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輕化工程專業(yè)實驗教學(xué)改革研究與實踐
[摘要]將原分散于三門課程的實驗整合為獨立開設(shè)的專業(yè)實驗課程，提高了課時的利用效率，強化了實驗內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性，實驗內(nèi)容從“驗證型”、“操作型”到“任務(wù)型”、“綜合設(shè)計型”的轉(zhuǎn)變有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了實踐過程的教學(xué)質(zhì)量。
論文關(guān)鍵詞：輕化工程,專業(yè)實驗,課程體系,課程改革
我校輕化工程由原云南工學(xué)院始建于1979年的制漿造紙專業(yè)發(fā)展而來，長期以來為地方工業(yè)建設(shè)專業(yè)人才的培養(yǎng)起到了一定作用。根據(jù)教育部1994年頒布的全國本科院校招生目錄，其業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求學(xué)生掌握以多種天然植物為原料，通過化學(xué)物理和機械方法加工紙張、皮革、紡織品、煙草等的基本理論和工藝原理，獲得實驗操作技、工藝設(shè)計、產(chǎn)品性能分析、生產(chǎn)技術(shù)管理和新產(chǎn)品開發(fā)研究能力的基本訓(xùn)練。隨著高等教育的發(fā)展，原有專業(yè)實驗教學(xué)的不足越來越難以滿足專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的需要，對專業(yè)實驗教學(xué)進行教學(xué)改革已成必然之勢。
一、對專業(yè)實驗教學(xué)現(xiàn)狀的分析
我校輕化工程專業(yè)原專業(yè)實驗教學(xué)由“植物纖維化學(xué)實驗(32學(xué)時)”、“制漿工藝實驗(10學(xué)時)”、“造紙工藝實驗(10學(xué)時)”組成，專業(yè)實驗一直與理論課程相配合，在完成理論課程的基礎(chǔ)上分別同步開設(shè)于三個學(xué)期(“植物纖維化學(xué)實驗”開設(shè)于第五學(xué)期，“制漿工藝實驗”開設(shè)于第六學(xué)期、“造紙工藝實驗”開設(shè)于第七學(xué)期)，實驗指導(dǎo)教師一般由相應(yīng)的專業(yè)課程理論授課教師擔(dān)任，一般每次實驗教學(xué)進行一個指標(biāo)的測定，由學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書按實驗步驟進行操作。
原實驗教學(xué)作為理論課的輔助課程，實驗設(shè)置基本上以驗證型為主，實驗教學(xué)過程中所有教學(xué)內(nèi)容是學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書按實驗步驟進行的“過程型”、“驗證型”實驗，教學(xué)方法單一，其結(jié)果是雖然部分達到了鍛煉學(xué)生動手能力、訓(xùn)練操作技巧的目的，但使學(xué)生有依賴、死板之感，不利于提高學(xué)生的興趣和積極性，達不到實踐教學(xué)培養(yǎng)理論聯(lián)系實際、啟發(fā)思路、綜合運用知識及創(chuàng)造能力的目的，而且原實驗教學(xué)雖然教學(xué)學(xué)時累計達50學(xué)時，但教學(xué)實施周期較長(延續(xù)3個學(xué)期)，各部分開出的實驗由于任課教師主要是從自己教授的內(nèi)容的需要進行實驗教學(xué)，實驗內(nèi)容存在而各自為陣，其關(guān)聯(lián)性、系統(tǒng)性較差，教學(xué)過程主要著重于對所學(xué)習(xí)的理論的驗證和操作能力培養(yǎng)，未注意學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力培養(yǎng)，同時存在學(xué)時分散，實驗準(zhǔn)備效率低，課時利用效率較低的缺陷。
