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[摘 要]精细化工实验是为应用化工技术专业学生开设的一门专业实验课，目的是通过典型精细化学品的合成及应用，使学生初步了解精细有机合成反应的基本方法及所得精细化学品的用途，并掌握常用精细化学品的检测分析方法。精细化工实验教学过程中“综合性实验-设计性实验-开放性实验”多层次教学模式的探索与实践，通过调整实验内容和改进教学方法来强调实验的实践性和应用性，达到提高学生综合实验技能和工程能力的目的。教学结果表明，多层次的精细化工实验教学模式可有效提高教学质量，有利于培养学生独立思考问题和解决问题的能力。
[关键词]实验教学 教学改革 精细化工
[中图分类号] G642.423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）05-0114-03
一、引言
精细化工实验是为应用化工技术专业学生开设的一门专业实验课，目的是通过典型精细化学品的合成及应用，使学生初步了解精细有机合成反应的基本方法及所得精细化学品的用途，并掌握常用精细化学品的检测分析方法。[1]精细化工所包含的内容非常广泛，产品种类繁多、更新速度快、附加值高，涉及医药、染料、涂料、香料和助剂等。此外，精细化工实验课程是学生在完成基础化学课程、化工原理、化工工艺学和精细有机合成单元反应等专业基础课的学习及其相应实验基本操作训练的基础上，开展的一门以精细化学品研究开发为主的专业实验课程，具有较强的综合性和实践应用性。[2] [3]可见，组织好这门课程的教学对培养学生的专业综合素质、创新能力具有十分重要的意义。[4] 然而，现用的教学模式以验证性为主，教学方法多为注入式，学生被动地从事实验，教学效果并不理想。如何调动学生从事实验的主动性和积极性，更好地培养学生独立思考和解决问题的能力，乃至终身学习的能力和习惯，是摆在教师面前的重要问题。由此，本院在教学中精心选择实验内容，合理安排实验顺序，形成了多层次的教学模式，即“综合性实验-设计性实验-开放性实验”的教学模式。该教学模式在实验的初期安排学生做综合性实验，强化学生实验操作技能，提高学生从事实验工作的综合能力；第二阶段安排设计性实验，以培养学生的创新意识和创新能力为主；最后安排开放性实验，旨在培养学生的科学精神和创造性思维习惯，以及收集、处理信息和分析解决问题的能力。
二、实验教学模式的探索与实践
（一）专业实验注重专业技能的训练
1.改革、更新教学内容
本着精选经典、加进现代的原则，着重选择紧扣教学内容，对学生理解和巩固基础知识帮助较大、可锻炼学生自我解决问题能力的实验来进行。自2008年以来，在确保强化学生专业实验技能的前提下，已更新实验教学内容3次，尤其增加反映高新技术与实际应用相关的内容，所用的实验指导书连年更新，使每个实验均趋于综合化、工程化和应用化。如：十二烷基甜菜碱合成实验中增设了表面活性剂类型的判定方法（显色法，并与十二烷基磺酸钠相比）、残留氯含量的测定（莫尔法）、向上延伸要求学生提供实验所需原料的质量指标及检测方法、向下延伸要求学生检索本产品的用途并进行原材料成本核算。
2.实验教学法改革
（1）强化预习。大三年级学生对大学实验方式已有了基本的认知，但仍需强调对实验目的、原理、仪器、药品、操作等内容的学习，学生在预习过程中需要关注的重点和难点等知识点较多。由此，针对综合性和设计性两类实验编写了“实验指导”供学生预习时使用，其内容主要包括：①中英文的实验题目和摘要，体现双语教学；②预习思考题，学生进入实验室开展实验前，必须准确回答并理解思考题所设缘由；③实验原理和实验方法指导，便于学生从根本上理解实验和解释实验现象；④实验讨论与注意事项，促使学生预知实验现象和实验结果，明确实验注意事项；⑤实验预习报告和实验记录格式。每次开展实验教学前，严把预习关，学生必须先交预习报告，并经教师审阅认可后方可进入实验室开展实验。开放性实验则要求学生自己按照上述格式编写“实验指导”，并完成实验预习报告。
