高校實驗教學方法探討

夏薇?陳坤?韓晨?劉藝煒

摘 要：本文以“酯交換法制備生物柴油”實驗為例，分析了高校實驗教學中存在的問題，提出在實驗教學內容、教學方法等方面進行改革的思路和方法。

關鍵詞：高校；實驗教學；方法

一、高校實驗教學存在的問題

“酯交換法制備生物柴油實驗”是中國石油大學（華東）應用化學系的專業類實驗，其開放的對象為化學工程學院應用化學系大三的學生，學生已經學習了化學類基礎課程以及部分專業課程，之前也學習和參與過許多化學類實驗，具有一定的學習能力和分析問題能力。

生物柴油即脂肪酸甲酯，是一種含氧清潔燃料，可由菜籽油、大豆油、回收烹飪油、動物油等可再生油脂制取加工而成，屬于環境友好型綠色燃料。石油大學傳統以研究石油能源與化工為主，現在的研究領域拓展到新型能源、材料和化學化工領域，生物柴油的研究也是本校化工學院很多課題組研究的熱點。現在工業上制備生物柴油的常用方法是酯交換法，用化學催化反應生成。而此實驗在教學中也存在著以上所提及過的問題。

1.實驗過程機械化

學生在傳統實驗中為了縮短教學時間會采用教科書上提供的實驗方案和實驗過程，從而保證快速安全地完成實驗，但是在這樣的情況下學生也會喪失設計實驗的機會，這樣實驗成了驗證的過程，缺少了自我思考。

2.難以同時開設多組實驗

生物柴油的生產、催化、反應條件有多種，如果自由組合設計實驗數目達十幾種，而反應中實驗條件的變化在很大程度上影響合成效果，如醇油物質量比、催化劑用量、反應溫度、攪拌速度、反應時間等。而且酯化反應為一連串平行反應，所以每一組實驗都很慢，一般的實驗教學時間只夠學生做一組實驗，難以多組實驗均開設，以對比不同反應條件對反應的影響。

二、實驗教學改革策略

1.從課題組來，到課題組去

我們的創新嘗試在于建立開放課題組交流模式，在每學期的學生工作中都會安排高年級與低年級的交流，從而引導低年級的學生更好更快發展，而高年級的學生如碩士生、博士生一般隸屬于各個課題組，大部分已經開始著手研究自己的課題。研究課題需要集思廣益，所以我們希望在課題組開放模式中建設一個有效的平臺，低年級學生可以了解相關課題的基礎信息，而他們提出的問題讓高年級學生自主探索，從而推動課題的進一步發展。

中國石油大學重質油國家重點實驗室內有多個課題組進行著有關生物柴油的科研課題，借此機會讓學生訪問相關課題組，并以此項目為例進行交流，這樣不僅細化了交流內容，更對生物柴油的性質及其研究有了更深的理解，這樣學生在實驗開始之前已經有了一個比較主觀的認識，更加熟悉實驗內容，對實驗更有興趣。而實驗結束后學生可以把實驗感想和問題再與課題組討論，這樣開放的課題組模式不僅有利于低年級與高年級交流，也利于教學和科研的不斷進步。

2.分析思考，自我制訂實驗方案

越來越多的教師提出以空白平臺展現給學生，即不給學生提供實驗設計，學生通過預習自己搭建平臺，選擇需要的設備，運用自己設計的方案進行實驗。本實驗中化學催化反應的催化劑在生物柴油的制備中起了決定性作用，其性能的好壞直接影響了產品的反應時間及產率。均相催化劑一般采用強酸強堿，它對設備腐蝕嚴重，在催化劑后處理之中經過中和會產生廢渣，處理工序復雜，環境污染嚴重。而非均相催化劑的選擇，就需要學生查閱文獻，自己設計實驗而不是主觀臆測。

3.數據再利用，高效實驗必備術

采用多組實驗的方法、數據進行綜合互相對比，發現實驗趨勢，減少實驗耗時，提高效率。以本次實驗教學的一組實驗數據為例，提出對實驗可能有影響的變量。本年級應用化學系共五個教學班，我們將每班25名同學分為6個小組，每兩個小組研究一個變量的影響，進行階梯實驗。安排該系一、二、三、四和五班分別以醇油比、攪拌速度、催化劑種類、催化劑用量和反應時間為變量進行實驗。在所有的實驗結束以后，將所有的數據進行匯總，得到一個全面系統的實驗結論。

三、結語

實驗教學與理論教學相比，具有直觀性、實踐性、綜合性、創新性等特點，在培養學生創新能力、合作能力等方面起著十分重要的作用。創新實驗教學方法，對提高高校理工科教學質量具有重要意義。

參考文獻：

肖建富，肖亞芹，王濤.實驗教學管理體系的改革與創新[J].實驗技術與管理，2006，23（2）：22-24.