二、專業(yè)實驗教學(xué)改革的主要構(gòu)想
制漿造紙工程是我校輕化工程專業(yè)的培養(yǎng)方向，多年以來，一直存在專業(yè)范圍較窄、學(xué)實驗課程內(nèi)容陳舊、工程實踐膚淺等方面的不足，忽視了對學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，影響了學(xué)生分析問題與解決問題的能力的培養(yǎng)。為了適應(yīng)新形勢下的要求，我們以培養(yǎng)學(xué)生獨立自主地分析問題、綜合問題、解決問題的能力，提高課時利用效率，擴大專業(yè)內(nèi)涵、拓寬專業(yè)知識面為原則，以使專業(yè)實驗教學(xué)過程成為學(xué)生理論聯(lián)系實際、啟發(fā)思路、綜合運用知識的實踐過程，提高學(xué)生的實踐能力為目標(biāo)，通過整合實驗內(nèi)容、革新教學(xué)組織方式對專業(yè)實驗進行了教學(xué)改革的探索。
針對原專業(yè)實驗教學(xué)中存在的不足，對其進行了“3+3”到“1+1”的變革(原專業(yè)實驗教學(xué)分設(shè)于3個學(xué)期，3門課程改為1門課程，1個學(xué)期完成)，對分散于植物纖維化學(xué)、制漿原理與工程、造紙原理與工程工藝三門課程的實驗內(nèi)容進行了優(yōu)化、整合，開設(shè)獨立于專業(yè)理論課程的專業(yè)實驗課程-“植物纖維實驗技術(shù)”，構(gòu)建了新的實驗教學(xué)體系，并相對提高專業(yè)實驗教學(xué)學(xué)時(64學(xué)時)，將分散的實驗課時集中進行教學(xué)，提高實驗課時的利用效率的教改方案。在新的實驗教學(xué)中，通過加強課程教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系,開設(shè)“綜合性”、“設(shè)計性”實驗內(nèi)容，將基本操作技能的訓(xùn)練貫穿于“綜合性”、“設(shè)計性”的實驗中，采用“討論式”、“研究式”的教學(xué)方法進行了教學(xué)。
三、專業(yè)實驗教學(xué)體系的規(guī)劃
原“植物纖維實驗”包括植物纖維原料的化學(xué)成分、纖維形態(tài)指標(biāo)的測定，實驗內(nèi)容單獨開設(shè)，實驗學(xué)時為32學(xué)時(7-8個實驗分別進行，每個實驗測定一個成分，每一個實驗寫一份報告)，通過實驗教學(xué)學(xué)生僅了解到各測定成分的實驗原理、測定方法，對相關(guān)成分的測定的目的、意義僅停留于理論上的認識，最終學(xué)生對實驗采用的植物纖維原料的特點缺乏綜合性分析評價，綜合考慮問題的能力在纖維化學(xué)實驗過程中未得到應(yīng)用的鍛煉。在新的專業(yè)實驗教學(xué)過程中，結(jié)合本專業(yè)實驗內(nèi)容的特點，將原植物纖維化學(xué)實驗的所有實驗整合為一個綜合實驗-“植物纖維化學(xué)成分、纖維形態(tài)特性評價實驗”，采用“研究式”的教學(xué)方法，以完成科研項目的形式組織實驗教學(xué)，將學(xué)生按每組5-6人進行分組，每組一種纖維原料，要求學(xué)生在3-4周內(nèi)自主安排時間，完成影響制漿造紙性能的化學(xué)成分、纖維形態(tài)等各相關(guān)成分的平行測定，最后結(jié)合測定結(jié)果，綜合分析評價所用原料的特性，對其作為纖維原料的品質(zhì)優(yōu)劣進行評價，完成綜合實驗報告。這種開設(shè)“綜合性”實驗，由各組同學(xué)分工進行相關(guān)實驗，可在較短的學(xué)時內(nèi)完成所有影響纖維原料性能的指標(biāo)的測定，有效地縮短了教學(xué)學(xué)時(可在3-4周完成所有實驗)，改變了原教學(xué)計劃中將原本有機結(jié)合在一起的內(nèi)容被人為分開進行的不足，要求學(xué)生根據(jù)各指標(biāo)的平行測定結(jié)果綜合評價該原料作為制漿造紙原料的質(zhì)量優(yōu)劣，不僅訓(xùn)練學(xué)生的相關(guān)專業(yè)實驗操作能力，也鍛煉了學(xué)生綜合考慮問題的能力和嚴謹求實的工作作風(fēng)。
