摘要：工程性化学实验课程是制药工程、食品质量与安全及相关专业的实验课程.通过对工程性化学实验课程自身特点的把握，结合工程性化学实验教学实践，与传统实验教学方式有机结合，创新教学方法，优化课堂教学，提高教学质量.
关键词：工程性；化学实验；教学工程性
化学实验课程是制药工程、食品质量与安全及相关专业的实验课程，课程教学中十分注重培养工程设计的观念，以突出与基础化学实验课程的不同，在课程设置安排上，对于整个培养计划中的基础课和专业课，主要发挥着桥梁作用.而工程性化学实验课程对于制药工程、食品质量与安全及相关专业学生又是极其重要的必修课程.其基本任务是通过从工程设计的理念出发，要求学生使用一些相关专业培养过程中需要掌握的生产设备，或者模拟生产设备，亲身体会理论课中讨论的一些实验现象，通过动手操作拿到第一手资料，比起理论公式的推导，更能训练同学们解决实际问题的能力.某些具体实验操作可以请同学们先组队制定实验方案，在实验教师的主持下，各组之间互相找对应实验方案的不足，然后进行相应改进，相对于给同学们早已制定好的实验方案更有意义，让同学们更有自己做工程设计的感觉.通过本项目建设，目的在于探索一套适合医学院校制药和食品工程专业在工程性化学实验教学中确实行之有效的教学方法，切合工程性化学实验教学的直观性、示范性、实践性特点[1]，在工程性化学实验教育领域具有重大意义.
1实验教学改革需具备工程设计理念
由于具有数字化的特点，同学们可以利用具体的实验装置的程序设定装置，设计实验进行的模式.例如：可以设计成先升温后降温，也可以设计成先降温后升温，比较实验结果是否有不同，不同点在哪里，如何解释这些现象.实验设计过程中首先要拟定一个具体的实验安排表以及对实验所得数据如何进行分析等.而工程性化学实验通常涉及多变量多水平的实验设计，如何安排和组织实验，用最少的实验获取最有价值的实验结果，将成为实验设计的核心内容.这就要求同学们在分组后，进行具体使用方案设计时，需反复推敲实验安排表，首先确定必须要测定的数据，有了实验主线以后，再研究哪些辅助数据也需获得，又不至于大幅度增加实验工作量.通过组内同学的认真讨论，可以拿出初步实验方案，再放到实验班级内部讨论，集思广益，最终形成可行性实验方案，交给实验教师审核.审核通过后，即可以开展相关准备工作，主要是具体实验步骤的制定，所需实验材料和实验试剂由实验中心提供.如何达到工程设计实验课的效果，预习工作是必要前提，由于工程设计实验课的特殊性，更要求同学们在工程设计实验课之前进行认真的预习和对各相关接触到的单元操作生产设备、实验流程、数据监控点、操作安全要点等问题的了解和熟悉.具体要求如下：（1）要求学生认真阅读实验指导书，对照理论教材以及相关的参考书，找出应事先掌握的知识点，明确所做实验的目的、任务和操作要求；根据具体实验任务，分析所需使用的理论依据；通过以上要求的信息，构思详细的实验流程、确定所需使用的实验装置；在实验安排表上每个栏目框中标出应该测取的是哪些数据；实验小组通过以上一系列工作后，可以拟定出初步的实验方案等.（2）要求学生熟悉实际的实验装置和流程，能够很清晰地判断出需测控的数据点，了解需操作的生产设备或模拟生产设备和相关仪表的具体型号、仪器启动程序及相应开关的调节方法，熟悉仪器操作要点和操作过程中的注意事项等.（3）为了使在工程性化学实验中获得的实验数据点在所绘坐标轴上分布均匀，实验前需初步确定出被测参数合理的实验数据间隔，并预估实验数据根据实验条件的改变而发生的变化规律.（4）最后，在具体开始操作实验之前，需要求学生写出完整的预习报告，工程性实验报告中要明确此次实验的目的和任务、实验原理、装置流程示意图、实验步骤及操作注意事项等；在实验前设计好原始数据记录表，在表格中应该记下各项数据量的名称、符号和单位等.实验教师要有意识地影响并引导学生，促进学生创新精神的形成和发展，这就要求教师必须努力注意创新教育的重要性.在工程性化学实验教学过程中，要宽容学生在实验操作中的失误，实验教师可以对其预习报告中不合理的部分进行适当的引导.
