淺析精益思想在無機及分析化學實驗教學中的應用

覃利琴，陳　淵，王榮芳，陶萍芳

(玉林師范學院化學與材料學院，廣西　玉林　537000)

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淺析精益思想在無機及分析化學實驗教學中的應用

覃利琴，陳淵，王榮芳，陶萍芳

(玉林師范學院化學與材料學院，廣西玉林537000)

從無機及分析化學實驗教學中存在的浪費現象入手，導入現代精益管理理念，提出通過優化課程內容及更新教學方法來減少時間浪費；通過調整項目及使用新技術來減少物料浪費；通過推廣綠色化學來提升經濟效益；通過規范實驗操作來確保安全高效；通過培養良好意識來鞏固精益氛圍，實現可持續教學。

精益管理;無機及分析化學；實驗教學

20世紀90年代以來，日本豐田汽車公司的精益生產方式逐漸為人熟知，被公認為適用于現代制造業的標準化生產模式。隨之，“精益生產”理論發展為“精益管理”理論，其主張以盡少的資源投入，包括人力、土地、設備、資金、材料、技術、信息、時間和空間等要素，實現價值最大化。近年來，這一思想由制造企業擴展到各類組織，取得了顯著的社會經濟效益。

筆者認為，“精”就是投入要少而精，避免多余的人力、物力等；“益”就是革新方法，產出要有益有效，具有經濟性和實用性。在高校實驗教學中，還存在著一些無效勞動和浪費現象，需用精益思想來管理。筆者結合無機及分析化學實驗教學經歷，探究其應用。

1　實驗教學的現狀和問題

參照精益管理理論，無機及分析化學實驗教學存在著人力、時間、物料、方法、環境等方面的浪費現象。

1.1人員素質方面存在不足

1.1.1學生素質不夠高

在很多高校，無機及分析化學實驗課是大一新生的必修課。在高考體制下，部分學生還停留在高中應試階段。一方面，有的學生認為讀書只需考取高分就行了，而實驗課只是理論課的附屬，因而未重視；另一方面，有的學生缺乏嚴謹的科研精神，認為“差不多”就行。如一些學生不清楚哪些數據需重點標注，個別甚至為了獲取好成績，先用鉛筆記錄，發現偏差大后篡改，這種造假行為是科研不容許的。

1.1.2實驗操作不規范

目前中學化學教學重理論灌輸輕實驗教學，學生只是看老師操作，把實驗現象和實驗結果記牢就足以應付考試，造成動手能力差。進入大學后，教材中雖有實驗操作描述，但缺乏詳細的步驟分解及圖解說明，學生無所下手。即便老師在臺上作了演示，也僅有前排學生能夠看清，造成部分學生操作不規范。如一些學生使用滴管、天平不規范；有的把實驗操作當游戲，存在藥品濫用、藥匙混用、儀器亂扔等現象，這輕則浪費了物料，污染了環境，導致實驗失敗，重則發生火災、爆炸，造成嚴重后果。

1.2時間上存在浪費，教學效率不夠高

1.2.1教學內容重復，實驗實用性不強

在部分高校，原來無機化學實驗和分析化學實驗是彼此獨立的，兩門課程各安排實驗，沒能有機整合起來。如之前無機化學實驗中有酸堿滴定分析實驗，而在分析化學實驗中亦有類似安排。實驗雷同既浪費了教學時間，又降低了學生興趣。同時，由于綜合性、設計性、實用性的實驗偏少，導致化學學科前沿動態或與生活相關的應用沒能融入教學，學生積極性不高。

1.2.2教學方法陳舊、手段單一

在以往實驗課堂上，教師先講解原理及步驟，并做示范操作，然后學生依葫蘆畫瓢完成項目，對操作是否規范關注少。由于教師注重灌輸知識，強調實驗結果，而忽略與學生的互動，教學效果不理想。

1.3物料上存在浪費，資源使用率低

無機及分析化學實驗需要的各類易耗標準玻璃儀器品種較多、價格昂貴，如滴定管、磨口燒瓶、碘量瓶等。由于部分學生操作不規范，導致儀器破損，加上未能及時對儀器進行收集使用，使棄物不斷累積。如電導率儀等精密儀器，若不按規程操作，易使電表指針變彎而不能使用，造成設備資源浪費。

1.4環保方面投入少，環境壓力大

無機及分析化學實驗涉及面廣，所需試劑品種多，藥品消耗大，且部分試劑毒性大。例如部分實驗室沒有廢液處理的專用下水管道及相應設備，只做酸堿中和等簡單處理就排出了，由于廢液具有成分多組成復雜、不穩定、間斷排放、高危害的特點，對水質及自然環境造成嚴重污染[1]。

