对化学工程与工艺（电化学）专业实验教学改革与探讨

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　　电化学专业实验是我校化工学院面向化学工程与工艺(电化学)专业大学四年级本科生开设的一门必修的专业实验课程,是本科生培养计划中的一个重要的实验教学环节。该实验课程开设的实验是综合性实验和设计性实验,是化学工程与工艺(电化学)专业的几门专业课的一些典型实验,其中既包括一些比较经典的实验方法和有关实验基本技能训练的实验,又涵盖了一些使用仪器设备比较复杂、实验方法比较先进、实验技巧难度比较大的实验内容。通过该实验环节的教学,使学生加深对课堂所学理论知识的理解与掌握,同时通过实验操作和数据处理环节使学生基本实验技能得到训练和提高,从而培养学生独立从事开发工作和科学研究工作的能力,并为学生设计与撰写毕业论文打下一定的理论基础和实验基础。该课程要求学生了解实验原理,掌握实验方法;掌握仪器的基本使用方法,测量线路的联接,独立完成实验的全过程;实验结果应数据准确,对实验结果有一定的分析能力,写出符合要求的实验报告。由于该专业实验在整个培养计划中起到很重要的作用,因此有必要进一步加强该实践环节的教学工作。
　　一、目前专业实验教学中存在的问题
　　通过几年的观察分析,我们发现我校化学工程与工艺(电化学)专业实验教学中主要存在以下几方面的问题。
　　1.实验内容设置不合理。原有的实验体系已沿用了近十年,有些实验内容如铅酸电池、镉镍电池方面的内容明显落后于现在电化学学科的发展,原有的实验内容已无法满足现在的人才培养需要。近些年,随着电化学领域的不断发展,一些新的实验方法、实验技术及新的电化学体系不断涌现,这些内容代表了电化学学科的发展趋势和发展方向,急需补充到现有实验教学内容中,从而提高实验教学的质量。
　　2.实验教学方法不利于发挥学生的主观能动性。传统实验教学往往以指导教师的讲授为主,讲授的要点主要根据实验讲义的内容而定。实验讲义上每个实验基本都有完整的实验目的、实验原理、操作步骤和数据分析处理等内容。教师主要讲解实验原理和操作步骤及数据的分析处理,学生根据实验讲义上给出的实验步骤和数据分析方法去完成实验。在整个实验过程中,学生很少有独立思考的空间,他们只能按照实验讲义中给出的实验方案进行实验,也就是说学生变成了实验方案的执行者,而不是实验方案的制订者或参与者,这不利于发挥学生的主观能动性和积极性。
　　3.实验考核方式不够科学。以往学生实验成绩主要根据实验报告的情况来决定,具体包括两部分:一是实验报告内容的完整性,包括实验目的、实验原理、实验步骤和数据处理等项目是否完整,实验参数是否准确;另一方面是实验的数据是否准确可靠,数据处理方法是否正确。这种考核方式只是根据实验报告提供的信息进行成绩的评定,而对实验过程中学生分析解决问题的能力、实验操作的能力没有进行考虑。这使得成绩的评定缺乏全面性和科学性。
　　二、专业实验教学过程中的一些改革与探索
　　针对上述实验教学中存在的问题,我们做了以下几方面的改革与探索。
　　1.实验内容的改革。实验内容是影响实验教学效果的决定性因素。专业实验教学必须结合专业发展现状,将学科的研究热点和教师的科研成果引入实验教学,这一方面体现在实验技术、实验方法的改进方面,另一方面体现在实验教学内容的更新方面。这样才能使学生在本科实验教学阶段接触到专业前沿领域,了解专业研究热点,掌握专业最新的研究方法和研究成果。将先进的实验内容引入实验教学有利于学生综合素质的提高,为其在今后的工作、学习和深造过程中尽快进入角色奠定坚实的专业基础。实验内容的设立应考虑以下几方面的因素。基本的实验知识和技能的培养,专业发展现状、发展趋势的了解,实验室软硬件的状况,经费情况等。实验内容的设立还应体现我校化学工程与工艺(电化学)专业的特色,即化学电源和表面处理领域的工程化。基于以上几方面的考虑,我校化学工程与工艺(电化学)专业实验包括以下几方面的内容:方波电流法、方波电位法、循环伏安法、线性电位扫描法、电化学阻抗谱等实验内容主要是让学生掌握电化学中的一些基本测试方法;电镀液的赫尔槽实验、电镀液分散能力实验、电镀液电流效率实验是为了让学生掌握电镀中常用的研究方法;旋转圆盘电极实验、微电极实验、电化学石英晶体微天平等实验的目的是让学生掌握电化学领域较先进的一些实验方法;化学电源设计和电镀车间设计方面开设了4个实验,主要目的是让学生接触专业领域的工程化问题,帮助其毕业后能尽快适应企业的生产环境。
　　2.教学方式的改革。实验教学方式直接影响实验教学的效果。科学的教学方式应能充分激发学生的学习自主性,由被动学习变为主动学习。同时应着重培养学生实际操作能力、协作能力、团队合作精神,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。为此,我们改变以往以教师为主体,主导整个实验教学的模式,而采用学生为主体、教师为主导的教学模式。每位指导教师负责2个实验项目,教师只把实验的总体要求和基本思路介绍给学生,由学生根据相关知识去设计实验方案,完成实验,并对数据进行分析处理。学生在实验过程若遇到问题,可以与指导教师讨论,指导教师提出解决问题的思路,由学生改进实验方案。在整个实验过程中,学生的实验积极性和主动性得到了充分发挥,创新能力和合作精神得到培养。实验成绩考核注重实验方案的设计能力、实验过程的操作能力。成绩评定中,实验方案设计和操作能力占50%,实验报告的质量占50%,其中实验报告的内容包括实验名称、实验目的、实验原理、实验步骤、数据处理及分析、结论及讨论等。为进一步保证实验教学的质量,我们对实验课的课程安排还进行了调整。把学生分成两个班,分别在上午和下午进行实验。每个班的学生又分成8组,每组2~3人。每次实验课同时开出8个不同实验,每组同学分别进行其中1个实验项目,8组之间依次轮换,8天完成8个实验。而后的实验依上述安排进行,直至完成全部实验。
　　3.实验指导教师队伍的建设。首先安排一名教师全职负责学生的实验教学工作,包括实验讲义的编写、修订;实验设备的保养、维护;实验试剂、药品和材料的采购和保管;实验室规章制度的编写、制订;以及日常实验室管理工作。开设实验课程时,抽调若干名专业骨干教师参与实验的准备和教学工作。所有抽调的教师必须有两年以上专业教学经历,至少具有硕士学位,博士学位率达到90%以上。新留校的教师或新调入的教师需经两年以上的辅助实验教学工作后,方可单独指导本科生的实验。
　　实验室还有计划安排实验指导教师到国外和国内高校进修学习,及时了解国内外相关院校的实验开设情况,并依此对本校的专业实验教学进行调整。
　　通过以上几方面的工作,本科生专业实验教学效果明显改善,一方面体现在毕业论文设计与撰写阶段实验能力的提高,另一方面体现在就业后在企业的工程化能力的提高。