（2）课堂教学法。在每个实验开始之前，教师先集中进行一次课堂教学，课堂教学一改先讲原理后讲步骤的传统教学法，鼓励学生先提出问题，然后针对问题精讲，多采用提问的方式进行，使学生切实了解本次实验的目的，熟知实验内容；采用讨论的方式使学生掌握实验过程中的操作步骤和实验现象，强调中间控制对实验操作和实验结果的影响。这样既可以使学生变被动为主动，积极地参与思考和讨论，又有助于授课教师检验学生的预习情况，了解学生对实验内容的掌握情况，以便在实验课上有针对性地给予辅导。
（3规范操作。尽管学生已经预习了实验的基本操作和所用仪器的使用方法，教师在实验开始前仍需强化操作对安全、实验结果乃至在工业生产中对产品质量和成本等的影响。首先，教师针对实验操作方法进行提问，结合预习报告中存在的问题，然后针对不规范性操作进行演示，使学生进一步明确如何规范使用仪器；在实验过程中，教师巡回检查并随时提问，及时纠正学生在操作中的错误，进一步强化实验操作规范，提高学生的综合实验技能。
（4）严格考核。实验考核分两部分，即平时成绩和理论成绩。平时成绩包括三部分，比例为总实验成绩的60%，其中预习、操作和实验报告分别为平时成绩的20%、40%和40%；预习成绩主要体现实验前预习报告的成绩和课堂提问成绩；操作成绩包括回答教师有关的操作提问、演示和实验具体操作等；实验报告成绩中，30%为实验后的实验报告及附在报告后的实验记录（实验记录为教师在实验操作结束后现场签字确认的实验记录），10%为实验室药品使用情况、实验室卫生和实验纪律。实验理论成绩为总实验成绩的40%，即期末的实验理论笔试成绩，考查学生对实验理论知识和操作规范的整体掌握情况。
（二）综合性实验的研发
（1）综合性实验的设计。综合性实验主要以训练学生的综合实验技能为目的，与基础化学实验相比难度较大，内容上更为全面，应更加地强调工程化概念，主要包括所用试剂的制备方法、主要质量指标及其分析鉴定的方法、实验操作中的中间控制、所得产品的质量指标及其检测方法和成本核算等。根据综合性实验的设计和选择的8原则[5]，结合教材中成型的内容，重新设计了系列性综合实验，以方便选择。 （2）综合性实验的研发。在综合性实验设计的基础上，由教师根据综合性实验完成的情况，对综合性实验的具体操作进行优化、规范化和深化，使综合性实验涵盖有机合成、化学分析、仪器分析和生产原材料成本核算等内容，并构成系列性综合实验，全面培养学生的综合实验技能和动手解决问题的能力。该系列性综合实验所采用的原料相对单一，前面实验的产物可作为后面实验的原料，这样既可使学生明白实验所得产物的用途，又可减少实验费用支出，符合绿色化学和环境保护的要求。如将所合成的表面活性剂十二烷基甜菜碱用于洗衣液的复配实验。
（三）设计性实验
（1）设计性实验的筛选。为了更为全面地训练学生的综合素质，提高学生思考问题和解决问题的能力，设计性实验将更加注重应用性、趣味性和经济性，如将原教材中的丙烯酸甲酯本体聚合实验改为设计性实验，让学生根据自己的喜好制备人工琥珀挂件，可明显调动学生的实验积极性。
（2）设计性实验的准备。为了更好地指导学生做好设计性实验，教师需要全面了解相关文献，熟知具体的实验操作和实验现象，预知实验过程中可能出现的问题，并能给出合理的解释或处理方法，同时需要准确地预测实验结果。因此，教师首先对设计性实验进行多次实践，从整体和细节上熟知实验过程和实验现象，从而可在整个实验过程中为学生提供全方位的指导。
（四）开放性实验
1.开放性实验的选择
