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【摘要】高分子化学实验可以帮助和促进高分子专业学生接受课堂理论知识,建立和巩固高分子化学基本概念和理论,获取高分子化学知识,培养学生科学素质,因而它是高分子化学课程教学中最有效的实践教学形式之一。微型实验作为现行高分子化学实验改革的一种重要手段,在实验推广中会碰到很多实际困难,往往难以取得理想的效果。作者将过程管理技术引入到高分子化学微型实验管理中,能更有效地利用实验资源,取得良好教学效果。
【关键词】过程管理 微型实验 高分子化学
【中图分类号】O63 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)10(b)-0066-01
高分子化学是高分子专业重要的专业基础课,高分子化学实验是使学生进一步了解、掌握聚合物合成和大分子反应的基本方法,以及培养学生动手能力的重要手段。微型化学实验是以尽可能少的试剂,来获取所需化学信息的实验。同常规实验相比,它具有减少实验经费、提高实验技能和节约实验时间等许多优点。目前,我国已有百余所院校在化学实验课程教学中,不同程度地采用了微型化学实验,受到师生欢迎。微型实验在科学研究、医药卫生、工农业生产中的应用也已经开始起步,并呈现出令人瞩目的发展前景[1]。
1 问题的提出
微型实验是现代科学研究的重要方法,在很大程度上它代表着化学实验改革方向。由于高分子化学反应自身的特点,如合成的产物分子量高、粘度大、反应时间长和释放大量热能,有的反应过程是逐步进行的,基元反应之间变化不十分明显,反应终点往往难以判断,结果的测定与计算很复杂,尤其在进行微型实验时,试剂量由常量减少至原来的1/l0 以下,因而实验过程的控制尤其困难,有的甚至无法开展。
微型实验是以少量的试剂在微型化仪器中进行的,这样对学生提出了更高的要求。但在进行微型实验时,我们发现部分同学对实验重要性认识不足,准备工作不充分。另外,由于近几年高校扩招,学生人数较从前有极大地增加,给实验室管理带来一定的困难。那么如何在新形势下取得较好的实验效果呢？这是我们高校实验教师一直考虑课题。
2 高分子化学微型实验的过程管理
以往很多高校也结合实际情况采用一些简捷实用的管理措施,比如上世纪90年代我国推行的事务流程化管理技术。它虽然有较强的实用性,但不够系统化;缺乏对全局的通盘考虑,不太注重过程间的接口,缺乏对过程进行诊断和维护,当系统复杂时,常常在执行时碰到失败。
过程方法可以指导我们了解、管理并改进运营过程及其绩效[2]。对于诸如高分子化学微型实验过程,一般该过程的输入和输出、实验经费和实验过程要达到的目标,学校和教学大纲中已经明确规定,实验过程中指导教师及其职责、实验过程的控制手段和学生的考核办法,由各个院系自主管理。不同的学校、院系在确定控制手段和方法上,不能指望有一个现成的模式可供使用。指导教师在实验前进行周密策划后,再由有关领导组织人员进行讨论和修改,并协调各过程之间的接口,最后交由指导教师具体实施。在高分子化学微型实验过程中,指导教师各对实验情況进行跟踪、监控和考核,及时发现存在的问题,以便及时进行调整。每次高分子化学微型实验结束时,教学的主管领导还要组织有关人员检查教学效果、学生的反馈意见,对控制手段和方法重新评定,尽量使实验取得最佳效果[3]。为了取得更好的高分子化学微型实验效果,我们结合我们以往的教学经验,补充说明如下:
(1)实验前的指导和说明十分重要。在学生进行高分子微型实验前,向学生介绍实验的目的、方法、原理、内容和意义,便于学生抓住重点,规范实验和记录。在每个高分子聚合实验前,交代实验的难点和注意点,要求学生记录实验原理、实验设备和仪器装置简图。根据实验特点讲清实验的注意事项和要求,将学生分成若干个小组,指定小组负责人。由于所用仪器都十分精巧,试剂用量少,反应体系温度极易波动,直接影响到实验效果,让学生明白没有科学的态度就没有好的实验结果。
(2)要激发学生实验兴趣。我们开发了一些应用型实验,使学生亲身感受到实验的实用价值,强烈激发学生创造动机。在设计高聚物官能团侧基反应实验的时候,我们采用淀粉羧基化制备增稠剂这一实验。此实验操作简单,但应用性很强。在实验前一周,我们告知学生实验内容,建议他们检索一些资料。在做完实验后,比较一下增稠剂的粘度。很多学生在查阅文献后,提出了新的实验方案。这种应用性很强的实验提高了学生兴趣。在实验过程中,大家讨论着各自的方案,比较实验过程,许多学生要求重做该实验。有的学生对研究工作产生了兴趣,表示本科毕业要报考研究生。
