輕化工程專業實驗教學改革研究與實踐
[摘要]將原分散于三門課程的實驗整合為獨立開設的專業實驗課程，提高了課時的利用效率，強化了實驗內容的關聯性，實驗內容從“驗證型”、“操作型”到“任務型”、“綜合設計型”的轉變有效地激發學生的學習積極性，提高了實踐過程的教學質量。
論文關鍵詞：輕化工程,專業實驗,課程體系,課程改革
我校輕化工程由原云南工學院始建于1979年的制漿造紙專業發展而來，長期以來為地方工業建設專業人才的培養起到了一定作用。根據教育部1994年頒布的全國本科院校招生目錄，其業務培養要求學生掌握以多種天然植物為原料，通過化學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、工藝設計、產品性能分析、生產技術管理和新產品開發研究能力的基本訓練。隨著高等教育的發展，原有專業實驗教學的不足越來越難以滿足專業培養目標的需要，對專業實驗教學進行教學改革已成必然之勢。
一、對專業實驗教學現狀的分析
我校輕化工程專業原專業實驗教學由“植物纖維化學實驗(32學時)”、“制漿工藝實驗(10學時)”、“造紙工藝實驗(10學時)”組成，專業實驗一直與理論課程相配合，在完成理論課程的基礎上分別同步開設于三個學期(“植物纖維化學實驗”開設于第五學期，“制漿工藝實驗”開設于第六學期、“造紙工藝實驗”開設于第七學期)，實驗指導教師一般由相應的專業課程理論授課教師擔任，一般每次實驗教學進行一個指標的測定，由學生根據實驗指導書按實驗步驟進行操作。
原實驗教學作為理論課的輔助課程，實驗設置基本上以驗證型為主，實驗教學過程中所有教學內容是學生根據實驗指導書按實驗步驟進行的“過程型”、“驗證型”實驗，教學方法單一，其結果是雖然部分達到了鍛煉學生動手能力、訓練操作技巧的目的，但使學生有依賴、死板之感，不利于提高學生的興趣和積極性，達不到實踐教學培養理論聯系實際、啟發思路、綜合運用知識及創造能力的目的，而且原實驗教學雖然教學學時累計達50學時，但教學實施周期較長(延續3個學期)，各部分開出的實驗由于任課教師主要是從自己教授的內容的需要進行實驗教學，實驗內容存在而各自為陣，其關聯性、系統性較差，教學過程主要著重于對所學習的理論的驗證和操作能力培養，未注意學生提出問題、分析問題、解決問題的能力培養，同時存在學時分散，實驗準備效率低，課時利用效率較低的缺陷。
二、專業實驗教學改革的主要構想
制漿造紙工程是我校輕化工程專業的培養方向，多年以來，一直存在專業范圍較窄、學實驗課程內容陳舊、工程實踐膚淺等方面的不足，忽視了對學生綜合能力和創新精神的培養，影響了學生分析問題與解決問題的能力的培養。為了適應新形勢下的要求，我們以培養學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，擴大專業內涵、拓寬專業知識面為原則，以使專業實驗教學過程成為學生理論聯系實際、啟發思路、綜合運用知識的實踐過程，提高學生的實踐能力為目標，通過整合實驗內容、革新教學組織方式對專業實驗進行了教學改革的探索。
針對原專業實驗教學中存在的不足，對其進行了“3+3”到“1+1”的變革(原專業實驗教學分設于3個學期，3門課程改為1門課程，1個學期完成)，對分散于植物纖維化學、制漿原理與工程、造紙原理與工程工藝三門課程的實驗內容進行了優化、整合，開設獨立于專業理論課程的專業實驗課程-“植物纖維實驗技術”，構建了新的實驗教學體系，并相對提高專業實驗教學學時(64學時)，將分散的實驗課時集中進行教學，提高實驗課時的利用效率的教改方案。在新的實驗教學中，通過加強課程教學內容的內在聯系,開設“綜合性”、“設計性”實驗內容，將基本操作技能的訓練貫穿于“綜合性”、“設計性”的實驗中，采用“討論式”、“研究式”的教學方法進行了教學。
三、專業實驗教學體系的規劃
原“植物纖維實驗”包括植物纖維原料的化學成分、纖維形態指標的測定，實驗內容單獨開設，實驗學時為32學時(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)，通過實驗教學學生僅了解到各測定成分的實驗原理、測定方法，對相關成分的測定的目的、意義僅停留于理論上的認識，最終學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實驗過程中未得到應用的鍛煉。在新的專業實驗教學過程中，結合本專業實驗內容的特點，將原植物纖維化學實驗的所有實驗整合為一個綜合實驗-“植物纖維化學成分、纖維形態特性評價實驗”，采用“研究式”的教學方法，以完成科研項目的形式組織實驗教學，將學生按每組5-6人進行分組，每組一種纖維原料，要求學生在3-4周內自主安排時間，完成影響制漿造紙性能的化學成分、纖維形態等各相關成分的平行測定，最后結合測定結果，綜合分析評價所用原料的特性，對其作為纖維原料的品質優劣進行評價，完成綜合實驗報告。這種開設“綜合性”實驗，由各組同學分工進行相關實驗，可在較短的學時內完成所有影響纖維原料性能的指標的測定，有效地縮短了教學學時(可在3-4周完成所有實驗)，改變了原教學計劃中將原本有機結合在一起的內容被人為分開進行的不足，要求學生根據各指標的平行測定結果綜合評價該原料作為制漿造紙原料的質量優劣，不僅訓練學生的相關專業實驗操作能力，也鍛煉了學生綜合考慮問題的能力和嚴謹求實的工作作風。
