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化学工程实验技术探析

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摘要:根据化学工程实验技术课程教学发展中存在的问题,从提升学生的实验动手能力、化学问题分析能力、解决问题能力、创新能力等方向入手,针对现阶段化学工程实验技术教学体系改革,具体提出实现化学工程和实验技术课程相结合的课程构想。重点从化学工程实验技术课程内容设置、实验过程设计、实验教师队伍建设、实验保障体系建设、实验室建设等方面进行了详细的分析探讨,旨在构建以创新能力培养为核心,以化学工程实验技术要素为主线的化学基础实验课程新型体系,从而更好地促进学生的化学学习。

关键词:化学工程实验技术课程;改革;创新能力;策略

在量子力学的建立发展下,现代化学理论得到了快速发展,但实验在化学研究和化学教学中仍占据非常重要的地位,高等化学教学中的实验教学作用也日益突出。化学教学中的实验教学在培养学生化学学习认知、研究能力和应用化学能力等方面发挥了重要的作用。在新课改的深入发展下,高等化学教学在讲授了化学基本原理和化学实验技能基础上,开始着重培养学生独立化学实验设计的能力,注重对学生展开实验技术和化学知识综合应用能力的训练[1-5]。高等化学实验课程体系改革成为高等化学教育发展的重要内容,得到了越来越多人的关注。完整化的高等化学实验教学改革内容包括化学实验课程体系和课程内容的优化、化学实验基地的建设、化学实验具体实践操作方法、化学实验组织管理等,其中最为重要的是化学实验课程体系。

1高等学校化学工程实验技术课程发展现状

在高校的扩招发展下,化学工程实验技术课程实验基地建设质量参差不齐,同时在学生毕业就业竞争的日益激烈下,在化学实验教学中很多学生过度重视理论,轻视了实验教学。现阶段高等学校化学实验教学存在的问题具体体现在以下几个方面:(1)在化学工程技术实验课程内容上存在“三多三少”的现象,从总体上看,依赖课堂理论教学的验证性实验课程较多,设计性的实验课程少;独立性的单元操作课程多,综合性的实验课程少;经典类型的实验课程多,能反映最新科学研究成果的内容少。(2)化学工程技术实验课程是根据化学理论课程体系设置的,在实验课程的安排上过于强调对化学课堂教学的补充,忽视了化学实验课程开设的本身特点,无法发挥出化学实验课程的本身作用。(3)化学工程技术实验课程教学模式单一,注重按照教师事先安排好的内容开展教学,无法发挥出学生学习的主观能动性。

2化学工程技术实验课程内容的设置

2.1精选基础性、理论性强的化学实验

化学工程技术实验课程内容改革的指导思想是要加强学生动手操作能力的训练,注重提升学生综合素质的培养,通过化学实验教学进一步巩固学生在课堂上掌握的化学理论知识。为此,教师可以在有限的教学学时中,精选化学基础理论实验教学内容,如可以为城市土木工程建设专业的学生开设胶体溶液性质类实验课程,在实际教学中要注重引导学生进行实验教学方案的设计,具体包括实验流程设计、胶体溶液的配制、实验仪器的安装和实验操作等[6]。

2.2注重精简重组验证性化学实验

化学工程技术实验课程要减少验证性实验在总体实验中的比重,验证性实验中繁多的验证内容不利于激发学生的学习兴趣,也不利于培养学生化学学习的综合素质,浪费了有效的课堂教学时间。在原有的化学实验教学中,“氧化还原反应与电化学”及“电解质溶液”是常见的验证性实验,实验验证过程简单,方便学生的观察,但在实验操作过于简单的情况下不利于调动学生学习积极性。为了解决这个问题,教师可以将这两个实验进行精简处理,在两个实验的重组中以“氧化还原反应与电化学”实验为主体内容,将“电解质溶液”的实验内容融入到原来电池的组成和电动势的测定中,让学生在原有电池的电解质溶液中加入适当的物质,如氨水、硫化钠等,之后应用精密的微安表对电池电动的情况进行观察,从而了解物质浓度变化对电极电势产生的影响[7-9]。这种精简重组之后实验的开展能够提升学生学习的积极主动性,实现学生自主化学习。

