新工科背景下地方性高校化工類基礎(chǔ)實驗教學(xué)改革的思考

周權(quán) 李長江 張娜 潘樂

【摘 要】在全國深化工程教育，積極推進新工科建設(shè)的背景下，本文從工業(yè)工程意識的五個方面就地方性高校化工類基礎(chǔ)實驗教學(xué)的改革進行了一些思考，提出了一些實驗改進的措施，為進一步進行實驗課程體系的建設(shè)打下了基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】新工科；工業(yè)工程意識；基礎(chǔ)實驗；教學(xué)改革

中圖分類號： F425 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）16-0140-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.064

【Abstract】Under the background of deepening engineering education across the country and actively promoting the construction of new engineering disciplines， From the five aspects of the industrial engineering consciousness， we carried out some reflections on the reform of the basic experimental teaching of chemical engineering in local colleges and universities， and put forward some experimental improvement measures， which laid the foundation for the further construction of the experimental course system.

【Key words】New engineering； Iindustrial engineering consciousness； Basic experiment； Teaching reform

高等教育發(fā)展水平是一個國家發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦?biāo)志。習(xí)近平總書記指出，“我們對高等教育的需要比以往任何時候都更加迫切，對科學(xué)知識和卓越人才的渴求比以往任何時候都更加強烈”。 而高等工程教育在我國高等教育中又占有重要的地位。2016年6月，我國正式成為《華盛頓協(xié)議》的會員，意味著我國的本科教育在發(fā)展的道路上又前進了一大步，為深化工程教育改革提供了良好契機。2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》、《關(guān)于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力高等教育強國建設(shè)。

地方應(yīng)用型大學(xué)起點低，資源有限，因此如何能更好的融入到新工科建設(shè)的是值得探討的重要問題，雖然地方應(yīng)用型大學(xué)有一些不足之處，但也有自身的優(yōu)勢，由于地方應(yīng)用型大學(xué)與地方資源結(jié)合十分緊密，充分利用地方資源，對接地方經(jīng)濟社會發(fā)展需要和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求，深化產(chǎn)教融合、校企合作、協(xié)同育人，推動傳統(tǒng)工科專業(yè)改造升級。化學(xué)化工是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗教學(xué)理念是化學(xué)教育重要組成部分，是培養(yǎng)科學(xué)思維的有效形式，也是鑄就高素質(zhì)人才的重要環(huán)節(jié)。化學(xué)化工類專業(yè)的無機實驗、分析實驗、有機實驗、物化實驗等均是基礎(chǔ)性實驗，但基礎(chǔ)并不意味著一成不變，基礎(chǔ)更應(yīng)與時俱進，要針對專業(yè)和行業(yè)的發(fā)展適時作出相應(yīng)的調(diào)整，不同于專業(yè)實驗但又要更好的服務(wù)于專業(yè)實驗。本文就新工科建設(shè)背景下，如何運用工業(yè)工程（IE）意識對基礎(chǔ)化學(xué)的實驗內(nèi)容進行改革、優(yōu)化組合，更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程能力進行了思考。

第一、用成本和效率意識設(shè)計實驗

IE的核心是成本和效率，力求節(jié)約，尋求以成本更低、效率更高的方式來完成生產(chǎn)中所遇見的問題。對于基礎(chǔ)化學(xué)實驗改革來說，可以體現(xiàn)在兩個方面：第一，對于一些現(xiàn)象非常明顯的實驗，在試劑的使用量上可以進行一些控制，比如硝酸銀的沉淀反應(yīng)，銀鏡反應(yīng)等；第二，對于一些具有關(guān)聯(lián)性的實驗，可以進行組合，形成一個系列性的實驗。比如有機化學(xué)實驗中香豆素的制備，原料是鄰羥基芳香甲醛類化合物，而有機化學(xué)合成實驗中還有一個瑞穆爾-提曼反應(yīng)，恰恰就是進行鄰羥基芳香甲醛類化合物的制備，這樣就可以將兩個實驗串聯(lián)起來，先進行瑞穆爾-提曼反應(yīng)的學(xué)習(xí)，然后再利用所得的產(chǎn)物來進行香豆素類化合物的合成。既完成了兩類反應(yīng)的學(xué)習(xí)，同時還充分利用兩類反應(yīng)的關(guān)聯(lián)性，降低了實驗的成本的同時，也解決了一個實驗產(chǎn)品的處理問題。

第二、用問題與改革意識引導(dǎo)學(xué)習(xí)

