地方本科院校精细化工实验教学改革研究

《精细化工实验》是化学工程与工艺专业精细化工方向的一门重要专业实验课。精细化工已成为一个独立的工业部门，建立了自身的体系，并以惊人的速度发展着。本课程可以为精细化工专门人才的培养提供必须的训练指导，在教学过程中引导学生利用相关理论知识，解决化学、化工过程的基本问题，为学生今后从事专业研究和工作打下坚实的基础，同时对于学生的知识、能力和综合素质的培养与提高也起着至关重要的作用。
随着科学技术的飞速发展和人们对精细化学品种类与质量要求的提高，目前的精细化工实验教学已无法适应日新月异的精细化工发展的需要，毕业生不能满足企业对人才的需求，找不到合适的工作。
因此，国内不管综合高校还是地方院校都对精细化工实验教学进行了改革。蚌埠学院对精细化工实验教学改革十分重视，进行了初步探索和实践，取得了一些有益经验。同时，我们于2014 年成功申请到安徽省“化学工程与工艺”特色专业省级质量工程项目，以项目为依托，以改革为动力，培养学生创新能力，破解学生就业难题。
1 目前精细化工实验教学存在的问题
目前精细化工实验教学局限于理论原理、配方等实验上，加之精细化工实验教材比较少，所以基础实验居多，应用实验较少，与时代前沿相脱离，获得的产品不具有市场认同感，学生感觉所做实验毕业后没有用途，自然也就兴趣不高，不能激发学生对实验课的主动性和积极性。部分实验现象单一，耗时较长，往往需要2 － 3 小时反应，学生无法掌握更多的实验知识，影响了实验教学质量。另外，根据预习报告和实验报告进行成绩考核评价的方式，往往不能真实反映学生实验操作水平。实验报告中的实验目的、原理、步骤等经常是依照实验指导书抄写，有时与实际的实验步骤还不一致。由此可见，学生被动应试现象严重，纯粹应付了事，无法通过精细化工实验课提高其分析问题和解决问题的能力，降低了实验教学的效果。
2 根据办学定位精选实验项目
蚌埠学院是一所以工科为主、多学科协调发展的普通教学型本科院校，根据“地方性、应用型、工程化" 的人才培养定位和着力培养适应区域经济与社会发展需要的“实基础、适口径、重应用、强素质"的应用型人才的总体要求，全力打造学院" 工程化"这一办学特色，走产学研合作之路，积极尝试“工程化" 教育教学改革，推进产学研结合，实现与市场接轨，大力提高人才培养质量，探索具有时代特色和地方特点的办学之路。在教学过程中注重办学特色培育，努力建设以专业建设促进学科建设，形成应用型专业建设特色，为服务本地区域经济社会的发展要求，为地方经济发展培养高素质应用型人才。所以，在选择实验项目时，应综合考虑以下几个因素: 学校现有实验条件，教师科研实际，地方精细化学品企业对毕业生的需求。
2． 1 根据目前实验条件增加综合性、设计性实验项目
实验教学是培养具有创新精神和实践应用能力的高素质人才的重要手段之一。但在目前的实验教学过程中，实验项目基本是验证性实验，实验目的、实验设备、实验步骤都是固定的，教学过程常常是教师先讲，然后学生跟着实验教材上的实验步骤一步步做，学生往往缺乏思考，更谈不上创新，导致实验教学效率低，效果差。可适当增加一些综合性、设计性实验项目。综合性实验是单一学科领域知识和技术的融合，含有多个原理和多种操作手段，部分实验项目与现代企业应用的科学技术同步，甚至保持适当的超前性。设计性实验是让学生根据已学知识，全面考虑实验各个因素，比如原料成本、产品收率、工艺合理性、可操作性与环保性，让学生变被动为主动，这个过程可以锻炼学生查阅资料能力、培养学生设计思维。综合性、设计性实验项目的开展将加强不同学科相关知识之间的内在，培养学生主动思维、创新思维，使学生掌握科学研究的基本思路和方法，同时拓宽学生的知识面。如增加的“水溶性酚醛树脂胶的制备”、“聚醋酸乙烯酯乳胶涂料的配制”、“苯甲醇和苯甲酸的同步合成”等综合性实验和“淀粉接枝丙烯腈高吸水性树脂”设计性实验，使学生对产品的成本价格、质量要求、制备过程、测试手段和产品性能有一个全面、深入地了解。