2.3增设应用型和综合应用型化学实验

在化学工程技术实验课程改革思想的指导下,教师要根据学生专业学习的特点增设应用型和综合应用型化学实验。例如,可以增设水硬度测定、金属材料腐蚀和防护测定实验、金属材料老化等综合型化学实验。在水硬度测定实验中,教师应用离子交换法和蒸馏法演示净化水的过程,通过实验向学生展示应用导电率来衡量和评价水纯度的重要意义。学生对实验兴趣很高,为了获得更精确的实验数据,一次次反复验证自己的实验,改进自己实验操作方式,对促进学生的化学学习具有重要意义。

3化学工程技术实验课程教学过程

3.1教学方式的选择

教师可以采用交互式的教学模式向学生具体介绍化学实验技术原理和重难点问题,通过交互式实验教学研究设计让学生能够有效解决化学实验学习中遇到的难点问题。化学教师要根据化学工程技术实验课程教学指导思想制定科学合理的教学方案。定期安排教师互相听课,从而促进教师之间的教学交流,提升彼此教学水平[10]。应用多媒体技术开展化学工程技术实验课程教学,通过多媒体的引入弥补传统化学实验教学视野狭窄的问题,缓解实验教学经费和学生人数之间的矛盾问题。

3.2培养学生良好的化学实验习惯

(1)教师要引导学生形成严谨、科学的实验研究作风。这种作风在化学实验操作中的表现是,学生能够仔细观察化学实验操作出现的各种现象,在发现实验现象和预期实验构想存在出入时,学生要能够从各方面查找误差的原因,和其他学生进行讨论,从而及时解决实验操作中出现的问题。

(2)原始性实验记录对于学生实验思路的形成、实验规律的把握等具有重要意义。为此,在实验开始阶段,需要学生仔细、规范的记录化学实验现象和实验操作获得的结果。

(3)学生要养成良好的卫生习惯,在化学工程技术实验课程过程中教师要监督学生注意做好实验器具回收工作,不能随意丢放实验器材以及实验产生的各种杂物。

3.3完善教学评价体系

在化学工程技术实验课程教和学习的过程中建立相应的激励评价机制,对提升学生的化学实验能力,促进化学实验教学发展具有重要的意义。为此,高等院校可以从化学工程技术实验课程教学内容、教学方式、教学管理和教学评价等方面建立相应的实验教学管理和评价考核机制[11]。在学生化学学习方面,学校要建立学生成绩和学分结合的学习评价方法,具体包括学生能否按时到达实验室、能否在实验之间做好了充足的准备以及学生是否如实记录了实验操作过程和做好实验总结。

4化学工程技术实验课程师资队伍建设

化学工程技术实验课程教师队伍的素质和能力对整个化学实验体系运行发展具有重要的作用。为此,高校需要加快打造一支结构合理、人员素质高、掌握多种化学实验教学技巧的教师队伍[12]。为了充分发挥高素质化学实验教师队伍在化学工程技术实验课程教学中的优势,学校可以制定一系列能够提升化学实验教学质量、促进实验化学有效运行的政策,充分发挥出教师在化学工程技术实验课程教学中的优势力量,培养学生化学学习综合能力。

5完善化学工程技术实验课程保障体系建设

高校需要从制度上进一步保障化学工程技术实验课程教学的开展,通过化学工程技术实验课程制度的建设,加强化学实验指导教师对化学课程教学各个环节的重视,具体包括化学实验教学方案、化学教学实验过程和化学实验结果的验收管理等,充分发挥出化学实验教学的重要地位和作用。

6结语

化学工程技术实验课程的开展不仅仅是为了加强学生对所学化学理论的理解、提升学生化学基技能训练和应用能力,更重要的是培养学生在生活实际中应用化学知识的能力。结合不同专业学生所学专业特点,进一步拓展学生化学知识面,提升学生化学学习兴趣,实现学生对所学化学知识的灵活运用。学生化学工程技术能力和他们综合能力的提升密切相关,科学合理的化学实验内容和规范化的化学实验技能训练,对培养学生的自我创新艺术,提升学生的科学研究能力,增强学生在社会主义经济市场中的竞争力具有重要作用。为此,需要有关教育人员根据不同专业学生化学学习的需要进一步完善化学实验教学体系。

参考文献

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[11]黄丽,夏宁,于兰.食品化学与分析实验技术教学改革实践体会[J].大众科技,2011(9):207-209.

[12]吕占霞,高珍,贺维军.对理科化学专业化工基础实验教学的思考与建议[J].大学化学,2013(6):14-16.

作者:蒲艳玲 单位:兰州交通大学化学与生物工程学院

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