通常基礎(chǔ)化學(xué)實驗多為驗證性實驗，學(xué)生只需按照課本操作得到相應(yīng)的結(jié)果就可以，但是時代在發(fā)展，技術(shù)在進步，改革無止境，解決化學(xué)工程問題的方法和手段沒有最好只有更好，IE要求要主動思考不斷創(chuàng)新，才不會被淘汰。比如工業(yè)生產(chǎn)中常用的液液萃取，在基礎(chǔ)實驗中是在分液漏斗里進行實驗的，為了提高萃取效率常采取多級萃取，萃提液最后經(jīng)過濃縮溶劑得到被萃取物。實驗過程中可以引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)每次萃取過程中都會有溶劑的揮發(fā)，既損耗了溶劑又增加了大氣污染，操作還繁瑣。從而提出盡量減少溶劑揮發(fā)的問題，通過分析發(fā)現(xiàn)溶劑揮發(fā)常發(fā)生在分液到濃縮的環(huán)節(jié)，因此思考減少溶劑與空氣的接觸便有可能解決上述問題，即分出的萃提液在體系中直接濃縮，濃縮得到的干凈萃取劑也直接回到萃取體系，于是得到了連續(xù)液液萃取的構(gòu)想，并進行裝置的設(shè)計。

第三、用工作簡化和標(biāo)準(zhǔn)化意識規(guī)范操作

往往工作簡化給人的感覺是標(biāo)準(zhǔn)化程度會有所降低。但IE在追求高效的同時也十分強調(diào)優(yōu)質(zhì)，要保證優(yōu)質(zhì)就必須制定標(biāo)準(zhǔn)，有了標(biāo)準(zhǔn)就要按照標(biāo)準(zhǔn)來進行操作，不斷改進技術(shù)，不斷更新標(biāo)準(zhǔn)，從而推動生產(chǎn)向更高水平發(fā)展。所以工作簡化和標(biāo)準(zhǔn)化是相輔相成而不是魚和熊掌的關(guān)系。比如分析化學(xué)實驗中的稱量，傳統(tǒng)使用的是天平或光電天平，操作繁瑣，現(xiàn)在基本都改用電子分析天平，但我們在進行教學(xué)的時候，每種天平還是要進行相應(yīng)的介紹，特別是他們標(biāo)準(zhǔn)的使用方法。使學(xué)生對科學(xué)技術(shù)的變革有直觀的體會，同時對不同技術(shù)提出的標(biāo)準(zhǔn)要求有更深刻的認識。

第四、用全局和整體意識進行教學(xué)改革

四大基礎(chǔ)化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容具有相對的獨立性，但實驗教學(xué)內(nèi)容卻有一定的相通性，無機化學(xué)和有機化學(xué)實驗，除了一些性質(zhì)方面的驗證性實驗外，在化合物的制備方法，結(jié)構(gòu)檢測，性能測試方面都會借助到一些分析化學(xué)和物理化學(xué)的原理和方法，同時化合物的性質(zhì)又為新的制備和測試方法的開發(fā)研究提供基礎(chǔ)。所以必須從全局和整體的需要出發(fā)，打破實驗課程之間的壁壘，協(xié)同創(chuàng)新，才能更好的構(gòu)建新工科背景下地方性高校化學(xué)化工類基礎(chǔ)實驗教學(xué)的新體系。

第五、以人為中心的意識進行教學(xué)活動

以人為本，是科學(xué)發(fā)展觀的核心，也是IE發(fā)展的要求。科技和生產(chǎn)力的發(fā)展離不開人才，高校又是培養(yǎng)人才的地方，與化工相關(guān)的實驗，由于其或多或少存在安全性問題，可能會使得部分同學(xué)產(chǎn)生畏懼的思想。因此首先在硬件方面，要根據(jù)工程教育的標(biāo)準(zhǔn)做好實驗環(huán)境的建設(shè)和必要的防護措施；其次實驗前要向?qū)W生介紹清楚實驗藥品的性質(zhì)及操作的規(guī)范，降低由于不了解性質(zhì)和操作而發(fā)生事故的概率，減少盲目的恐懼。再次，要充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵他們對實驗教學(xué)的改革提出自己的想法，開放實驗，培養(yǎng)他們的專業(yè)熱情。

工程改變世界，行動創(chuàng)造未來，地方性高校化學(xué)化工類基礎(chǔ)實驗教學(xué)的改革工作必須緊緊圍繞經(jīng)濟社會的發(fā)展需求、產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，堅持用IE意識來指導(dǎo)新的實驗課程體系的制定，努力推進化工類專業(yè)的新工科建設(shè)，積極為地方經(jīng)濟的發(fā)展提供技術(shù)與人才的支持。

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