2． 2 实验项目与教师科研项目相结合
教学内容与科研活动起来，以教学助科研，以科研促教学，二者相互促进，共同提高，让学生参与教师相关科研项目，既能巩固课堂上所学知识和技能，又能培养学生解决问题的能力，激发学生的学习热情，将教师的科研项目部分安排在试验教学中，为教学内容加入了相关领域的新知识和新技术，如系教师承担的安徽省教育厅项目“稀土离子交换的β － 沸石催化选择性硝化联苯及其衍生物”，安排部分项目内容到设计性试验教学中，学生根据教师给出的实验题目去查阅资料，拟定实验方案，然后在教师指导下筛选优化方案，独立完成实验，充分激发了学生的科研热情和学习兴趣。
2． 3 立足地方企业需求，服务地方经济
教学的目的是培养高素质应用型人才，所以作为蚌埠地方高校，教学内容就应该考虑地方企业需求，与工厂生产实际起来，紧密围绕蚌埠及周边地区的宏观经济环境、发展趋势，切实服务于地方经济建设，主动为企业和社会提供科技服务和智力支持。蚌埠地区精细化工企业众多，比如安徽好思家涂料有限公司、安徽天润化工有限公司、安徽八一化工股份有限公司、安徽佳先功能助剂股份有限公司、安徽丰原利康制药有限公司等，学院先后与这些企业签订了实习就业协议，组织部分学生参加实际问题的解决，增强了学生解决实际问题的能力，结合涂料、助剂等章节内容，安排学生参与涂料生产企业多性能环保涂料研究工作，学生们在实践中不断成长，当问题成功解决时，内心无比喜悦，自信心大大增强，在参与项目研究后，学生普遍反映看到了就业的希望，增强了学习的动力。
3 改革实验教学方法
3． 1 加强实验前预习，提高教学质量
由于精细化工实验是学生在完成了基础化学课程以及化工工艺学、化学反应工程等专业课学习后开设的一门专业实验课，它的综合性相对较强，要求学生的基础理论知识扎实，动手能力较强，所以实验前的预习显得很重要，我们要求学生实验前预习实验目的、原理及实验步骤，查阅实验所用试剂的物性常数，并以流程图的形式书写预习报告，实验课前检查并提问，督促学生认真完成。例如在醋酸乙烯酯乳胶涂料的配制实验中，将部分醋酸乙烯酯和过硫酸铵水溶液在水浴中加热回流，保持温度在65 － 75度，回流消失时温度升至83 度，然后用滴液漏斗滴加另一部分醋酸乙烯酯和过硫酸铵水溶液，滴加完毕继续升温到90 － 95 度，反应到无回流为止，然后冷却到50 度，以前老师提问“为什么在聚合反应过程中要严格控制反应温度呢，怎样才能更好地控制温度呢”，很少有同学能回答，而现在通过查阅资料，对反应原理进行分析，有相当部分学生能够回答这个问题，答案是: 聚合反应是一个复杂的反应过程，如果温度控制不当就会发生副反应，产生杂质，控制好滴加速度与聚乙烯醇的浓度就能较好地控制反应温度。所以，学生通过预习实验，减少了实验盲目性，保证了实验效果。
3． 2 采取启发、互动式教学方式
目前的“注入式”教学方法还很常见，教师讲解实验原理与实验步骤，学生机械按照教师要求操作，依赖性很强，自己缺乏对实验的思考，学生在学期末已记不清做过哪些实验，教学效果不好，因此，应采取启发、互动的教学方式，还原学生在实验教学中的主体地位，提高学生参与实验的积极性。比如实验前教师布置实验中有针对性的问题，让学生去思考，或借助图书馆、网络等资源查阅相关资料，或实验小组内部讨论。如“水溶性酚醛树脂胶的制备”实验要求学生回答酚醛树脂胶黏剂合成反应过程中，控制升降温度的原因。通过对问题的思考，学生在实验过程中，不但知道实验过程怎么操作，还知道为什么要这样操作。这样既调动了学生参与实验教学的积极性，又锻炼了学生查阅资料的能力与交流沟通能力。
3． 3 将验证性实验变为设计性实验
