高校化學工程與工藝專業實驗教學改革探析

張艷敏，郭國信，郭國哲，胡玉漢

(隴東學院 化學化工學院,甘肅 慶陽 745000)

1 高校化學工程與工藝專業實驗教學現狀

1.1 實驗教學資源不足

實驗教學對實驗資源有很高的要求，包括實驗教師、實驗現場設備、工具材料等，必須根據實驗內容進行冗余配置。在建設實驗室時，由于時間緊迫或計劃忽視使用某些儀器和設備，某些儀器設備的使用和教學不一致，會有一些不合格的設備和其他原因，造成資金的浪費。一些機構的實驗設備已經使用了好幾年，或者由于財政限制或設備利用率很低，它和設備更新中的社會進步是脫節的。當然，這也是高校對化工實驗教學環節的重視程度不夠導致的結果。一些實驗設備如果長時間的使用或者實驗設備在操作使用中被損壞，缺乏相應的技術人員或者實驗管理人員對設備及時的進行更換或修理，那么能夠在實驗教學中使用的設備數量會越來越少。另外，長時間不更換的設備會老化，實驗操作過程變長，測量的實驗數據準確度不高，實驗操作風險會變大，這將對實驗教學環節產生非常不利的負面影響。一般來說，實驗教學的內容確定之后就不會改變，在實驗操作過程中，學生根據實驗指導書中的實驗步驟依次進行實驗。在整個實驗操作中，學生對實驗內容沒有經過太多的思考，就能夠驗證預期的實驗結果，這跟示范教學是沒有什么本質區別的。實驗內容單一化，實驗方法不新穎，不能很好的鍛煉學生的實踐能力，極大地抑制了學生的創新思維能力培養，使學生參與實驗并積極思考實驗的熱情不夠[1]。

1.2 重理論輕實驗

大多數實驗課程都把理論課程作為一種負擔，過分強調理論教學，不注重實驗課程，把實驗課程視為可有可無的課程。實驗的重點不僅是培養學生分析問題的能力，還要加深他們對理論課程的理解和掌握。 從長遠來看，這種不能加深對理論課的理解和掌握的教學方法，會使大多數學生的思維方式缺乏獨立性和自主性，讓學生的創新思維日益影響學生的未來生活，可能無法嘗試新方法和新思路，太過于形式化而不知道變通。實驗教學的質量會受到實驗教師專業知識儲備水平的直接影響。長期以來，實驗助教的勞動成果一直沒有得到相關部門的重視。一些實驗助教對自己將要教授的實驗內容不夠熟練，因此他們給學生提供不了專業的技術指導。一些助教對他們的工作知之甚少，他們認為自己的工作并不重要，導致熱情低落，缺乏責任感。在這個階段，實驗結果的評價比較簡單，只是根據學生實驗過程中的表現和最終實驗報告的結果進行評價，有些實驗課程會組織學生參加筆試，這種評估無法分析和解決學生在實驗中遇到的問題，忽視了對學生動手實踐能力和創新能力的考察，不能鍛煉學生自主發現和提出問題的能力[2]。

2 創新人才培養與實驗教學的關系

實驗教學是高校人才培養不可或缺的一部分。所謂創新人才是具有創新精神和創新能力的人才。實驗教學是理論與實踐的橋梁，是培養創新人才的重要途徑。

2.1 進行實驗的目的

(1) 鞏固和加深對課程中某些理論和概念的理解。

(2) 掌握實驗基本原理、實驗技術、常用儀器的使用原則和方法；了解現代大型儀器的性能及其操作方法。

(3) 培養學生動手操作能力和處理實驗結果的能力。

(4) 激發學生思考實驗方法的興趣，培養學生的創新實踐意識。

(5) 培養學生勤奮學習、求實、良好的科學精神。

2.2 培養學生的創新能力

在化學工程與工藝專業的實驗教學實踐中，學生必需充分調動自己的思維，不僅要動手操作，還要進行感官觀察，富有想象力的思維和思辨性學習不能僅限于固定的思維方式、程序和方法。獨特的新想法、新的發現和新的創造，以及積累的理論和實踐知識的使用，通過觀察和記錄實驗現象，分析實驗結果，得出科學結論，解決過程中遇到的問題，這個過程自然地培養了學生的創新能力[3]。

2.3 培養學生結合實驗和實踐的能力

高校化工專業實驗課程中不僅可以讓學生掌握基礎知識、基本方法和基本技能。同時，它也是學生體驗新理論，豐富新知識，測試新方法，掌握新技術的過程。實驗教學有利于培養學生的自主創新能力、理論聯系實踐、科學素養等問題，增強學生的社會責任感[4]。

3 化學工程與工藝專業實驗教學改革的建議

3.1 提高教師隊伍的業務水平

教師是提高實驗教學質量非常關鍵的一個影響因素，必須有極富創造性的教師才能擁有極富創造性的學生。因此，培養高素質人才的根本保證就是需要高業務水平的實驗教學老師和合理的實驗管理人員結構。在實驗課程中，老師指導學生按照實驗操作步驟完成實驗操作過程。每個教學環節都需要實驗教師認真準備，包括實驗前的藥品和儀器準備、實驗結果的記錄等，培養學生嚴謹的科學態度和工作習慣。因此，教學水平是直接影響實驗教學的關鍵因素。加強實驗教學人員隊伍建設，對實驗教學人員進行業務培訓，制定相關優惠措施，把有較高學歷和較高職稱的青年教師吸引到實驗室工作，豐富實驗課程的人員結構層次，建立起實驗教學人員和理論教學人員輪換制度，促進理論教師與實驗教師之間的橫向技術交流與合作。理論課教學的老師可以幫助實驗教學的教師在實踐中發現問題，使實驗課堂教學內容更加豐富，有助于提高實驗教學人員的實驗教學水平；讓高級技術職稱的實驗教學人員成為理論教學教師，可以快速提高實驗教學人員的理論水平[5]。

