生物技术化工实验教导探索

作者：卢莲英 陈泳洲 王国宏 魏先红 范玲 郑静 单位：湖北师范学院化学与环境工程学院

气体的吸收操作在环境保护方面特别是对大气环境的保护方面起到了重要的作用，如尾气的吸收、净化等，从而可增加吸收技术在工业环境保护方面应用的内容，了解吸收剂的再生及整个吸收过程的经济性评价。回流比的选择，将直接与节能相关联，因此，将回流比的合理选择作为精馏塔操作的一项新的内容，即在一定的处理量及分离要求下，经过一系列回流比与能耗比较，最后得出合适的回流比，这一实验教学过程显然有利于增进学生的节能意识。传热系数测定实验中，补充热能回收与过程能耗的辩证关系内容，要让学生知道换热器的操作过程中，在追求传热系数的同时，也要对操作成本进行核算。流体流动阻力测定实验，考虑管内流体的经济流速与科学节能。选择管内流速是在投资费用和操作费用之间进行权衡的。以化工单元操作为主线，通过化工原理实验教学内容的扩展，首先建立工程理念、低碳经济理念。优化层次为了加强学生化工实验训练，培养学生创新能力、观察分析解决问题的能力，可以多层次多方面开展实验教学，为不同层次的学生开出不同的实验创造条件［5］。为此，构建“基础实验层、综合设计实验层、研究创新实验层”阶梯式的实验教学内容体系。基础性实验以传统的验证性实验为主，教学目标是使学生巩固和加深对课堂教学内容的理解，并得到化工实验技能的基本训练。设计性实验的教学目标包括典型单元操作过程的深入研究及操作优化、过程技术经济评价、特殊单元操作等，注重培养学生查阅资料、调查研究、设计实验方案、对实验过程及结果有自己的分析和结论。开发综合设计实验是培养综合创新精神和动手能力的关键。研究创新性实验在拓宽实验内容的基础上，增加能反映实际问题的研究环节，并与生产、科研相结合，体现科研的实践性、创新性。实验教学的分层次、多样化，既注重了基础，又强化了创新;既保证了基本训练，又注重独立分析、解决实际问题;既考虑到循序渐进，又鼓励因材施教。开发多层次的实验教学内容，在实验教学过程中，突出学生的主体地位，激发学生的创新意识和创新能力，强化工程实践能力、实验动手能力，对学生进行系统有序的实验理论、方法和技能的培养。

实验教学方法的优化

化工原理实验是学生第一次接触工程装置，实验课怎样上好，实验内容如何讲解，这是实验指导老师应认真思考的问题［6］。传统的实验教学方式中学生在学习过程中始终处于被动地位，不会主动思考问题，造成依赖思想，结果是学生实验后对实验及相关理论仍是一知半解。这种注入式教学方法，严重影响学生动手能力、创新能力及应急处理能力的培养，影响学生参与社会择业竞争力。因此，我们改进了实验教学的方法，采用了引导式实验教学模式。在实验前老师应注意研究每个实验的关键问题是什么，难点是什么，学生操作时哪些方面易出错等环节［7］。在实验指导的过程中，我们主要讲方法、思路，注意培养学生主动获取知识的能力、分析问题和解决问题的能力，培养学生创造性学习及敢于创新的能力，鼓励学生积极查阅文献，组织讨论、评述，让学生提出自己的独立见解，初步尝试研究的乐趣。同时，还针对不同层次实验项目采用不同的教学方法:(1)基础层次的目标是培养学生扎实的基本实践能力和良好的实验习惯，此时学生的自主学习能力和自我约束力较弱，主要采用教师指导为主、学生充分预习的教学方法。(2)综合层次的目标是培养学生综合实践能力和自主学习能力，采用教师引导为主、指导为辅的教学方法。(3)创新层次的目标是培养学生创新实践能力和自我完善能力，主要采用教师指导、启发和探讨的教学方法。