目前，尽管大部分高校在实验教学环节采用开放式实验教学法，但就学生角度而言，开放性实验的教学效果较为有限，其主要原因是学生对化学化工实验的重视程度不够、兴趣不高所致。因此，开放性实验的设置应从学生角度出发，调动学生的兴趣，使学生能主动地、积极地、自愿地参加开放性实验。所以，选择开放性实验时，在实验内容上应强调综合性和多选择性，给学生留有判断和选择的空间。学生通过查阅文献，可以找到多种实验方案，并且需要运用已掌握的理论知识，反复推敲，方可选择出较佳的实验方案。
2.开放性实验的教学方法
（1）首次开设开放性实验，确实有一定难度，多数学生会感到束手无策。由此，教师需要在顶层上给予学生适当的指导，使学生明白开放性实验与综合性和验证性实验的差异，明确开放性实验的特点。学生经过文献资料的检索来了解实验背景，掌握与实验有关的基础原理知识，初步形成实验方案，并以此为据书写实验指导和预习报告；教师认真批阅学生的实验指导和预习报告，明确不足并要求学生补充修改，形成具有较强可行性的实验方案。
（2）以所形成的实验方案为指导，学生自己动手调配实验材料和试剂，组装调试仪器，并进行实验操作模拟；正式实验之前，教师需要讲评有代表性的方案，优秀的实验方案给予表扬，差的实验方案要明确缺点，以便学生及时修改；最后，教师需要告知学生实验注意事项，形成可实施的实验方法。
（3）在实验过程中，教师巡回检查学生做实验的情况，及时给予指导和处理实验操作中出现的问题，引导学生完成实验方案；实验结束后，教师签字确认实验记录，要求学生及时处理实验数据，对实验结果进行讨论，得到合理的实验结论；实验报告以学术论文快讯的形式撰写，提高学生的科技论文写作能力。
3.开设开放性实验的体会
（1）开放性实验与综合性实验和设计性实验相比，使学生变被动学习为主动学习。在开放性实验实施初期，学生需要检索相关文献、自行设计实验指导、选择较佳的实验方案，充分调动了学生学习的积极性和主动性；在实验过程中，学生要独立思考、善于发现问题和解决问题，有利于激发学生的创造欲和探索欲，同时有利于培养学生严谨的科学态度和良好的团队合作精神；实验结束后，学生以科技论文快讯的形式提交实验报告，有利于提高学生的写作能力。
（2）开放性实验既能使学生巩固所学的基础理论知识，还能扩大学生的知识面，学到教材中没有的知识。同时，由于开放性实验在设立之初紧紧围绕本学科的最新研究前沿，实验方案是学生自行筛选的，实验过程由学生自主完成，所以整个过程存在的不确定性较多。由此，指导教师应该具有较高的业务水平和较强的责任心，有足够的能力和经验帮助学生及时解决实验过程中出现的问题。可见，开放性实验教学促进了指导教师教学能力的提高，真正实现了教学相长。
（3）开放性实验可促使学生进一步熟悉文献资料的检索、阅读、分析和归纳整理，了解科技论文撰写的基本思路和方法，初步具有撰写科技论文的能力。
（4）由于受限于精细化工实验的学时，每届学生仅开设1-2个开放性实验，希望在下一次的培养方案修订中能增加本实验的学时，提高开放性实验的实验项数，使学生有更多的机会参与开放性实验，并得到更多的锻炼。
三、结语
自2008年课程体系改革以来，精细化工实验中所采用的“综合性实验-设计性实验-开放性实验”的教学模式在不断探索和实践，并逐步形成了一种较为成熟的教学模式。该模式在精细化工实验的教学实践结果表明，其可为学生搭起独立思考问题、分析问题和解决问题的平台，使学生变被动学习为主动学习，培养了学生的终身学习能力。相信随着教学改革的不断深入，这种教学模式会日趋完善，倍加受到师生的欢迎。
[ 注 释 ]
[1] 王士财，张晓东，张中一，等.精细化工实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2010（3）：106-108.
[2] 张伟，许英梅，华瑞年，等.精细化工实验教学改革的探索[J].中国科教创新导刊，2008（6）：38.
[3] 颜红侠，黄英，王艳丽，等.精细化工实验的改革与实践[J].高校实验室工作研究，2008（2）：6-7.