在工藝部分的實驗教學(xué)中，以“纖維原料漂白漿生產(chǎn)工藝開發(fā)實驗”代替原獨立開設(shè)打漿工藝試驗、抄造工藝實驗及紙張物理性能測定實驗，在實驗教學(xué)過程中，分別對未漂漿的硬度、殘堿、得率、漂白漿白度、漂白藥品殘余濃度、打漿度等提出質(zhì)量要求，要求學(xué)生根據(jù)纖維原料的化學(xué)組成、未漂漿的質(zhì)量等實際檢測結(jié)果，在查閱收集相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，選擇設(shè)計工藝條件(包括蒸煮、漂白、打漿等主要工藝過程的工藝條件)，然后通過實驗結(jié)果(一般每組進行四種用堿量、兩種用氯量、3-4批打漿的工藝實驗)優(yōu)化各主要工藝過程的相關(guān)工藝條件，將過去根據(jù)教師給出的工藝條件、實驗步驟進行實驗的“過程型”實驗改變?yōu)?ldquo;任務(wù)型”、“設(shè)計型”實驗。通過這種提出問題、提出任務(wù)，用類似科學(xué)研究的方式，由學(xué)生運用所學(xué)知識完成，將基本操作技能的訓(xùn)練貫穿在解決工藝問題的“探究性學(xué)習(xí)”方式，不僅可以達到掌握相關(guān)操作能力的目的，對學(xué)生運用所學(xué)理論知識進行工藝開發(fā)的能力和創(chuàng)新能力也能得到直接地鍛煉，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、積極性。
四、專業(yè)實驗教學(xué)改革的實踐
從輕化工程01級開始，在學(xué)校教學(xué)管理部門的支持下，我們對專業(yè)實驗教學(xué)進行了改革實踐，首先對專業(yè)課程的教學(xué)計劃進行了調(diào)整，將原開設(shè)于不同學(xué)期的制漿原理與工程(原開設(shè)于第六學(xué)期)和造紙原理與工程(原第七學(xué)期)調(diào)整為同一學(xué)期(第六學(xué)期)進行，將專業(yè)實驗開設(shè)為獨立的實驗課程進行專業(yè)實驗教學(xué)。
教學(xué)實施過程對教學(xué)效果具有重要影響，為了強化教學(xué)過程管理，我們采取了以下的實施辦法：實驗課程以項目組(每組5-6人)研究課題的形式組織完成，實驗基本內(nèi)容由教研室統(tǒng)一要求，學(xué)生自由組合組成項目組，每組分別完成一個課題，由學(xué)生分工合作完成基本實驗內(nèi)容，共用同一組數(shù)據(jù)獨立完成實驗報告。在教學(xué)過程中指導(dǎo)教師主要采用“啟發(fā)式”的教學(xué)方法，實驗過程中負責(zé)指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)各實驗階段進行資料收集，制訂試驗方案、結(jié)合相關(guān)理論確定工藝條件，督促學(xué)生完成實驗內(nèi)容，糾正學(xué)生實驗過程中的不正確操作，組織學(xué)生對實驗結(jié)果進行相關(guān)分析討論。