实验教学过程的优化

预习过程优化预习是实验教学的关键环节。以往化工原理实验教学基本上是“被动式”，将学生“抱着走”，学生的主体地位没能得到充分发挥，动手能力不强。为了使学生的创新想法体现在实验中，把学生原有的学习被动性转变为主动性，以“问题”为中心提出若干研究课题，要求学生针对某一些问题自行设计实验方案。一般同一实验装置可以设置不同的研究课题，由不同的实验小组承担。围绕这些课题，教师提出有助于研究课题开展的若干问题，给学生设置问题情境。预习途径有多种，如通过阅读实验讲义，利用多媒体课件网上预习，现场观察设备流程，等等，学生可根据自己的情况自行选择。引导学生进行研究，清楚地掌握实验原理，从原理入手分析测量哪些参数?需要什么测量仪表?将完成测定任务所需要的仪表和设备由管路系统组合起来构成实验流程，即制定实验初步方案，再向指导教师汇报。对其错误或不充分、不完全的部分，指导教师应给予纠正与补充，同时以答疑的形式解答学生提出的问题，确保学生在教学活动中的主体地位，提高其学习的主动性。操作过程优化在实际操作过程中，指导教师贯彻“少讲多练，引导为主”的原则，把主要精力放在巡视中，注意每个学生的实验情况，抓住关键所在，如:操作是否规范、要点是否正确，取样是否正确，操作范围是否选的合适，分工合作是否协调等。随时提出存在的问题，引导学生积极主动地进行实验，体现学生在实验中的主体地位。如流体流动阻力实验及传热实验:有的学生选一个流量马上记录相应的数据，这里老师要启发性的问学生，这样的数据准确吗?整个系统没有达到稳定，数据会相差很大。整个系统要稳定5～8min后，再记数据，这样才准确。当操作过程中出现一般故障时，如吸收实验中的液泛、精馏实验中的漏液，应启发学生自己分析产生的原因，然后找到解决问题的原理与排除故障的方法，并动手排除，而不是学生一提出问题就立即回答。总之，课堂上要与学生真正的互动起来，调动学生的主观能动性，及时纠正、讲解学生操作中的问题，有意识的培养学生的分析问题、解决问题、和实验动手能力。编写过程优化实验报告是实验过程的全面总结和系统概括，是实践环节不可缺少的重要组成部分，可反映学生归纳总结、分析问题和编写能力。因此，在实验报告编写过程优化中一是要求学生采用计算机处理数据，把繁复的计算过程通过Excel、Origin等数据处理软件轻松完成，使许多原本需要花数小时进行数据处理在较短的时间内就可以完成，达到了事半功倍的效果，减轻了学生对数据处理的负担，提高了效率和效果，同时激发学生的灵活创造性和对工程计算技术的兴趣。二是由于减少了实验数据处理过程，要求注重实验结果的讨论，强调对实验现象和实验误差的分析，鼓励学生采用小论文格式撰写实验报告。

实验教学管理的优化

实验开放管理优化实验室开放是实施开放式实验教学的基础和必要条件，有着丰富的内涵和多元化的形式，一方面是实验室仪器设备和实验项目的开放;另一方面是实验室时间和空间的开放。更深层次的开放还在于实验教学内容、教学方法、教学手段、实验形式和教学理念的开放，让学生能够真正做到自主学习［8－9］。在实验时间上，根据学生需要灵活开放。在实验项目和内容方面，学生需要先选做基础性实验项目，然后才能选做综合性或设计研究型实验项目。实验过程管理优化在整个实验进行过程中，指导教师应勤于观察、经常巡视，及时指出学生的不正确操作，引导学生分析错误操作的原因，找出纠正错误的方法，使学生在失败中吸取教训，获取正确的实验技能。指导教师在巡视过程中应与学生进行互动，经常结合实验内容有针对性的提问，有意识培养学生的思考能力，调动学生的主观能动性，启发引导和鼓励学生勤于动手，提高学生的实验动手能力，掌握实验技能。在实验指导过程中，指导教师应向学生释疑实验过程中发现的问题或存在的某种现象。指导教师应具有高度的责任心，结合具体实验内容，尽可能地要求每个学生都要亲自动手操作，以提高学生的动手能力及化工原理实验的教学质量［10］。通过突出实验过程的管理，使学生掌握化工生产常用设备的使用方法，单元操作流程和注意事项等，提高了学生的动手能力，培养了学生严谨的科学态度，使其养成良好的操作习惯和安全生产意识，进而适应化工企业的基本工作要求并为今后的学业发展打下基础。实验成绩管理优化结合实验内容的优化以及教学方法的优化，实验成绩的评定将采用动态、综合评价方式，即采用检查、口试、考察、评阅、笔试等多种考核方法，并指定相应的评分细则，建立起全方位的考核体系。这几项的比例应各有侧重，与理论课的考核相比，化工原理实验课的考核有其特殊性，成绩侧重于考察学生的实验技能、实验中的态度与表现、观察问题、分析问题和解决问题的能力［11］。从而在成绩评定上保证学生的实验主体地位，发挥他们主观能动性，提高学生发现和解决问题的能力，有利于学生创新能力的培养和提高。