通過對接物理化學實驗內(nèi)容與生產(chǎn)技術(shù)來實現(xiàn)產(chǎn)教融合

陳海玲，姬鄂豫，朱元良，李 津

(南陽理工學院 生物與化學工程學院，河南 南陽 473004)

通過對接物理化學實驗內(nèi)容與生產(chǎn)技術(shù)來實現(xiàn)產(chǎn)教融合

陳海玲，姬鄂豫，朱元良，李 津

(南陽理工學院生物與化學工程學院，河南南陽473004)

在當前地方院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的背景下，為探索物理化學實踐課程實施產(chǎn)教融合的有效方法，考察南陽地區(qū)化工生產(chǎn)企業(yè)后，依托現(xiàn)開設(shè)的物理化學實驗項目，重新設(shè)計實驗項目內(nèi)容，將化工生產(chǎn)現(xiàn)場中的某技術(shù)環(huán)節(jié)的原理或技術(shù)指標等融入物理化學實驗，依此實現(xiàn)物理化學實驗與生產(chǎn)技術(shù)的融合。此外，在講授實驗的原理和所選取的生產(chǎn)技術(shù)時，采用對比法、與現(xiàn)場技術(shù)聯(lián)系法、討論法和視頻播放等輔助教學，使學生對課程產(chǎn)生了很大的興趣，圍繞實驗內(nèi)容和生產(chǎn)技術(shù)提出了自己的疑惑和看法，不僅完善和改進了實驗項目內(nèi)容，也很好地實現(xiàn)了物理化學實驗的產(chǎn)教融合。

物理化學實驗；產(chǎn)教融合；教學方法

產(chǎn)教融合是當前地方高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要內(nèi)容之一。什么是產(chǎn)教融合，我們應(yīng)該怎樣做，至今沒有明確答案。"產(chǎn)教融合化" 最早由江蘇無錫市技工學校提出，內(nèi)涵很狹小，僅包括指實習教學和所生產(chǎn)產(chǎn)品的融合[1]。2011年教育部在《關(guān)于加快發(fā)展面向農(nóng)村的職業(yè)教育的意見》時提出"促進產(chǎn)教深度合作"的要求。這一概念逐漸演化為"產(chǎn)教融合"。不同于一般的產(chǎn)業(yè)融合，現(xiàn)階段的產(chǎn)教融合具有鮮明的時代特點和內(nèi)涵：它不會使高等教育與其他產(chǎn)業(yè)融和在一起，也不會滋生新的產(chǎn)業(yè)，它是高等教育與產(chǎn)業(yè)通過相互滲透和相互支持進行的深度合作，這種合作從理論上有兩條實現(xiàn)途徑：①將各要素一一整合于高等教育及其對口產(chǎn)業(yè)；②通過契約方式合作。高等教育與產(chǎn)業(yè)深度合作的具體內(nèi)容包括以下4個方面的對接：① 專業(yè)與產(chǎn)業(yè)對接；② 學校與企業(yè)對接；③ 課程內(nèi)容與職業(yè)標準對接；④ 教學過程與生產(chǎn)過程對接[2]。物理化學實驗與生產(chǎn)過程的對接屬于第4項：教學過程與生產(chǎn)過程的對接。

南陽理工學院作為國家“十三五”應(yīng)用型本科產(chǎn)教融合工程規(guī)劃項目遴選學校和河南省示范性應(yīng)用技術(shù)類型本科院校，須結(jié)合南陽區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展現(xiàn)狀和學校實際情況，切實提高應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，不斷提升學校服務(wù)南陽區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的能力和水平，重點建設(shè)產(chǎn)教融合平臺與校地合作平臺。

1 物理化學實驗現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的物理化學實驗大多屬于驗證性和演示性實驗，為了展示實驗所驗證原理或內(nèi)容的正確性和規(guī)律性，各高校各專業(yè)的教學內(nèi)容均選擇經(jīng)典的實驗范例，教學儀器設(shè)備都大同小異，甚至具體的實驗步驟、藥品取用量及實驗思考題都同出一轍，毫無選擇性和靈活性[3-5]。教師的傳統(tǒng)教學方法也屬填鴨式教學，實驗課前準備好實驗儀器和實驗藥品，將實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理方法等詳細寫在黑板上，認真演示實驗儀器的操作方法等。我院所屬的4個專業(yè)，其中，應(yīng)用化學和化學工程專業(yè)物化實驗為32學時，開設(shè)8個實驗；食品科學與工程專業(yè)和生物工程專業(yè)物化實驗為16學時，開設(shè)4個實驗。各專業(yè)現(xiàn)設(shè)物理化學實驗如表1所示。在這樣的教學方式下，學生慢慢就養(yǎng)成了墨守成規(guī)、比葫蘆畫瓢的實驗作風；更重要的是，實驗內(nèi)容也與應(yīng)用實踐嚴重脫節(jié)，不能激發(fā)學生的學習激情，學生往往敷衍實驗，潦草書寫實驗報告。所以陳舊僵化的實驗教學內(nèi)容和教學方法不能激發(fā)學生的創(chuàng)造能力和動手能力，也無法滿足應(yīng)用技術(shù)型本科人才培養(yǎng)的需求，更不符合產(chǎn)教融合的教學指導(dǎo)思想。

