基于工程教育认证的分析化学实验教学改革

    吴宝华 张辉 牟宏晶

    摘? ? 要：我国参与工程教育认证的目的是逐步与国际工程教育接轨，以提高工程教育质量，推进工程教育改革。文章按照工程教育认证的要求，以分析化学课程为例，从“实验教学理念、实验教学管理、实验考核方式”三个方面入手，阐述了基于工程认证的分析化学实验教学改革策略，以确保学生的培养质量满足相应职业的要求。

    关键词：工程教育认证;实验教学;分析化学;教学改革

    中图分类号：G642.0? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ? ? 文章编号：1002-4107（2019）12-0032-02

    为稳步推进工程教育改革，提高工程教育质量，逐步与国际工程教育接轨，2013年6月我国正式成为《华盛顿协议》的预备成员，这对于进一步加大我国工程教育改革发展和质量提升工作是一个突破性的进展。对于全面提高高等教育质量，带动工程教育质量和水平的提高，推动高等教育内涵式发展，有着全局性、战略性的重大意义[1]。

    以往的教学重理论轻实验，学生的动手能力差、工程能力欠缺，即使是实验课成绩的考核也要把相应的理论知识包括在内，并且要占50%的权重，造成一些不爱动手或动手能力差的学生，只要考试时多背一些知识，实验考核成绩照样会及格甚至更高，学生实际动手能力无从考察，更别提工程实践能力和创新能力的培养了。因此，加大对学生动手能力、工程实践能力和创新能力的培养已经成为目前国内外高等院校实验教学改革的必然趋势[2]。

    一、基于工程認证的分析化学实验教学改革策略

    （一）转变实验教学理念

    本门课程的教学目标就是通过实验使学生能够学会化学分析的基本操作方法，能够运用仪器分析实验过程中涉及到的现代分析检测仪器，对物质进行定量分析，并能够对化学工程问题进行识别和分析;毕业要求的指标点是能够结合自然科学对化学工程问题中的科学与关键问题进行识别和分析。

    我国工程教育认证的理念要求，教学必须要以学生为中心，而线上教学恰恰可以让学生在线上学习操作视频、仪器使用说明及注意事项（教师可以根据需要适当留些思考题），在有了一定感性认识的基础上写好实验预习报告，在实验课堂上教师可以根据学生对思考题的回答情况，重点演示学生存在的共性问题，做到教学讲解有的放矢。既节省时间又提高效率，将更多的时间留给学生学习和训练，以提高学生的动手能力和实践能力，并达到教学目标和毕业要求，终其目的就是要保证学生培养质量满足从事相应职业的要求。

    （二）强化实验教学管理

    工程认证要求，没有规矩不成方圆，条理清晰并且严格的管理是培养学生良好学习习惯和学习品质的前提，在进入实验室前学生要接受安全培训。为了让学生更多更好地了解实验室的各项规章制度，实验室门外走廊的墙上，“实验室危险化学品使用安全规则”“实验室废弃物处置管理办法”“实验室突发事件应急预案”“实验室注意事项”，各种规章制度宣传板清晰可见;指定位置的二氧化碳灭火器、干粉灭火器及相应的使用说明图板一目了然;连卫生间也都安装了紧急喷淋装置;进入实验室，学生守则等宣传板会立刻映入眼帘，仪器柜、试剂柜、易制毒品存放柜、灭火器均有指定位置摆放，操作台上仪器及试剂井然有序，实验室严格按照6S（整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全）理念进行管理，注重对学生安全意识和良好实验素养的培养。

    （三）改革实验考核方式

    以往本门课程的考核包括操作和笔试两部分，而且实验操作成绩在课程考核中的权重只占50%，这种考核方式并未充分反映出学生掌握操作的真实情况。

    为了能够真正达到“通过实验使学生学会基本操作方法，提高学生的动手能力以及在实验过程中分析问题、解决问题的能力”这一课程目标，我们将考核的重心放在了“实验的预习、实验的表现和实验报告的撰写”三大方面，换言之，我们将考试方式由原来的“操作+笔试”改革为现在的“实验操作全过程形成性考核” ，进一步加大对学生操作能力培养的投入力度。

    工程认证要求：学生的工程实践能力和创新能力需要得到进一步提升，工程意识需要得到进一步树立。工程教育认证对学生的能力达成强调“过程性评价”，就是要求我们必须提供证据证明各个教学环节在学生能力达成方面的作用以及达成情况，并由此发现教学各环节的问题，再有针对性地改进，最终实现提高学生学习效果、促进学生发展的目标，为此，我们制定了如下的考核方式及细则。

    考核分为两种形式。

    1.随堂全面考核。全面考核包括实验预习、实验表现和实验报告三大项目。第一项：实验预习，占比为20%，包括：实验目的、原理明确，实验仪器和试剂、实验步骤、思考题及实验过程中涉及的公式等项目，并根据对这些项目的完成情况给以成绩。A优秀：实验预习十分充分，实验目的、原理明确，实验步骤十分清晰，公式、思考题正确工整。B良好：预习比较充分，基本明确实验目的、原理，实验步骤清晰，公式、思考题正确。C中等：预习基本充分，基本明确实验目的、原理，实验步骤基本完整，公式、思考题基本正确。D及格：基本完成实验预习，了解实验目的、原理，有实验步骤、公式和思考题。E不及格：没有完成实验预习，实验目的、原理不明确，有实验步骤，公式、思考题书写错误。