2　開展精益改善，提升教學質量

2.1對課程進行整合，提高單位時間效能

2.1.1優化課程，減少累贅，增加實用性

為了克服教學內容老化、教材滯后的狀況，我們采取了“一刪二留三改四創新”的方法，對實驗內容進行優化。一是刪除部分陳舊、重復內容；二是保留一些具有代表性的實驗，如元素化學實驗中可選有助培養學生規范操作的內容；三是改進一般實驗，把那些具有一定綜合知識，但實驗方法滯后的實驗融入綜合性實驗；四是創新綜合性、設計性實驗，同時引進與現代科研成果有關的實驗，以及安排富有生活氣息的內容，如把“西紅柿中維生素C的測定”、“腌制品中亞硝酸鹽的測定”等納入教學，提高課程趣味性。

2.1.2革新教學手段，提高教學效率

一是在總體教學模式上，采取(預習+觀看多媒體課件+網絡虛擬實驗操作)→(課堂提問+總結性講授)→(實驗探究)→(分析+歸納+啟發式講解)的模式[2]，突出多媒體、網絡平臺的運用。二是在教學方式上，可以嘗試教學角色的改變，教師不再是滿堂灌，而是作為實驗課的組織者和指導者，在教學中與學生形成一種平等合作關系，調動了學生主動性。三是通過參觀化工廠生產基地等形式來激發學習興趣。

2.2調整實驗項目，應用新技術，減少物料浪費

2.2.1開展串聯試驗，對實驗項目次序進行調整

一是將單個獨立實臉進行關聯或組合，實現化學試劑效用的最大化。二是壓縮性質實驗。性質實驗作為一種驗證性實驗，操作技能要求不高但成本較高，浪費資源的同時，后續處理也麻煩。應盡量選擇污染小、成本低的項目。三是規劃好教學計劃，合理安排實驗項目次序，使前一個項目的反應產物轉化成之后項目的反應物，以綜合利用，減少中間環節的物料排放。如 “硫酸亞鐵銨的制備”，用廢鐵屑為原料制備出硫酸亞鐵和硫酸亞鐵銨，將得到的產物，用于“鐵的比色測定”實驗中，用分光光度法測定自己制得的硫酸亞鐵銨產品中 鐵(Ⅲ)的含量。這樣不僅第一個實驗減少了廢物處理，而且第二個實驗又節約試劑，同時也使學生對不同性質的兩個實驗有了系統性的認識[3]。

2.2.2大力推行微型實驗

微型化學實驗具有實驗現象明顯、反應時間短、成本費用低、環境污染少、安全系數高等優勢，成為節約型無機及分析化學實驗教學改革的必由之路。在教學中，我們做了改進：一是推廣使用微型化教學儀器。可嘗試用眼藥水瓶、醫用點滴管和針頭研制出了微型滴定裝置，同樣也具有消耗實驗試劑少，操作簡便快速、測定誤差小等特點[4]。二是開展微量教學儀器與常量教學儀器對比試驗，向學生灌輸微量化、簡潔化的思路。

2.2.3應用微波技術

微波作為一種新技術,具備反應條件溫和、使用便捷、產率高、反應選擇性高、產品易純化、用量少、低碳環保等特質。如硫代硫酸鈉的制備實驗，采用微波合成法，原料用量大幅降低，反應時間從2小時降到數分鐘。為此，應大力推廣這種能快速加熱、殺菌、脫水、脫氣的實用技術，實現實驗教學的省時、環保。

2.3推廣綠色化學，提升經濟效益

2.3.1對實驗項目進行綠色化改造

在教學實踐中，有的實驗殊途同歸，其中不乏實驗現象明顯、操作簡便的項目，這些實驗可互相替代。因此，在保證學生基本技能訓練的前提下，應選擇低毒、污染少、成本低的項目，刪除毒性大、風險高和三廢處理困難的項目。

2.3.2科學合理使用各種試劑

一是注重減量。在保證結果的前提下，將劑量減少，夠用就行。尤其將一些價格昂貴的試劑，在實驗準備過程中配制成溶度較稀的溶液。如在生理鹽水氯化鈉含量的測定實驗中，將AgNO3的濃度配制0.05 mol/L。二是注意降成本。如在甲醇、乙醇和丙酮都能作溶劑的情況下，由于甲醇毒性大、丙酮價格高，應優先使用乙醇。在日常教學中應教育學生維護好實驗儀器，以減少儀器損耗，對于用過而該遺棄的試劑瓶 (如裝有機溶劑、液體酸的試劑瓶)應該重新洗凈并干燥后直接替代部分標準具塞試劑瓶、容量瓶進行使用，這樣一來就大大地減少了標準具塞試劑瓶、容量瓶的購置,也節約了開支[5]。

2.3.3重視廢物的回收處理

無機及分析化學實驗產生廢氣、廢液、廢渣，要求我們教導學生對“三廢”進行分類回收、處理。一是在制備和提純實驗中，引導學生將產品回收到指定的容器中，有的藥品可循環利用。二是將廢液先存放于相應的廢液桶，再加以分類處理。三是給學生布置任務，對常見的酸堿、含鉻、銀化合物、或重金屬化合物的廢液設計分離、處理方案，并指導實施。如廢液中含有酸、堿，用酸堿中和反應進行處理。四是注重資源的回收與利用。如將氯化銀沉淀回收處理成更貴的單質金屬銀；又如利用所學知識從醫院的廢定影液中回收銀，學有所用，變廢為寶[6]，體現了精益管理的“增益性”，提高學生的熱情。

