础化学实验大多按照无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验、仪器分析实验等展开，但在大工程背景下，基础化学实验教学如何对接高等教育的新要求，服务于培养具有工程意识和实践创新能力的应用型人才成为研究热点之一[9,11]。慕课、翻转课堂、虚拟仿真等在基础化学实验教学中的应用，促进了实验教学模式及教学方法和手段的创新[12-15]。总而言之，为了发挥基础化学实验在学生工程意识和创新能力培养方面的作用，应在实验项目设计、教学目标确定、教学方法和考核方式改革等方面下功夫。

1 结合生产实训设计基础化学实验项目

1.1 对接企业需求开发实训项目

目前，毕业生工程实践能力不强、创新意识薄弱现象大量存在。究其原因主要有两点，一是由于企业生产特点等原因，使学生在企业实习时很少有动手操作的机会；二是学校实践训练与企业需求脱节或实践训练环节不完善，使学生工程意识培养和实践创新能力提升不连续。

针对学校实践训练与企业需求脱节问题，许多高校已经或开始筹建校内实训中心[7-9]。对于地方高校而言，实训中心应对接区域经济发展需求，结合专业特点和培养目标，以提高学生实践创新能力和工程实践能力及培养企业需要的高级专门应用型人才为核心，开设实训项目。具体实训项目应以实际工程项目为引导，将实际工程项目的设计思路、实现过程与设备、过程监控等展现给学生，使学生通过项目训练充分体验企业的生产过程。乙酸乙酯生产、无机盐类生产、甘油催化加氢制备丙二醇是比较成熟的实训工艺，在不少高校已有应用。

1.2 以实训项目引领实验项目设计

学生工程意识培养不可能一蹴而就，而需要循序渐进。以乙酸乙酯生产实训项目为例，围绕乙酸乙酯的制备、分析、纯化，设计了乙酸乙酯的制备、乙酸乙酯红外光谱分析及物理常数测定、乙酸乙酯与乙醇的分离等系列基础化学实验项目。该系列项目旨在对接专业实验和实训，一以贯之地递进式培养学生的实践动手能力和工程意识。

每个实验项目都融入了工程意识培养的理念。其中，乙酸乙酯的制备实验定位于工业生产乙酸乙酯的核心反应，通过实验学生要明确反应的选择、条件的控制及反应流程；乙酸乙酯红外光谱分析及物理常数测定实验定位于化工生产中的产品纯度分析，通过实验学生应熟悉利用多种方法分析、评价产品中乙酸乙酯纯度的实验方案；乙酸乙酯与乙醇的分离实验定位于化工生产中提高产品纯度的手段，通过实验学生应学习反应精馏、萃取精馏等操作及分离液态混合物的手段等。

2 结合工程意识培养需求确定实验教学目标

设计了实验项目之后，还要根据工程意识培养需求，确定实验教学目标。在基础化学实验中，首先要使学生懂得，基础化学实验的一项重要任务就是为工业大规模生产做好实验室研究，从而引起学生对基础化学实验的重视，激发学生对基础化学实验的学习兴趣。具体到实验项目，乙酸乙酯制备实验的教学目标是使学生通过分析不同反应条件对产品产率的影响，明确化工生产中条件控制的重要性；乙酸乙酯红外光谱分析及物理常数测定实验的教学目标，是使学生学会利用红外光谱分析纯度的同时，了解红外光谱在化工生产中的应用；乙酸乙酯与乙醇的分离实验的教学目标，是使学生掌握蒸馏操作原理及蒸馏在化工生产中的应用等。

3 结合实验项目改革教学方法和考核方式

3.1 教学方法改革

在完善项目设计的基础上，教学方法是提高教学效果的关键环节。调研发现，目前存在的主要问题是，教师在基础化学实验教学中作用过大，而学生则一直处于从属地位，学生主动实验的兴趣不高，做实验像药剂师“照方抓药”，边看讲义边操作，甚至完成实验后也不知做了什么，这样的实验教学效果难以令人 满意。