表1 我院各專業(yè)所設(shè)物理化學實驗一覽表

2 與生產(chǎn)技術(shù)環(huán)節(jié)對接的物理化學實驗課程教學內(nèi)容的設(shè)計思路

與學生的專業(yè)課程不同，物理化學是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。在工科化學(化工類)課程體系中處于樞紐地位，幫助學生學會利用基本實驗技能，運用理論知識和實驗技能解決實際問題，向?qū)I(yè)綜合實驗技能轉(zhuǎn)變，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、提高學生的綜合能力有很大的幫助[6-8]。

在當前產(chǎn)教融合、培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的教育背景下，物理化學實驗課程既要完成培養(yǎng)學生專業(yè)基礎(chǔ)實驗?zāi)芰Φ幕竟δ?，又要盡可能的與生產(chǎn)工程技術(shù)相結(jié)合，激發(fā)學生學習的欲望，逐步培養(yǎng)其綜合實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。依照這個教學目標，擬對物理化學實驗的教學內(nèi)容和教學方式進行如下的改進：一是整合現(xiàn)有實驗項目，將現(xiàn)開設(shè)的8個驗證性/演示性實驗分為5個驗證性實驗、2個綜合設(shè)計性實驗和1個創(chuàng)新性實驗三個部分，既能保證物理化學基礎(chǔ)實驗的功能，又通過綜合設(shè)計性實驗和創(chuàng)新性實驗鍛煉學生的綜合實驗?zāi)芰?，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。二是依據(jù)工程現(xiàn)場典型環(huán)節(jié)的應(yīng)用技術(shù)，使其與物理化學具體實驗內(nèi)容進行對接，實現(xiàn)實驗內(nèi)容的工程化和技術(shù)化，看到自己所學的知識和實驗技術(shù)在工程現(xiàn)場的應(yīng)用，會極大的激發(fā)學生的學習熱情，開發(fā)其創(chuàng)新能力。

3 實驗內(nèi)容與生產(chǎn)技術(shù)的對接

由于物理化學實驗極度依賴相對應(yīng)的實驗儀器，所以必須依據(jù)現(xiàn)有的實驗教學設(shè)備來設(shè)計相應(yīng)項目的實驗內(nèi)容。具體的做法是：對于所選用的實驗項目內(nèi)容，在考察南陽本地區(qū)企業(yè)生產(chǎn)后，挑選企業(yè)生產(chǎn)中的某一技術(shù)環(huán)節(jié)，對實驗的具體內(nèi)容進行設(shè)置，使實驗項目能夠體現(xiàn)或驗證對應(yīng)技術(shù)環(huán)節(jié)的原理，或者實驗項目內(nèi)容就是該技術(shù)在實驗室的重現(xiàn)。這樣就能使物理化學實驗內(nèi)容與南陽本地的生產(chǎn)和技術(shù)相融合，初步實現(xiàn)產(chǎn)教融合。

3.1 驗證性實驗內(nèi)容的設(shè)置

比如，在設(shè)置"雙液系氣液平衡相圖的繪制"這一驗證性實驗的內(nèi)容時，便可進行如下考慮：南陽市的龍頭企業(yè)天冠燃料乙醇有限公司，也是與我院具有深層次合作的企業(yè)，擁有國際領(lǐng)先規(guī)模的30萬噸燃料乙醇生產(chǎn)線。我院各專業(yè)的學生都會分批次進入該廠進行實習。乙醇的生產(chǎn)過程當然離不開乙醇的精餾提純工段，而精餾提純的原理、操作方法和技術(shù)指標均來源于乙醇-水的氣液平衡相圖。如果雙液系氣液平衡相圖的繪制不選擇乙醇-丙醇體系，而選用乙醇-水系統(tǒng)進行實驗，則使學生在實習時，便會很快熟悉乙醇精餾的工藝過程、掌握關(guān)鍵操作參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制，圓滿完成實習任務(wù)。