2.4規范實驗操作，確保安全高效

首先，在課前，我們整理出無機及分析化學實驗中最基礎的操作內容，包括儀器洗滌、試管操作、電光分析天平的使用等內容，制成課件動畫及教學視頻。其優點是教師手部的細小動作都能看得清楚，便于學生反復觀看，直至掌握正確的操作，從而節約大量的課堂講解時間。

其次，在課堂上，教師先作動態演示，對課堂上學生的錯誤操作進行糾偏。尤其是把學生反復出現的錯誤記錄下來，讓學生挑錯，并叫答對的學生作正確演示，兩者對比，加深印象。

再次，樹立安全意識，克服任性。叮囑學生“安全責任重于泰山”，杜絕實驗中的隨心所欲。一方面，對學生的操作行為嚴格把關。另一方面，引入目視管理，設置必要的安全流程圖、醒目文字、圖形符號、標志線、信號燈等，從而起到警示、禁止、提示、引導等作用。如在實驗室中用紅色表示危險、禁止，用黃色表示警示，用綠色表示溫馨提示等，力求消除各種安全隱患和浪費。

2.5樹立正確意識，培養良好素養，鞏固精益氛圍

2.5.1樹立環保節約意識，踐行綠色化學理念

在教學中，努力將節約開支、節能、節水、節材意識貫穿于實驗的全過程：一是節約用水，遵循“少量多次，一水多用”的原則；二是節約試劑，能少用的絕不多余，能便宜的絕不用貴的，能回收的絕不丟棄；三是用無毒試劑替代有毒的，用毒性小替代毒性大的；四是遵循循環使用原則，充分利用學生的產品；五是讓學生聯系生活，參與綠色實驗設計，讓他們體會到綠色化學就在身邊。

2.5.2引入5S管理，養成良好習慣

針對目前教學實驗中的臟亂差行為，引入5S管理，加強實驗的現場管理。5S即整理(SEIRI)、整頓(SEITON)、清掃(SEISO)、清潔(SEIKETSU)、素養(SHITSUKE)。應教導學生在實驗中保持肅靜，桌面整潔，廢棄物不能亂丟亂倒，實驗結束時儀器應盡快復位等等，并將這些納入平時成績考核，以培養學生良好的實驗習慣。

2.5.3注重引導，樹立正確的科研態度

在無機及分析化學實驗課上，教師要引導學生樹立科研工作者應有的求實態度和嚴謹作風。如發現學生篡改實驗記錄的，要求其返工，并予以扣分，督促其形成良好的科研素養。

3　結　論

在建設節約型社會，發展循環經濟的背景下，精益管理無邊界，持續改善無止境。我們應將精益思想貫穿于無機及分析化學實驗教學中，不斷優化課程、革新手段、提高素養，做到在減少浪費的同時提高效率、增加效益，力求實現教學的可持續發展。

[1]陳艷美,董巧紅.無機及分析化學實驗廢液的無害化處理與建議[J].吉林工商學院學報,2010,26(3):121-122.

[2]王麗紅,朱團.無機及分析化學實驗教學改革的研究[J].科技創新報,2012(15):158.

[3]馬紅霞,王一菲,程瓊,等.無機及分析化學實驗綠色化的改革實踐[J].教育改革,2011(10):15-16.

[4]趙樺萍,白麗明,趙立杰,等.無機及分析化學實驗微型化的嘗試[J].化工時刊,2011(2):55-56.

[5]馬衛興,劉英紅,沙鷗,等.節約型無機及分析化學實驗教學改革的思路[J].甘肅科技,2010,26(10):168-169.

[6]俞小勇.在化學實驗中培養大一學生初步的科研素養[J].寧波工程學院學報,2010,22(4):106-108.

Discussion on Lean Concepts in Inorganic and Analytic Chemistry Experiment Teaching

QIN Li-qin,CHEN Yuan,WANG Rong-fang,TAO Ping-fang

(Institute of Chemistry and Materials,Yulin Normal University,Guangxi Yulin 537000,China)

According to the wastefulness action of Inorganic and Analytical Chemistry courses and modernism Lean Management theory,it was advance advised that the waste time was decreased via optimizing the course contents and renewing teaching methods,the waste materiel was decreased via adjusting experimental project,using micro-scale experiment and new technique,the economic benefits were increased by popularizing green chemistry and debasing pollution costs,the safety and efficiency were insured by criterion experiment operation,the Lean Management atmosphere were consolidated by cultivating good consciousness and attainments,which enhanced the effect of experiment teaching.

Lean Management；Inorganic and Analytic Chemistry;experiment teaching

覃利琴(1981-)，女，研究生(碩士)，實驗師，從事無機及分析化學實驗教學與管理。

O0632

A

1001-9677(2016)04-0207-03