[4] 周忠华，陈新.精细化工实验教学改革的探讨[J].实验室研究与探索，2002（1）：20-22.
[5] 李羽让，梅景春，彭金华，等.基础化学综合实验教学的探索[J].实验室研究与探索，2005（9）：67-71.
[责任编辑：覃侣冰]
[关键词]实验教学 教学改革 精细化工
[中图分类号] G642.423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）05-0114-03
一、引言
精细化工实验是为应用化工技术专业学生开设的一门专业实验课，目的是通过典型精细化学品的合成及应用，使学生初步了解精细有机合成反应的基本方法及所得精细化学品的用途，并掌握常用精细化学品的检测分析方法。[1]精细化工所包含的内容非常广泛，产品种类繁多、更新速度快、附加值高，涉及医药、染料、涂料、香料和助剂等。此外，精细化工实验课程是学生在完成基础化学课程、化工原理、化工工艺学和精细有机合成单元反应等专业基础课的学习及其相应实验基本操作训练的基础上，开展的一门以精细化学品研究开发为主的专业实验课程，具有较强的综合性和实践应用性。[2] [3]可见，组织好这门课程的教学对培养学生的专业综合素质、创新能力具有十分重要的意义。[4] 然而，现用的教学模式以验证性为主，教学方法多为注入式，学生被动地从事实验，教学效果并不理想。如何调动学生从事实验的主动性和积极性，更好地培养学生独立思考和解决问题的能力，乃至终身学习的能力和习惯，是摆在教师面前的重要问题。由此，本院在教学中精心选择实验内容，合理安排实验顺序，形成了多层次的教学模式，即“综合性实验-设计性实验-开放性实验”的教学模式。该教学模式在实验的初期安排学生做综合性实验，强化学生实验操作技能，提高学生从事实验工作的综合能力；第二阶段安排设计性实验，以培养学生的创新意识和创新能力为主；最后安排开放性实验，旨在培养学生的科学精神和创造性思维习惯，以及收集、处理信息和分析解决问题的能力。
二、实验教学模式的探索与实践
（一）专业实验注重专业技能的训练
1.改革、更新教学内容
本着精选经典、加进现代的原则，着重选择紧扣教学内容，对学生理解和巩固基础知识帮助较大、可锻炼学生自我解决问题能力的实验来进行。自2008年以来，在确保强化学生专业实验技能的前提下，已更新实验教学内容3次，尤其增加反映高新技术与实际应用相关的内容，所用的实验指导书连年更新，使每个实验均趋于综合化、工程化和应用化。如：十二烷基甜菜碱合成实验中增设了表面活性剂类型的判定方法（显色法，并与十二烷基磺酸钠相比）、残留氯含量的测定（莫尔法）、向上延伸要求学生提供实验所需原料的质量指标及检测方法、向下延伸要求学生检索本产品的用途并进行原材料成本核算。
2.实验教学法改革
（1）强化预习。大三年级学生对大学实验方式已有了基本的认知，但仍需强调对实验目的、原理、仪器、药品、操作等内容的学习，学生在预习过程中需要关注的重点和难点等知识点较多。由此，针对综合性和设计性两类实验编写了“实验指导”供学生预习时使用，其内容主要包括：①中英文的实验题目和摘要，体现双语教学；②预习思考题，学生进入实验室开展实验前，必须准确回答并理解思考题所设缘由；③实验原理和实验方法指导，便于学生从根本上理解实验和解释实验现象；④实验讨论与注意事项，促使学生预知实验现象和实验结果，明确实验注意事项；⑤实验预习报告和实验记录格式。每次开展实验教学前，严把预习关，学生必须先交预习报告，并经教师审阅认可后方可进入实验室开展实验。开放性实验则要求学生自己按照上述格式编写“实验指导”，并完成实验预习报告。