3.2 綜合設(shè)計性實驗項目內(nèi)容的設(shè)置

綜合設(shè)計性實驗要充分體現(xiàn)實驗技術(shù)和原理的綜合，難度不要高，所使用技術(shù)和原理明確，使學生能夠根據(jù)實驗?zāi)繕嗽O(shè)計實驗步驟。課程設(shè)計的目標是開發(fā)2個綜合設(shè)計性實驗，例如可以選取如下2個實驗項目：①熱重法研究褐煤的富氧燃燒特性；②日用洗滌劑臨界膠束濃度的測定及去污能力評定。

第一個實驗項目的選取基于南陽地區(qū)的兩個火力發(fā)電廠，蒲山一期、二期電廠和鴨河口火電公司，電廠的節(jié)能措施都是圍繞著降低煤耗進行的，煤耗指標是指每生產(chǎn)1度電消耗煤的質(zhì)量，用克數(shù)表示。電廠發(fā)電使用褐煤燃燒，影響煤粉燃燒的關(guān)鍵因素是溫度及煤粉和氧氣的濃度，富氧燃燒會提高燃燒效率。隨著國際性能源的日益緊張和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對褐煤及其它一些劣質(zhì)燃料的利用越來越得到重視。研究褐煤在富氧條件下的燃燒特性，不論對發(fā)展煤的富氧燃燒技術(shù)還是煤的富氧點火技術(shù)都具有十分重要的意義[9]。通過這一實驗，既提高學生使用大型儀器的能力，也使學生認識到所學知識能夠解決燃燒技術(shù)上的問題，能準確把握煤粉燃燒過程的參數(shù)控制方法，重視每一個操作環(huán)節(jié)的技術(shù)指標，會培養(yǎng)學生謹慎、認真的工作態(tài)度，為學生就業(yè)后順利開展工作打下基礎(chǔ)。

第二個實驗項目是"日用洗滌劑臨界膠束濃度的測定及去污能力評定"，引導(dǎo)學生將臨界膠束濃度與去污能力聯(lián)系起來，促使學生去思考二者之間的關(guān)系，進而對臨界膠束濃度的測定發(fā)生興趣。這個實驗測定具有極強的實用性和重要性，每一個洗滌劑生產(chǎn)廠家都會進行此項檢測，并作為判斷洗滌劑優(yōu)良的重要指標。

3.3 創(chuàng)新性實驗的設(shè)置

創(chuàng)新性實驗項目內(nèi)容的設(shè)計是非常靈活的，每年都可根據(jù)需要而改變。實驗項目可以從老師的科研項目中選取，也可以結(jié)合學生的各種專業(yè)比賽和競賽來進行，比如大學生挑戰(zhàn)杯等。當然學生也可以根據(jù)興趣自行選擇實驗內(nèi)容進行研究。例如研究金屬腐蝕與防護技術(shù)課題組的老師可以選取“碳鋼、不銹鋼在不同性質(zhì)溶液中極化曲線的測定和腐蝕速率的比較”作為創(chuàng)新性實驗項目。創(chuàng)新性實驗內(nèi)容的設(shè)計方式可以更大的激發(fā)學生的興趣和創(chuàng)新能力，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

4 有利于產(chǎn)教融合的教學方法

在實驗內(nèi)容上實現(xiàn)了工程化和技術(shù)化，只是完成了產(chǎn)教融合的第一步。為了將實驗內(nèi)容的工程化、技術(shù)化思想真正使學生接受，并且能達到培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)型人才的目的，相應(yīng)的教學方法是必不可少的。使用的教學方法主要有比較法、與現(xiàn)場技術(shù)聯(lián)系法和討論法，并播放現(xiàn)場生產(chǎn)相關(guān)的視頻和圖片。

4.1 比較法

比如“雙液系氣液平衡相圖的繪制”實驗中，雙液系由“乙醇-丙醇”改為“乙醇-水”，則實驗內(nèi)容、影響因素和數(shù)據(jù)處理方法有了較大的改變。“乙醇-丙醇”雙液系屬于一般偏差體系，對于要測定溶液濃度的分布要求不高，但是“乙醇-水”雙液系屬于最大偏差體系，在最大偏差處要求進行多點測量，這就要求同學們理解最大偏差雙液系相圖的原理和繪制方法，在配制溶液時注意在最大偏差濃度處增加測量點，減少誤差。在這兩個雙液系繪制相圖時進行比較，能夠加深對不同類型雙液系相圖的理解，促使學生對這兩種體系的差別進行分析，并圓滿解決出現(xiàn)的新問題。

