實驗教學過程中大學生自主學習能力的培養

李瑞麗 孟祥海 徐春明 高金森 周亞松

摘要：文章針對實驗教學過程中如何培養大學生的自主學習能力進行了探討。根據《石油加工工程實驗》的特點論述了實驗預習報告的撰寫、實驗室儀器設備的認知、動手操作前的討論、實驗原始記錄以及實驗數據的處理與分析討論等環節對大學生自主學習習慣和能力培養的重要性。特別強調了實驗對大學生綜合能力培養的重要性。

關鍵詞：實驗教學;自主學習;石油加工工程

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）11-0377-02

在高等學校教育教學中，必須重視學生創新思維能力和開放性思維能力的培養，需要通過各門課程作為載體對學生進行堅持不懈的訓練和培養。高校實驗教學是“學中做”“做中學”的過程，整個過程必須認真、正確、細致和尊重客觀事實，能有效地培養學生嚴肅認真、一絲不茍和實事求是的科學作風，因此實驗教學在育人方面有著獨特的作用。本文以《石油加工工程實驗》課程為例，針對實驗環節如何培養學生的自學能力進行了探討。

一、石油加工工程實驗的特點

1.專業性很強。石油加工工程實驗主要是油品性質實驗，是以原油評價為核心進行油品性質綜合分析，然后進行原油加工方案的確定。該課程主要是針對化學工程與工藝專業以及能源化工的本科生開設的實驗課，是在具備一定原油以及石油產品基礎知識的前提下進行的實驗。因此，該課程的開設需要教師具有很強的專業知識。

2.標準化程度很高。與以往的實驗課程不同，油品性質測試的實驗方法大多數是具有國家標準的[1]，因此實驗操作時必須嚴格按照國家標準方法規定的步驟來完成。因此油品性質實驗在學生做實驗時更要求培養學生嚴謹細心的實驗作風。

3.實用性強。石油加工工程實驗學生自己動手操作的項目主要是油品性質的測定。如實沸點蒸餾實驗、油品的密度測定、粘度測定、餾程測定、凝點測定、酸度測定、苯胺點測定、折光率測定、殘炭測定、銅片腐蝕實驗以及四組分測定等。油品性質實驗是用來檢測汽油、煤油和柴油等石油產品質量規格指標的，以此判斷這些產品是否質量合格，因此實驗結果直接影響石油產品的實際應用。[3]

二、實驗教學方法

鑒于以上特點，在實驗教學過程中，每個環節都有嚴格細致的要求，主要體現在以下幾個方面。

1.撰寫預習報告。對于每門實驗課學生都必須撰寫預習報告，這是實驗教學必需的一個教學環節，石油加工工程實驗是綜合性實驗，與以往的單一性實驗不同，學生進行實驗操作時，同一組里不同的同學同一時間段內做的是不同的實驗，具體哪位同學做什么項目可能進實驗室后才能確定，因此對同一組的同學來說，就要同時掌握所有的實驗內容和實驗步驟方可進行操作。因此預習報告的內容必須是本實驗課程的所有內容，這就要求學生進實驗室之前對要完成的實驗內容有個全面的了解。

2.實驗室儀器熟悉過程。通常實驗教學是學生進實驗室，教師簡單講解實驗過程和實驗步驟，然后學生進行實驗操作。對實驗室儀器的熟悉過程也是學生現場自學的過程，學生在實驗室里針對具體的實驗儀器設備，對照實驗操作步驟，研究實驗儀器的操作方法，利用儀器設備實現教學方法講述的實驗過程。在實施的過程中很多學生覺得有難度，看不懂儀器，只要學生認真琢磨，仔細探究，不懂的地方老師一點撥就會迎刃而解。學生掌握知識是一個學習的過程，不能都等著老師手把手教，學生的自學能力是通過各種不同的環節培養的，通過這個環節的自學，培養學生獨立思考、獨立解決問題的能力和習慣，讓學生明白工作后很多東西需要自己去主動學習、思考。

3.動手操作前的討論過程。這是教師和學生互動的過程，也是檢驗學生對實驗內容和實驗操作掌握的程度。概括起來主要有以下幾個方面：（1）油品性質的概念;（2）實驗項目的理論意義;（3）實驗項目的實際應用意義;（4）每個實驗的關鍵步驟以及實驗結果的主要影響因素;（5）實驗原始記錄的要求。