    第二项：实验表现，占比为50%，包括：实验态度、实验纪律、实验素养、实验安全、实验操作，实验数据等方面，并根据这些方面的表现情况给以成绩。A优秀：实验态度认真，积极主动，熟练使用仪器、设备，实验操作规范，实验数据真实，同组同学能自觉分工相互配合，不迟到，纪律好，台面整洁，顺利完成实验。B良好：态度认真，比较主动，会使用仪器、设备，实验操作规范，实验数据真实，同组同学间能自觉分工相互配合，不迟到、纪律好，台面整洁，完成实验较顺利。C中等：态度认真，缺乏主动性，在教师指导下会使用仪器、设备，实验操作基本符合规范，实验数据真实，同组同学间能分工相互配，不迟到，纪律较好，台面较整洁。D及格：态度基本认真，缺乏主动性，教师指导下会使用仪器、设备，实验操作基本规范，实验数据真实，同组同学间分工不合理，不迟到，纪律较差，台面较脏乱。E不及格：实验态度不认真，不主动，实验操作不规范，实验数据不真实，迟到，纪律差、台面脏乱，不能独立完成实验，同组同学间分工不合理，不能够相互配合完成实验。

    第三项：实验报告，占比为30%，包括：实验数据的处理、实验结果的分析、对实验预习中出现的问题的改正等方面，并根据回答情况给以成绩。A优秀：实验数据处理正确，实验结果分析合理严谨，预习中出现的问题全部改正，数据无涂改。B良好：实验数据处理比较正确，实验结果分析比较合理，预习中出现的问题全部改正，数据无涂改。C中等：数据处理基本正确，实验结果分析基本合理，预习中出现问题基本修改，数据基本无涂改。D及格：实验数据处理不正确，实验结果分析不合理，预习中出现的问题没有全部修改，数据有涂改。E不及格：实验数据不完整，处理不正确，实验结果没有进行分析，数据涂改严重。

    2.随堂专项考核。专项考核包括酸碱滴定管的规范操作、移液管和容量瓶的使用及注意事项、电子分析天平在使用过程中应注意的要点等等。在学生已经学会全部仪器的使用和规范操作的基础之上，利用最后的一到两个实验给学生“略施小压”，将学习过程中的知识点与成绩“挂钩”，目的是增强学生的瞬时记忆，使学生的规范操作不断得到强化训练。

    学习成绩的给出以第一种考核为主，第二种考核是在第一种考核的基础上，特别针对操作的规范性提出的更高要求，出现一次错误或不规范操作其实验表现的成绩只能给合格，重复出现不规范操作则实验表现的成绩为不及格。最终实验成绩不及格的学生不给提供补考机会，而是重修，即到下一届重新学习。

    通过以上形式的考核，把对学生的要求和需要学生掌握的实验技能模块化，然后渗透到实验教学的各个环节，让做中学与学中考相互交织，让每位学生都有充分的思想准备，带着明确的学习目的来做每一个实验，每一个实验都相当于一次开卷考试。学生的潜能的确是可以挖掘的，他们在每次实验中都能做到尽最大努力通过瞬时记忆达到考核要求，经过短暂而严谨的课堂训练，学生的实验操作技能得到了不断的提升，暂时记忆得到了不断的强化，这对进一步增强学生的永久记忆会起到较大的推动作用，会对下一步的学习和工作打下坚实的基础。

    二、分析化学实验教学改革的初步成效

    通过对2017级化学工程与工艺专业3个班学生成绩的统计分析，较好地完成了化学工程与工艺专业毕业要求达成度的指标。《分析化学实验》完成化学工程与工艺专业要求指标为：能够结合自然科学对工程问题中的科学与关键问题进行识别和分析;达成度的目标值为0.2。化工专业3个班分析化学实验考核的平均成绩为85.13、87.06、85.87，对化学工程与工艺专业要求指标点的达成度为0.2×85.13÷100=0.170、0.2×87.06÷100=

    0.174、0.2×85.87÷100=0.172。

    （一）学生学习的积极性和主动性得到了彰显

    学生的学习劲头十足，一改往日被动学习的懒散状态，实验报告的预习既工整又清晰，充分体现出了学生用心的程度，仪器、试剂摆放整齐。不用扬鞭自奋蹄，做完实验不愿离开实验室，反复练习直到自己满意或教师认可为止。

    （二）学生的动手操作能力和思维能力得到了进一步的提升

    在实验课堂上教师扮演的角色是配角，因此教师讲课要尽可能精炼显得尤为重要，这样学生才能有更加充足的时间进行实际操作训练，并及时改正训练过程中出现的问题、及时寻找问题出现的原因以及解决的方法，操作能力、思维能力双提，为工程实践能力和创新能力的培养奠定了较为牢固的基础。

    参考文献：

    [1]邱学青.面向“新工业革命”的工程教育改革[J].高等工程? ? 教育研究，2014，（5）.

    [2]朱高峰.中国工程教育的现状和展望[J].高等工程教育? ? 研究，2011，（6）.

    收稿日期：2019-04-20

    作者簡介：吴宝华（1965—），女，辽宁台安人，哈尔滨理工大学化工学院实验中心教师，高级实验师，主要从事分析化学实验管理研究。

    基金项目：教育部人文社会科学研究专项任务项目：工程科技人才培养研究资助“面向经济发展新形势的行业特色型高校产学协同培养工程技术人才的机制与路径研究”（17JDGC024）