在工藝部分的實驗教學中，以“纖維原料漂白漿生產工藝開發實驗”代替原獨立開設打漿工藝試驗、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、打漿度等提出質量要求，要求學生根據纖維原料的化學組成、未漂漿的質量等實際檢測結果，在查閱收集相關文獻的基礎上，選擇設計工藝條件(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)優化各主要工藝過程的相關工藝條件，將過去根據教師給出的工藝條件、實驗步驟進行實驗的“過程型”實驗改變為“任務型”、“設計型”實驗。通過這種提出問題、提出任務，用類似科學研究的方式，由學生運用所學知識完成，將基本操作技能的訓練貫穿在解決工藝問題的“探究性學習”方式，不僅可以達到掌握相關操作能力的目的，對學生運用所學理論知識進行工藝開發的能力和創新能力也能得到直接地鍛煉，有利于提高學生的學習主動性、積極性。
四、專業實驗教學改革的實踐
從輕化工程01級開始，在學校教學管理部門的支持下，我們對專業實驗教學進行了改革實踐，首先對專業課程的教學計劃進行了調整，將原開設于不同學期的制漿原理與工程(原開設于第六學期)和造紙原理與工程(原第七學期)調整為同一學期(第六學期)進行，將專業實驗開設為獨立的實驗課程進行專業實驗教學。
教學實施過程對教學效果具有重要影響，為了強化教學過程管理，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，實驗基本內容由教研室統一要求，學生自由組合組成項目組，每組分別完成一個課題，由學生分工合作完成基本實驗內容，共用同一組數據獨立完成實驗報告。在教學過程中指導教師主要采用“啟發式”的教學方法，實驗過程中負責指導學生根據各實驗階段進行資料收集，制訂試驗方案、結合相關理論確定工藝條件，督促學生完成實驗內容，糾正學生實驗過程中的不正確操作，組織學生對實驗結果進行相關分析討論。
在新的實驗教學中，學生以課題組的形式完成學習任務，具體的實驗安排由學生在指導教師的幫助下自主制定，學習時間安排較為自由，指導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，為了督促學習主動性較差的學生完成學習任務，我們強化了對學生的課程考核,實驗課程成績由“植物纖維化學成分、纖維形態綜合評價實驗”、“纖維原料漂白漿生產工藝開發實驗”兩部分的實驗成績及課程考試成績構成(分別占40%、40%、20%)，其中各實驗成績根據實驗紀律、實驗準備的深入程度、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果的分析)等方面分別給出成績，以不同的比重構成各實驗內容的實驗的成績，綜合各部分成績構成實驗成績;課程考試成績由實際操作及口試成績構成，實驗成績不及格者不得參加實驗課程考試。
歷經五年的教學實踐表明，雖然受實驗設備、實驗教學學時等因數的制約，尚難以完成拓寬專業面的實驗項目的開展，但新的實驗教學方案在激發學生的學習積極性、主動性方面起到了明顯的作用，實驗教學質量得到了較大的提升，許多同學在完成本課程的學習進行的課程學習總結中都體現出課程學習興趣較濃、收獲較大的感受，有的還建議由同學自選纖維原料完成全部實驗，建議加大實驗室的開放，讓同學對相關工藝條件進行更多的實驗研究。在教學過程中具體表現為不僅在課內積極主動參與工藝條件和實驗結果的分析討論，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學時左右的時間)。實驗過程中我們要求學生進行平行實驗，實驗誤差要求達到一定范圍(考慮到學生初次進行專業實驗操作，實驗相對誤差要求略低于國家相關標準)，實驗誤差較大的或因實驗操作失誤導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生嚴謹求實、認真細致的工作作風;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生的自我管理能力，團隊意識的培養也起到了一定作用。就專業能力的的培養方面，新的實驗過程實際上對學生進行了一次植物纖維原料開發、工藝開發的實訓，學生學到了科學研究的初步方法，從進入畢業環節后學生完成畢業論文時學生的動手能力較強的結果也可反映出我校輕化工程專業實驗改革取得預期的效果。
五、結論
專業實驗教學的主要目的是驗證、鞏固專業理論知識，提高學生根據所學專業知識提出問題、分析問題、解決問題的能力，強化訓練基本實驗操作技能，是學生在校的主要實踐過程，是培養學生綜合素質、創新能力的主要途徑之一。我校輕化工程專業實驗教學改革的實踐表明，教學改革后的專業實驗教學在使實驗成為學生理論聯系實際、啟發思路、綜合運用知識的實踐過程方面起到了明顯的效果,專業實驗課程對培養實驗技能，提高實踐和創新能力，培養嚴謹求實科研作風等起到了積極的促進作用。
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