针对这一问题，在实验开出前，应带领学生参观实训工艺，并基于教师的讲解，使学生明确如下两点：一是乙酸乙酯生产主要包括制备、纯化和检测三大工艺流程；二是产品投入工业生产一般要经过实验室研究、小试、中试等过程，既包括反应的设计，又包括设备和工艺流程的设计。然后要求学生分小组查阅相关文献资料，完成《乙酸乙酯的工业制备方法》总结报告，并以PPT形式在课程平台上展示和互评，同时教师对学生进行成绩评定。

以乙酸乙酯制备实验为例，实验前教师通过课程平台等给出实验的关键问题，如：由乙醇和乙酸制备乙酸乙酯的反应条件是什么？为何要严格控制温度，可能的副反应有哪些？如何提高乙酸乙酯的产率？如何确保产品纯度，洗涤过程中选择洗液的依据是什么，有何作用？教师根据学生网上回答及预习实验报告情况给出实验预习成绩。之后，教师上传蒸馏操作视频，要求学生观看并掌握操作规范与要领。实验过程中，应注重学生规范的操作习惯和严谨的学术研究态度的养成，使学生系统掌握有机物的蒸馏、洗涤和干燥等基本操作。实验结束后，要求学生在完成实验报告的同时，思考如下问题：如何证明生成的产物是乙酸乙酯？若生成的乙酸乙酯中有少量乙醇，如何除掉？

针对上述两个思考题，即可顺势提出乙酸乙酯红外光谱分析及物理常数测定和乙酸乙酯与乙醇的分离两个实验项目。该两个实验项目的推进均采用小组协作式教学法，旨在培养学生自主发现问题、分析问题、解决问题的能力。学生通过资料查阅和小组讨论，提出实验方案，教师协助、指导方案的修改。在确定方案的基础上，由学生自主开展实验，实验过程中发现问题、提出问题后，共同研讨，最后完成实验报告。教师根据学生实验方案的设计、实验过程中操作的规范程度、解决实际问题的能力及实验报告完成情况，给出实验项目的综合成绩。

3.2 考核方式改革

基于基础化学实验的教学目标及对学生工程意识和创新能力的培养要求，基础化学实验的考核成绩包括过程考核成绩和期末基本操作考试成绩2部分，分别占65%和35%。过程考核成绩由4块组成：网上交流学习10%，参与互动答疑5%，知识点检测10%，预习和实验报告（主要考查点是报告的完整性、规范性及创新性等）40%。期末基本操作考试重点考查学生对仪器的使用和对典型装置的搭建等，学生随机抽题参加考试。

4 结语

大工程背景下，基础化学实验作为化工类专业学科基础课程，应以培养具有工程意识和创新能力的应用型人才为目标，对接产业需求，以实训项目为引领进行实验项目设计，以问题为导向引导学生的思考和训练，使基础化学实验与化工基础实验、化工专业实验、实习实训及化工生产有机对接，激发学生的学习热情，唤醒学生的学习潜能，让学习由被动接受变成主动探索。随着系列项目的有序推进，一方面完成从产品制备与分析到产品的分离与纯化、再到产品的生产与检测知识的系统学习，同时实现从实验基本技能到专业技能、再到综合技能的提升，使两条线有机融合，一以贯之地培养学生的工程意识和实践创新能力。

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Reform of basic chemistry experiment teaching focusing on cultivation of engineering awareness

LI Dazhi, FAN Chuangang

(School of Chemical Engineering and Safety, Binzhou University, Binzhou 256600, China)

Based on the background of large-scale engineering, a series of reforms have been carried out in the experimental teaching of basic chemistry in terms of the design of experimental projects, determination of teaching objectives, reform of teaching methods and assessment methods, aiming at docking professional experiments and training, and continuously progressively developing students’ engineering awareness and innovation ability.

engineering awareness; basic chemistry; experimental teaching

G642.423

A

1002-4956(2019)11-0190-03

10.16791/j.cnki.sjg.2019.11.046

2019-03-07

山东省本科教改项目（M2018X007）；滨州学院2015年度教学改革研究项目（BYJYYB201523）

李大枝（1971—），女，山东滨州，博士，教授，教务处副处长，主要从事高等教育人才培养和团簇化学研究。E-mail: ldz005@126.com