(3)适用的实验装置是开展微型实验前堤。高分子化学实验有其固有特点,如产物分子量高、粘度大、反应时间长,要配备反应釜、冷凝管、温度控制装置等设备和仪器。而微型实验试剂用量少,必须考虑与微量试剂配套反应装置的配备。我们在检索大量资料后,设计了许多实验仪器方案,与江苏省建湖县洪湖玻璃仪器厂一起研制了许多微型实验装置。玻璃仪器全部采用磨砂封口,提高实验的精确度 [4]。常量称量可溶性固体试样,然后常量溶解,多组学生都从这一溶解样中取料;而对液体试样的取样,采用移液管,而不用量筒,保证了定量实验的准确性。
(4)开发一些适合微型化的高分子化学实验。微型实验并非常量实验中各物料按比例缩小就可以实施反应的,每一项实验都有特殊性。我们首先认真研究每项实验的目的、要求、应解决的问题等各方面情况,然后确定科学、合理的实验路线,仔细组装实验装置,再通过大量的重复、对比实验,摸索出最佳的实验方案。现在,我们成功地实现了十几项常规高分子化学实验项目的微型化,如“三乙基纤维素的制备”和“聚乙烯醇缩甲醛的制备”等等。
(5)考核要科学。对于每个同学的高分子化学微型实验考核,要体现出指标导向性、目标一致性、客观性、可测性、可行性、简易性原则[5]。在实验结束时,对学生的考核分为三个方面:闭卷考试和/或口试;实验绩效,包括实验产物和实验器具的整理;实验报告及实验笔记质量。除此之外,还应参照学生的平时表现和实验报告内容是否完善正确,给出一个综合的、合理的分数。
3 结语
通过过程方法,不但解决了高分子化学微型实验碰到的困难,同样也能达到教学大纲要求。由于微型装置精巧、新颖,有助于提高学生对实验兴趣;同时以少量的试剂在微型仪器中实验,要求学生更加仔细认真地操作,有助于训练和培养学生的基本技能。开展微型实验前的充分准备和策划、科学合理考核方式、多种创新的实验方法和手段的组合,大大加强了同学们推行高分子化学微型实验的效果。从他们提交的实验报告和学生的反馈的情况来看,均达到或超过预期的目标,顺利完成实验任务,取得了满意的教学结果。
参考文献
[1] 邱国林.吉林建筑工程学院高等教育研究,2000,(4):3-4.
[2] 俞成丙,张宪康等. 高等教育研究, 2006, 22(3):24-26.
[3] 廖桂华,李平等.洛阳工业高等专科学校学报,1997,7(3):26-28.
[4] 吴若峰,陈雅丽等.微型有机化学实验.上海:上海大学出版社,1998.
[5] 刘影,张海龙等.实验室研究与探索,1997,5:149-151.
【关键词】过程管理 微型实验 高分子化学
【中图分类号】O63 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)10(b)-0066-01
高分子化学是高分子专业重要的专业基础课,高分子化学实验是使学生进一步了解、掌握聚合物合成和大分子反应的基本方法,以及培养学生动手能力的重要手段。微型化学实验是以尽可能少的试剂,来获取所需化学信息的实验。同常规实验相比,它具有减少实验经费、提高实验技能和节约实验时间等许多优点。目前,我国已有百余所院校在化学实验课程教学中,不同程度地采用了微型化学实验,受到师生欢迎。微型实验在科学研究、医药卫生、工农业生产中的应用也已经开始起步,并呈现出令人瞩目的发展前景[1]。
1 问题的提出
微型实验是现代科学研究的重要方法,在很大程度上它代表着化学实验改革方向。由于高分子化学反应自身的特点,如合成的产物分子量高、粘度大、反应时间长和释放大量热能,有的反应过程是逐步进行的,基元反应之间变化不十分明显,反应终点往往难以判断,结果的测定与计算很复杂,尤其在进行微型实验时,试剂量由常量减少至原来的1/l0 以下,因而实验过程的控制尤其困难,有的甚至无法开展。
微型实验是以少量的试剂在微型化仪器中进行的,这样对学生提出了更高的要求。但在进行微型实验时,我们发现部分同学对实验重要性认识不足,准备工作不充分。另外,由于近几年高校扩招,学生人数较从前有极大地增加,给实验室管理带来一定的困难。那么如何在新形势下取得较好的实验效果呢？这是我们高校实验教师一直考虑课题。
2 高分子化学微型实验的过程管理
以往很多高校也结合实际情况采用一些简捷实用的管理措施,比如上世纪90年代我国推行的事务流程化管理技术。它虽然有较强的实用性,但不够系统化;缺乏对全局的通盘考虑,不太注重过程间的接口,缺乏对过程进行诊断和维护,当系统复杂时,常常在执行时碰到失败。