4.2 與現(xiàn)場技術(shù)聯(lián)系法

實驗內(nèi)容與工程技術(shù)進行聯(lián)系，往往能夠得到很好的教學效果。比如“乙醇-水”屬于最大正偏差體系，根據(jù)其氣液平衡相圖，可要求學生考慮乙醇精餾的原理，回答如下問題：①在乙醇精餾時，怎樣確定進料溫度？精餾塔的溫度和壓力應(yīng)該如何控制？ ②在精餾塔塔頂能夠得到純度為100%的乙醇嗎？然后再進一步啟發(fā)學生回答下一個問題：③如果精餾只能得到95%的乙醇，怎樣才能得到純度為100%的乙醇呢？通過與現(xiàn)場的技術(shù)相聯(lián)系，同學們能夠加深對乙醇精餾工藝的理解，同時也可激發(fā)學生學習的熱情。

4.3 討論法

綜合設(shè)計性實驗項目具有多因素、多步驟、多學科交叉性，往往需要多個學生共同討論與合作才能完成。在做綜合設(shè)計性實驗前，將班級學生分成幾個小組，每個小組自行查找資料，設(shè)計實驗方案，并做成PPT在班級匯報，在班級范圍內(nèi)討論修改。教師只糾正所設(shè)計方案中的錯誤，完全由學生獨立完成實驗。比如"日用洗滌劑臨界膠束濃度的測定及去污能力評定"，每一組同學自行選取洗滌劑的數(shù)目和種類，建立洗滌能力的評價標準，并與行業(yè)和企業(yè)的洗滌能力評價標準進行比較。班級討論時要求全班各組同學最后確定出實驗室可行1～2種合理的洗滌能力評價標準，分別進行實驗。討論法可以培養(yǎng)學生對復(fù)雜問題的處理能力，包括分類管理和比較分析能力，也有助于學生建立起行業(yè)評價標準的概念，學會用國家標準或者行業(yè)標準進行產(chǎn)品性能的評價。

創(chuàng)新性實驗項目的不確定性因素較多，需要設(shè)計周密的實驗計劃，實驗過程也要考慮各種影響因素，分析誤差，進行合理的數(shù)據(jù)處理，最后找出其中隱含的規(guī)律。要求學生和老師在實驗進行前，實驗出現(xiàn)新問題時一起商討，合理制定和及時修改實驗方案，在整個研究過程中實現(xiàn)對學生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；另外，科研課題以及大學生競賽課題等也都致力于解決或者革新生產(chǎn)企業(yè)中存在的問題，深化學生對科研和企業(yè)的了解。

5 結(jié)語

(1) 在產(chǎn)教融合的指導(dǎo)思想下，依托南陽當?shù)氐纳a(chǎn)企業(yè)，對現(xiàn)開設(shè)物理化學實驗項目的內(nèi)容進行創(chuàng)新改造設(shè)計，實現(xiàn)物理化學實驗課程內(nèi)容與現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)的良好融合，能夠滿足地方性本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展為應(yīng)用技術(shù)學院的需求。

(2)為了更深入貫徹和實施產(chǎn)教融合的思想理念，在教學中綜合使用比較法、與現(xiàn)場技術(shù)聯(lián)系法、討論法等，教學效果很好，體驗這種教學方法的學生均加強了對綜合實驗?zāi)芰?，也對生產(chǎn)技術(shù)以及支撐此技術(shù)的理論有了更深刻的理解，覺得很有成就感，大大激發(fā)了進一步探索創(chuàng)新的熱情。

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[9]陳香云，張永鋒，崔景東. 熱重法研究褐煤的富氧燃燒特性[J]. 化工進展，2012,31(增)：232-235.

(本文文獻格式：陳海玲，姬鄂豫，朱元良，等.通過對接物理化學實驗內(nèi)容與生產(chǎn)技術(shù)來實現(xiàn)產(chǎn)教融合[J].山東化工，2017，46(16)：181-182，190.)

Realizing the Syncretization of Industry and Teaching by Docking Physical Chemistry Experiment Content and Production Technology

Chen Hailing, Ji Eyu, Zhu Yuanliang, Li Jin

(College of Biological and Chemical Engineering, Nanyang Institute of Technology, Nanyang 473004, China)

In the background of the local colleges' transformation, the syncretization of industry and teaching in the physical chemistry course education is explored in this paper. On the basis of investigating production enterprises in local region, physical chemistry experimental contents are redesigned of to dock with a certain production technology link relatively of the engineering field. Assisted by such teaching methods as contrasting, contacting the on-site technical，discussing and video playing. So the students had a great interest for class, and puts forward their own doubts and production technology around the experiment content. Not only the experimental content of the project gets improved and the syncretization of industry and teaching is realized in the teaching of physical chemistry experiment.

physical chemistry experiments; the syncretization of industry and teaching; teaching method

G642.0

：A

：1008-021X(2017)16-0181-02

2017-05-06

南陽理工學院2016年實踐教學專項教改項目(項目編號：201609)

陳海玲(1974—)，女，河南新野人，博士，副教授，主要研究方向為油田化學，金屬腐蝕與防護。