3.2 開放實驗室并及時更新設備

為了更好的培養創新人才，開放實驗室是一種有效途徑。首先，開放實驗室不僅可以增加學生對設備的接觸機會，還可以提高實驗室設備的利用率。學生根據自己的專業、愛好等進行實驗，可以激發學生的學習主動性和學習興趣，并鼓勵學生參與設計實驗過程，學生被安排在學習的主體位置，可以積極參與實驗。實驗設備是實驗教學的必要條件，因此，在購買實驗設備時應慎重選擇，既要考慮儀器設備的實用性和先進性，又要滿足一般實驗教學對儀器的需求。對于陳舊落后損壞的設備要及時淘汰，更換成先進的儀器設備；同時還需考慮學科的發展方向，設備的采購必須具有一定的前瞻性，這樣在一定程度上能夠增加儀器設備的使用壽命。一些特殊設備可以根據具體的使用要求，制造商進行聯合開發生產，優化資源配置，使實驗儀器設備發揮它最大的使用價值。精密的儀器設備可以為學生創造良好的實驗教學環境，保證實驗教學的順利進行。

3.3 實驗教學內容改革

實驗教學在培養學生創新能力方面發揮著重要而不可替代的作用。通常的實驗教學方法是教師準備實驗儀器、藥品試劑和實驗書，學生按照實驗書中統一的操作步驟進行操作，實驗結束后學生提交報告得出結論[6]。這種教學不僅限制了學生的自主動手能力，也沒有調動學生積極思考參與實驗，不能有效反映實驗課程的作用。另外，實驗方法和設備相對落后，驗證性實驗的比例過大。因此，我們應該對實驗教學內容進行優化改革。首先，應該要求學生思考使用何種實驗方法來驗證和理解基本操作，這是學生必須學會的基本技能。其次，如何整合各種實驗，設計一個綜合各種測試手段的新實驗，讓學生掌握知識，鍛煉學生的動手實踐操作能力。為了有效提高學生的綜合素質，需要全面規劃，分三段式教學：第一階段是基本訓練和技術講座相結合，系統地介紹實驗的基本知識、基本測試方法和技術，學生對實驗的特點、測試原理和方法有更全面和系統的理解[7]。在第二階段，盡可能不再使用有毒化學品和藥物，在內容上我們力爭一次編排一個實驗內容，其中含有幾種不同的實驗方法或安排使用計算機控制實驗。因此，第三階段允許學生有更多機會選擇一些復雜實驗。在儀器和設備上，盡量使用國內先進的儀器和直觀的自制儀器，使學生快速了解和掌握先進的實驗技術。為了跟上學科研究的發展方向，要及時更換實驗教學內容，使課程內容新穎，教學形式多樣，建立相應的實驗環節。驗證實驗能夠幫助學生鞏固和加強對基礎理論的理解，需要保留；同時，增加綜合性的課堂和設計實驗，讓學生自由發揮想象力。合理調整課程內容，若學生在有限的時間內很難順利完成，這必然導致學生渴望尋求成功而進一步深入了解實驗內容，增強他們對實驗的興趣；課程內容不充實或太簡單都會讓學生覺得沒有難度收獲不大，甚至覺得無聊，選擇的內容要鼓勵學生做自己的工作，讓學生真正理解解決問題和實現成功的快樂，從而喚起他們對實驗的信心和興趣。

3.4 加強實驗室管理

化工專業由于實驗室的使用頻率不是很高，對實驗室的管理并不很重視。管理實驗室的人員數量不足，有時候一個人經常同時管理多個不同類型的實驗室，或者出現從其他崗位和實驗室外調人員的現象，缺乏系統的實驗室管理體系，造成實驗資源的分配不合理，無法有效的利用現有資源。實驗教學環節中的重要教學理念應該是提高學生綜合能力，體現學生在實驗過程中的主導地位，培養學生提出新問題和動手驗證的能力，對實驗教學中的教學評價體系進行改進，全面評價教學的教學能力和學習效果，及時改善教學活動中出現的問題[8]。

實驗注意事項:

(1) 首先檢查儀器和藥物試劑，安裝儀器后，必須由老師檢查才能開始實驗。

(2) 從教師那里拿的特殊實驗器材，需在實驗完成后歸還。

(3) 請勿改變公共儀器和試劑瓶的原始位置，并在使用后立即將其返回原位。

(4) 獨立思考實驗，遇到問題嘗試解決。

(5) 實驗過程中得到的數據應隨時記錄在預習報告本上，記錄的數據應詳細準確、不得隨意更改，嘗試以表格形式記錄數據。

(6) 實驗完成后，應將實驗數據提交給教師進行檢查[9-10]。

總之，化學工程與工藝專業實驗教學改革的目的是探索多樣化實驗教學模式，培養學生綜合創新能力，鼓勵學生個性的全面發展，提倡實驗教學的多樣化。多樣化的實驗教學更多的是回應不同的實驗教學目標和任務，以及不同的實驗課程形式，在營造活躍、積極的實驗氛圍基礎上，設計出豐富多樣的綜合實驗，保證具備良好的實驗環境和條件，充分利用師生的科學結合和有效的教學時空，一系列靈活多樣的實驗教學組織形式的創新，使更多的學生實現自身新的發展。