过程方法可以指导我们了解、管理并改进运营过程及其绩效[2]。对于诸如高分子化学微型实验过程,一般该过程的输入和输出、实验经费和实验过程要达到的目标,学校和教学大纲中已经明确规定,实验过程中指导教师及其职责、实验过程的控制手段和学生的考核办法,由各个院系自主管理。不同的学校、院系在确定控制手段和方法上,不能指望有一个现成的模式可供使用。指导教师在实验前进行周密策划后,再由有关领导组织人员进行讨论和修改,并协调各过程之间的接口,最后交由指导教师具体实施。在高分子化学微型实验过程中,指导教师各对实验情況进行跟踪、监控和考核,及时发现存在的问题,以便及时进行调整。每次高分子化学微型实验结束时,教学的主管领导还要组织有关人员检查教学效果、学生的反馈意见,对控制手段和方法重新评定,尽量使实验取得最佳效果[3]。为了取得更好的高分子化学微型实验效果,我们结合我们以往的教学经验,补充说明如下:
(1)实验前的指导和说明十分重要。在学生进行高分子微型实验前,向学生介绍实验的目的、方法、原理、内容和意义,便于学生抓住重点,规范实验和记录。在每个高分子聚合实验前,交代实验的难点和注意点,要求学生记录实验原理、实验设备和仪器装置简图。根据实验特点讲清实验的注意事项和要求,将学生分成若干个小组,指定小组负责人。由于所用仪器都十分精巧,试剂用量少,反应体系温度极易波动,直接影响到实验效果,让学生明白没有科学的态度就没有好的实验结果。
(2)要激发学生实验兴趣。我们开发了一些应用型实验,使学生亲身感受到实验的实用价值,强烈激发学生创造动机。在设计高聚物官能团侧基反应实验的时候,我们采用淀粉羧基化制备增稠剂这一实验。此实验操作简单,但应用性很强。在实验前一周,我们告知学生实验内容,建议他们检索一些资料。在做完实验后,比较一下增稠剂的粘度。很多学生在查阅文献后,提出了新的实验方案。这种应用性很强的实验提高了学生兴趣。在实验过程中,大家讨论着各自的方案,比较实验过程,许多学生要求重做该实验。有的学生对研究工作产生了兴趣,表示本科毕业要报考研究生。
(3)适用的实验装置是开展微型实验前堤。高分子化学实验有其固有特点,如产物分子量高、粘度大、反应时间长,要配备反应釜、冷凝管、温度控制装置等设备和仪器。而微型实验试剂用量少,必须考虑与微量试剂配套反应装置的配备。我们在检索大量资料后,设计了许多实验仪器方案,与江苏省建湖县洪湖玻璃仪器厂一起研制了许多微型实验装置。玻璃仪器全部采用磨砂封口,提高实验的精确度 [4]。常量称量可溶性固体试样,然后常量溶解,多组学生都从这一溶解样中取料;而对液体试样的取样,采用移液管,而不用量筒,保证了定量实验的准确性。
(4)开发一些适合微型化的高分子化学实验。微型实验并非常量实验中各物料按比例缩小就可以实施反应的,每一项实验都有特殊性。我们首先认真研究每项实验的目的、要求、应解决的问题等各方面情况,然后确定科学、合理的实验路线,仔细组装实验装置,再通过大量的重复、对比实验,摸索出最佳的实验方案。现在,我们成功地实现了十几项常规高分子化学实验项目的微型化,如“三乙基纤维素的制备”和“聚乙烯醇缩甲醛的制备”等等。
(5)考核要科学。对于每个同学的高分子化学微型实验考核,要体现出指标导向性、目标一致性、客观性、可测性、可行性、简易性原则[5]。在实验结束时,对学生的考核分为三个方面:闭卷考试和/或口试;实验绩效,包括实验产物和实验器具的整理;实验报告及实验笔记质量。除此之外,还应参照学生的平时表现和实验报告内容是否完善正确,给出一个综合的、合理的分数。
3 结语
通过过程方法,不但解决了高分子化学微型实验碰到的困难,同样也能达到教学大纲要求。由于微型装置精巧、新颖,有助于提高学生对实验兴趣;同时以少量的试剂在微型仪器中实验,要求学生更加仔细认真地操作,有助于训练和培养学生的基本技能。开展微型实验前的充分准备和策划、科学合理考核方式、多种创新的实验方法和手段的组合,大大加强了同学们推行高分子化学微型实验的效果。从他们提交的实验报告和学生的反馈的情况来看,均达到或超过预期的目标,顺利完成实验任务,取得了满意的教学结果。
参考文献
[1] 邱国林.吉林建筑工程学院高等教育研究,2000,(4):3-4.
[2] 俞成丙,张宪康等. 高等教育研究, 2006, 22(3):24-26.
[3] 廖桂华,李平等.洛阳工业高等专科学校学报,1997,7(3):26-28.
[4] 吴若峰,陈雅丽等.微型有机化学实验.上海:上海大学出版社,1998.
[5] 刘影,张海龙等.实验室研究与探索,1997,5:149-151.