以前每学年的实验项目中，验证性实验占大部分，而设计性实验很少，学生往往根据实验指导书上的实验步骤做出了产品，对反应特点、反应路线设计和产品的成本了解甚少。比如苯甲醇的合成，产品的合成方法较多，原来学生只是按照实验指导书合成了产品，对反应特点了解甚少，现在老师给出题目，让学生查找合成路线，并考虑原料成本、反应时间、环保因素，选择出合成路线。例如采用苯氯甲烷水解方法制备苯甲醇，有的设计路线中没有考虑加催化剂，反应6 小时才结束，而有的学生考虑加入相转移催化剂，反应只需2 小时即可，学生们通过实验过程的对比探讨，加深了对此类水解反应特点的理解。
4 更新实验教学手段
传统的实验教学手段一般比较单一，多数是在实验室内听教师讲解实验原理与过程，缺乏交互性、集成性、多样性，由于课时有限，学生能够得到的信息量相对较小。随着社会的发展，学生对信息量的需求也随着增加，这就要求教师在实验教学时要尝试不同的教学手段，比如多媒体授课、学生创新实验室间歇式授课、带学生到相关企业实习参观等。比如CAI 课件为实验教学提供丰富生动的内容，有助于学生理解。学生创新实验室间歇式授课也是精细化工实验教学的重要手段之一，我系设有6 个学生创新实验室，平时实验室全时开放，教师根据设计实验项目或自己的科研课题给出题目，学生自学为主，自己查阅资料、设计实验路线，任课教师主要起辅导作用。学生创新实验室的开设，为那些基础好，动手能力强的学生搭建了一个平台，提高了学生的学习兴趣和积极性，加强了学生创新能力和创新意识的培养。比如设计性实验“淀粉接枝丙烯腈高吸水树脂”分3 周进行，学生以2 － 4 人为一小组，通过查阅资料、设计路线、与老师讨论等过程，确定合理的实验方案，这个过程由于不同小组基础差异和效率高低，需要时间不同，如果还在传统的实验室完成，学生、教师、实验室资源的统筹安排显得很困难，我们把这个实验安排在学生创新实验室内进行，很多问题将迎刃而解，并且在调动学生主观能动性、学生创新能力培养、教学资源利用率等方面都达到了很好的教学效果。实验室的仪器设备与企业的生产设备有较大差别，学生在实验室尽管学习掌握了某种产品的制备方法，但到了工厂面对错综复杂的管道设备仍会感到迷茫。因此，有些精细化工实验可以安排见习和实习让学生对工业化生产有所了解。近年来，我系加强了见习实习环节，使实验教学与见习实习有机结合起来，组织学生到蚌埠八一化工、海华化工、中实化学、天润化工、好思家涂料、德力玻璃、凤阳通达石英有限公司、安徽珍珠水泥集团股份有限公司、安徽航大生态材料有限公司、安徽华强玻璃科技有限公司见习和实习，极大地丰富了学生课程见习、专业实习、就业途径，让学生亲身感受产品的工业化生产，并分析解决实际生产中的问题，既培养了学生的创新能力，又增强了学生的就业信心。
5 提高实验考核的创新性
考核制度是否合理直接影响到学生的学习积极性，采用卷面考试来评定学生实验成绩的方式往往不能真实反映学生的实际实验水平，考核形式显得单一，我们更加注重平时实验过程的考核，加大了平时分数比重，将考核方式分为平时成绩( 占80%) 和期末成绩( 占20%) 两部分，平时成绩实行台账式管理，进行量化考核，每个实验项目都制定具体的考核表，将考核内容分解在考核表中，对每个考核内容打分，考核内容包括学生出勤情况、实验预习、回答问题、实验操作、卫生情况和实验报告( 包括实验结果与讨论，思考题解答) 几部分，每次实验结束公布成绩，这样对做的出色的学生是一种鼓励，对做的不好的学生是一种督促，使其能及时发现自己在实验中存在的问题，从而及时加以纠正。加入学生创新实验成绩，更能全面客观反映学生的创新能力与动手能力，因为学生创新实验对学生的自主性要求更高，给出公正的评价成绩，能进一步激励学生的学习积极性。
6 结语
经过近几年一系列精细化工实验教学改革，我院的精细化工实验教学内容更加完善，更加“接地气”，与蚌埠周边精细化工企业生产契合度提高，实验教学手段更加多样化，实验成绩考核方式更加合理，学生的学习积极性、创新能力和实践能力均得到提高，就业率较之前有所提升。同时对任课教师的综合素质也提出了更高要求，促使教师不断思考学习，在一定程度上也提高了教师的教科研能力。