（2）课堂教学法。在每个实验开始之前，教师先集中进行一次课堂教学，课堂教学一改先讲原理后讲步骤的传统教学法，鼓励学生先提出问题，然后针对问题精讲，多采用提问的方式进行，使学生切实了解本次实验的目的，熟知实验内容；采用讨论的方式使学生掌握实验过程中的操作步骤和实验现象，强调中间控制对实验操作和实验结果的影响。这样既可以使学生变被动为主动，积极地参与思考和讨论，又有助于授课教师检验学生的预习情况，了解学生对实验内容的掌握情况，以便在实验课上有针对性地给予辅导。
（3规范操作。尽管学生已经预习了实验的基本操作和所用仪器的使用方法，教师在实验开始前仍需强化操作对安全、实验结果乃至在工业生产中对产品质量和成本等的影响。首先，教师针对实验操作方法进行提问，结合预习报告中存在的问题，然后针对不规范性操作进行演示，使学生进一步明确如何规范使用仪器；在实验过程中，教师巡回检查并随时提问，及时纠正学生在操作中的错误，进一步强化实验操作规范，提高学生的综合实验技能。
（4）严格考核。实验考核分两部分，即平时成绩和理论成绩。平时成绩包括三部分，比例为总实验成绩的60%，其中预习、操作和实验报告分别为平时成绩的20%、40%和40%；预习成绩主要体现实验前预习报告的成绩和课堂提问成绩；操作成绩包括回答教师有关的操作提问、演示和实验具体操作等；实验报告成绩中，30%为实验后的实验报告及附在报告后的实验记录（实验记录为教师在实验操作结束后现场签字确认的实验记录），10%为实验室药品使用情况、实验室卫生和实验纪律。实验理论成绩为总实验成绩的40%，即期末的实验理论笔试成绩，考查学生对实验理论知识和操作规范的整体掌握情况。
（二）综合性实验的研发
（1）综合性实验的设计。综合性实验主要以训练学生的综合实验技能为目的，与基础化学实验相比难度较大，内容上更为全面，应更加地强调工程化概念，主要包括所用试剂的制备方法、主要质量指标及其分析鉴定的方法、实验操作中的中间控制、所得产品的质量指标及其检测方法和成本核算等。根据综合性实验的设计和选择的8原则[5]，结合教材中成型的内容，重新设计了系列性综合实验，以方便选择。 （2）综合性实验的研发。在综合性实验设计的基础上，由教师根据综合性实验完成的情况，对综合性实验的具体操作进行优化、规范化和深化，使综合性实验涵盖有机合成、化学分析、仪器分析和生产原材料成本核算等内容，并构成系列性综合实验，全面培养学生的综合实验技能和动手解决问题的能力。该系列性综合实验所采用的原料相对单一，前面实验的产物可作为后面实验的原料，这样既可使学生明白实验所得产物的用途，又可减少实验费用支出，符合绿色化学和环境保护的要求。如将所合成的表面活性剂十二烷基甜菜碱用于洗衣液的复配实验。
（三）设计性实验
（1）设计性实验的筛选。为了更为全面地训练学生的综合素质，提高学生思考问题和解决问题的能力，设计性实验将更加注重应用性、趣味性和经济性，如将原教材中的丙烯酸甲酯本体聚合实验改为设计性实验，让学生根据自己的喜好制备人工琥珀挂件，可明显调动学生的实验积极性。
（2）设计性实验的准备。为了更好地指导学生做好设计性实验，教师需要全面了解相关文献，熟知具体的实验操作和实验现象，预知实验过程中可能出现的问题，并能给出合理的解释或处理方法，同时需要准确地预测实验结果。因此，教师首先对设计性实验进行多次实践，从整体和细节上熟知实验过程和实验现象，从而可在整个实验过程中为学生提供全方位的指导。
（四）开放性实验
1.开放性实验的选择
目前，尽管大部分高校在实验教学环节采用开放式实验教学法，但就学生角度而言，开放性实验的教学效果较为有限，其主要原因是学生对化学化工实验的重视程度不够、兴趣不高所致。因此，开放性实验的设置应从学生角度出发，调动学生的兴趣，使学生能主动地、积极地、自愿地参加开放性实验。所以，选择开放性实验时，在实验内容上应强调综合性和多选择性，给学生留有判断和选择的空间。学生通过查阅文献，可以找到多种实验方案，并且需要运用已掌握的理论知识，反复推敲，方可选择出较佳的实验方案。