在新的實驗教學(xué)中，學(xué)生以課題組的形式完成學(xué)習(xí)任務(wù)，具體的實驗安排由學(xué)生在指導(dǎo)教師的幫助下自主制定，學(xué)習(xí)時間安排較為自由，指導(dǎo)教師客觀上不能全程跟蹤實驗過程，實驗已具有開放性的特點，為了督促學(xué)習(xí)主動性較差的學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)，我們強化了對學(xué)生的課程考核,實驗課程成績由“植物纖維化學(xué)成分、纖維形態(tài)綜合評價實驗”、“纖維原料漂白漿生產(chǎn)工藝開發(fā)實驗”兩部分的實驗成績及課程考試成績構(gòu)成(分別占40%、40%、20%)，其中各實驗成績根據(jù)實驗紀(jì)律、實驗準(zhǔn)備的深入程度、實驗方案的可行性、操作能力、實驗報告(其考查重點對工藝條件選擇論證和對實驗結(jié)果的分析)等方面分別給出成績，以不同的比重構(gòu)成各實驗內(nèi)容的實驗的成績，綜合各部分成績構(gòu)成實驗成績;課程考試成績由實際操作及口試成績構(gòu)成，實驗成績不及格者不得參加實驗課程考試。
歷經(jīng)五年的教學(xué)實踐表明，雖然受實驗設(shè)備、實驗教學(xué)學(xué)時等因數(shù)的制約，尚難以完成拓寬專業(yè)面的實驗項目的開展，但新的實驗教學(xué)方案在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性方面起到了明顯的作用，實驗教學(xué)質(zhì)量得到了較大的提升，許多同學(xué)在完成本課程的學(xué)習(xí)進行的課程學(xué)習(xí)總結(jié)中都體現(xiàn)出課程學(xué)習(xí)興趣較濃、收獲較大的感受，有的還建議由同學(xué)自選纖維原料完成全部實驗，建議加大實驗室的開放，讓同學(xué)對相關(guān)工藝條件進行更多的實驗研究。在教學(xué)過程中具體表現(xiàn)為不僅在課內(nèi)積極主動參與工藝條件和實驗結(jié)果的分析討論，精心進行實驗操作，在課外也投入了大量時間進行實驗(完成實驗全過程實際需要200學(xué)時左右的時間)。實驗過程中我們要求學(xué)生進行平行實驗，實驗誤差要求達到一定范圍(考慮到學(xué)生初次進行專業(yè)實驗操作，實驗相對誤差要求略低于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))，實驗誤差較大的或因?qū)嶒灢僮魇д`導(dǎo)致實驗失敗的均要查找原因，進行重做的實驗要求也大大鍛煉了學(xué)生嚴謹求實、認真細致的工作作風(fēng);此外，自主安排實驗進度、分工配合完成實驗的組織方式對學(xué)生的自我管理能力，團隊意識的培養(yǎng)也起到了一定作用。就專業(yè)能力的的培養(yǎng)方面，新的實驗過程實際上對學(xué)生進行了一次植物纖維原料開發(fā)、工藝開發(fā)的實訓(xùn)，學(xué)生學(xué)到了科學(xué)研究的初步方法，從進入畢業(yè)環(huán)節(jié)后學(xué)生完成畢業(yè)論文時學(xué)生的動手能力較強的結(jié)果也可反映出我校輕化工程專業(yè)實驗改革取得預(yù)期的效果。
五、結(jié)論
專業(yè)實驗教學(xué)的主要目的是驗證、鞏固專業(yè)理論知識，提高學(xué)生根據(jù)所學(xué)專業(yè)知識提出問題、分析問題、解決問題的能力，強化訓(xùn)練基本實驗操作技能，是學(xué)生在校的主要實踐過程，是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力的主要途徑之一。我校輕化工程專業(yè)實驗教學(xué)改革的實踐表明，教學(xué)改革后的專業(yè)實驗教學(xué)在使實驗成為學(xué)生理論聯(lián)系實際、啟發(fā)思路、綜合運用知識的實踐過程方面起到了明顯的效果,專業(yè)實驗課程對培養(yǎng)實驗技能，提高實踐和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)嚴謹求實科研作風(fēng)等起到了積極的促進作用。
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