下面以餾程測定實驗為例剖析這5個方面的要求。（1）弄清概念，餾程也稱為恩氏蒸餾，主要是測定油品不同餾出體積時的溫度。餾程實驗涉及的名詞比較多，首先要弄清各名詞概念。（2）實驗數據的理論意義，餾程測定得到數據有兩個方面的意義，一是通過測定商用產品的餾程數據可以判斷產品是否達到國家標準的質量要求;二是對直餾餾分油來說，直餾餾分油的餾程數據可以直接計算體積平均沸點，由此可進一步計算其他的平均沸點如質量平均沸點、實分子平均沸點、立方體積平均沸點和中平均沸點，得到平均沸點后可以進一步計算餾分油的特性因素，得到了油品的特性因素就可以分析判斷該餾分油的組成特點等，這樣由餾程的測定結果可聯系到一系列的理論知識和實際用途。（3）餾程數據的實際應用，在前面的論述中看出，餾程是石油產品質量規格指標中要求的項目，也就是說對于一個石油產品如汽油、煤油或柴油，要達到合格的質量要求，餾程是必須要滿足的條件之一，這就要求實驗測定時得到的數據一定真實可靠，否則會影響到產品是否合格的問題，這是一個生產企業產品質量把關的重要環節。（4）實驗步驟，油品性質實驗方法都是由國家制定的標準方法，實驗的每個操作步驟一定要嚴格按照國家標準方法規定的步驟來做，并且達到規定的要求，這樣得到的數據才算有效，否則數據無效。因此油品性質的測定要求學生必須很嚴謹，不是隨便測得個數據就可以了。

4.實驗原始記錄的要求。石油加工工程實驗作為綜合性開放實驗，培養學生嚴謹的科研素養，[2]因此對學生實驗原始記錄提出了明確的要求，總的原則要求實驗原始記錄要全面、詳細、清楚，具體內容主要包括兩個方面：（1）實驗時的信息。實驗日期、實驗者姓名、同組人姓名、實驗項目名稱、實驗所用的實驗方法以及國家標準編號（甚至國際通用的實驗標準方法編號）、實驗所用的儀器名稱、生產廠家以及儀器型號等信息是一個科研工作者在實驗過程中必須記錄的資料，因此在指導學生實驗過程中要明確告知學生。（2）實驗過程和現象。實驗原始記錄更重要的一方面是要記錄實驗過程以及實驗過程發生的現象，特別是對于初次做油品性質實驗的學生，實驗的結果是否準確，關鍵是實驗過程能否控制好，能否達到國家標準方法的操作要求，如餾程實驗要求餾分油正常餾出速度是3—4毫升/分鐘，因此要求學生在實驗時不僅僅記錄不同餾出體積時的餾出溫度，同時要記錄相應的時間，這樣學生在實驗操作過程中可以及時準確把握餾出速度，檢查餾出速度是否達到要求，否則就要及時調整加熱功率，以便達到標準方法要求的餾出速度。諸如類似的限制條件，不同的實驗有不同的要求，因此要求學生在實驗操作過程中全面詳細地準確記錄實驗現象，因為這是學生最基本的實驗素養。

5.數據處理與結果討論。通過以上的預習、熟悉儀器、討論、實驗操作等環節，學生得到實驗原始數據，接下來就是數據的處理和結果討論部分，這部分是培養學生分析問題、解決問題的能力。學生們對每組數據進行誤差分析，剔除不合理數據，分析討論實驗過程中的各個影響因素，歸納總結油品性質之間的規律，撰寫綜合實驗報告。

三、結束語

實驗教學是大學生實踐訓練最重要的一個環節，承擔著提高實踐能力的重任，各個環節對學生學習能力的提高都非常重要，為學生今后探索未知領域、提高能力等多方面打下基礎。石油加工工程實驗通過實驗綜合預習報告的撰寫、實驗室熟悉實驗儀器、討論實驗操作步驟、完成實驗操作以及撰寫綜合實驗報告等環節提高學生的自主學習的能力，培養學生嚴謹的科學素養。

參考文獻：

[1]鄭麗.基于Blackboard網絡學堂的教學設計與教學評價研究[J].實驗技術與管理，2014，31（6）：175-178.

[2]李瑞麗，孟祥海，高金森，等.石油特色化工專業實驗探究式教學實踐[J].中國石油大學學報：社科版，2014，（S2）：130-133.

[3]李瑞麗，徐春明.石油加工工程綜合實驗的教學與實踐[J].實驗技術與管理，2007，（4）：108-109.