2.开放性实验的教学方法
（1）首次开设开放性实验，确实有一定难度，多数学生会感到束手无策。由此，教师需要在顶层上给予学生适当的指导，使学生明白开放性实验与综合性和验证性实验的差异，明确开放性实验的特点。学生经过文献资料的检索来了解实验背景，掌握与实验有关的基础原理知识，初步形成实验方案，并以此为据书写实验指导和预习报告；教师认真批阅学生的实验指导和预习报告，明确不足并要求学生补充修改，形成具有较强可行性的实验方案。
（2）以所形成的实验方案为指导，学生自己动手调配实验材料和试剂，组装调试仪器，并进行实验操作模拟；正式实验之前，教师需要讲评有代表性的方案，优秀的实验方案给予表扬，差的实验方案要明确缺点，以便学生及时修改；最后，教师需要告知学生实验注意事项，形成可实施的实验方法。
（3）在实验过程中，教师巡回检查学生做实验的情况，及时给予指导和处理实验操作中出现的问题，引导学生完成实验方案；实验结束后，教师签字确认实验记录，要求学生及时处理实验数据，对实验结果进行讨论，得到合理的实验结论；实验报告以学术论文快讯的形式撰写，提高学生的科技论文写作能力。
3.开设开放性实验的体会
（1）开放性实验与综合性实验和设计性实验相比，使学生变被动学习为主动学习。在开放性实验实施初期，学生需要检索相关文献、自行设计实验指导、选择较佳的实验方案，充分调动了学生学习的积极性和主动性；在实验过程中，学生要独立思考、善于发现问题和解决问题，有利于激发学生的创造欲和探索欲，同时有利于培养学生严谨的科学态度和良好的团队合作精神；实验结束后，学生以科技论文快讯的形式提交实验报告，有利于提高学生的写作能力。
（2）开放性实验既能使学生巩固所学的基础理论知识，还能扩大学生的知识面，学到教材中没有的知识。同时，由于开放性实验在设立之初紧紧围绕本学科的最新研究前沿，实验方案是学生自行筛选的，实验过程由学生自主完成，所以整个过程存在的不确定性较多。由此，指导教师应该具有较高的业务水平和较强的责任心，有足够的能力和经验帮助学生及时解决实验过程中出现的问题。可见，开放性实验教学促进了指导教师教学能力的提高，真正实现了教学相长。
（3）开放性实验可促使学生进一步熟悉文献资料的检索、阅读、分析和归纳整理，了解科技论文撰写的基本思路和方法，初步具有撰写科技论文的能力。
（4）由于受限于精细化工实验的学时，每届学生仅开设1-2个开放性实验，希望在下一次的培养方案修订中能增加本实验的学时，提高开放性实验的实验项数，使学生有更多的机会参与开放性实验，并得到更多的锻炼。
三、结语
自2008年课程体系改革以来，精细化工实验中所采用的“综合性实验-设计性实验-开放性实验”的教学模式在不断探索和实践，并逐步形成了一种较为成熟的教学模式。该模式在精细化工实验的教学实践结果表明，其可为学生搭起独立思考问题、分析问题和解决问题的平台，使学生变被动学习为主动学习，培养了学生的终身学习能力。相信随着教学改革的不断深入，这种教学模式会日趋完善，倍加受到师生的欢迎。
[ 注 释 ]
[1] 王士财，张晓东，张中一，等.精细化工实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2010（3）：106-108.
[2] 张伟，许英梅，华瑞年，等.精细化工实验教学改革的探索[J].中国科教创新导刊，2008（6）：38.
[3] 颜红侠，黄英，王艳丽，等.精细化工实验的改革与实践[J].高校实验室工作研究，2008（2）：6-7.
[4] 周忠华，陈新.精细化工实验教学改革的探讨[J].实验室研究与探索，2002（1）：20-22.
[5] 李羽让，梅景春，彭金华，等.基础化学综合实验教学的探索[J].实验室研究与探索，2005（9）：67-71.
[责任编辑：覃侣冰]