2工程性化学实验教学改革的探讨
基于工程性化学实验的特点，应提高课堂演示实验的可观察性，注意培养学生的观察能力.在工程性化学实验课堂教学中，实验操作是实验教学的核心环节，学生只有通过操作才能了解和领会单元操作生产设备及实验流程，做到了解如何实现实验过程的优化，通过分析各种非正常实验现象产生的原因并讨论研究需要采取的调整措施.实验操作中应注意：（1）学生进行工程性化学实验时，首先应仔细检查实验装置及实验仪器仪表是否完好可用，对实验动力设备如电动机、风机、泵等运转设备必须进行详细检查；而对于各种阀门，尤其是一些回路阀或旁路阀，在实验前更应仔细检查其处于开启或关闭状态，对于具体的实验要求，做到应打开的阀门需打开，应关闭的阀门要关闭，避免造成不必要的损失.实验小组准备完毕后，在实验教师检查确认正常后，方可开始进行操作.（2）学生实验中应该密切注意实验仪表上的显示数据的变化，通过在实验操作中的及时调节，使整个实验过程在规定的实验条件下顺利进行.在实验操作过程中，实验条件改变后，学生不能急于记录相关实验数据，由于工程性化学实验中的所用的实验设备需要一段时间稳定，而且相关的实验仪表也常常存在滞后现象，因此提醒学生一定要在实验过程稳定后，方可取样或读取相关实验数据.（3）在工程性化学实验过程中，提醒学生切忌只顾埋头操作和在实验设备上读取相关数据，而往往忽略了真正重要的对工程性化学实验过程中相关实验现象的仔细观察.一定要告知学生，工程性化学实验现象往往与工程设计的内在机理和科学规律密切联系，例如蒸馏塔板上气液两相的接触状态与交换效率的关系.要求学生自觉培养在实验操作过程中勤于观察、善于观察的习惯，是制药工程和食品质量与安全等相关专业工程技术人员及科研工作者所必备的专业素质.（4）经常遇到的情况是工程性化学实验操作过程中往往会出现实验小组预想不到的异常现象，或者实验数据比预测情况出现明显误差时，要求学生应在实验数据记录中如实注明.实验结束后，实验小组同学应与实验教师一起认真讨论，讨论研究异常实验现象发生的原因，通过及时发现问题、解决问题或者对异常实验现象做出合理的分析、解释.（5）在具体工程性化学实验过程中，要求学生认真记录事先拟定好的原始实验数据记录表格，特别需要强调的是一定要保证实验数据可靠、清楚、完善，按制药工程等工程类专业现在的GMP（GoodManufacturingPractice）规范要求认真填写，必须真实地反映实验仪表的准确度，一般要求学生记录数据要达到实验仪表上最小分度以下一位数；实验数据记录后应及时请小组其他同学复核，以免由于匆忙而发生读错或写错的情况；所测工程性化学实验数据的名称、符号、单位也应做出相应的注明.（6）实验结束后，实验小组的实验数据经指导教师审查合格后，结束实验操作.按照实验操作结束流程，对照工程性化学实验操作规程关闭相关实验仪器设备，关闭总电源.最后，实验小组一定要将实验场地打扫干净后，经实验教师的同意后，方可离开.因此，对于工程性化学实验教学，完成以上实验教学改革的要求，实验教师不但自己要做好实验前的准备工作，更要强调学生做好充分的预习工作[2,3].
3改变传统基础化学实验报告模式，完善工程性化学实验报告
相对于传统基础化学实验报告，工程性化学实验报告有着其不同的特点.对于制药工程、食品质量与安全等专业，工程性化学实验报告是对实验工作本身和实验工作对象进行评价的主要依据，也是实验工作的全面总结和系统概括，是实验工作中不可缺少的重要环节.要求学生如实书写实验报告的过程，就是对工程性化学实验过程中所测取的数据加以处理，对学生所观察的实验现象加以分析研究，便于从中找出实验现象中的客观规律和内在联系的过程.如果学生做了实验而不写实验报告，就等于做实验有始无终，半途而废.因此，对于制药工程、食品质量与安全等专业的学生而言，通过进行工程性化学实验并认真写出实验报告，是一种必不可少的基础训练.由于，工程性化学实验不同于基础化学实验，所以实验教师应提倡学生在正式实验报告前应该先写实验摘要，目的是训练学生综合分析、概括问题的能力.工程性化学实验报告一般有以下几点要求：（1）要求学生规范书写工程性化学实验报告，首先每篇工程性化学实验报告应有准确的名称，需列在实验报告的最前面，实验报告名称力求简洁、鲜明、准确.简洁，就是字数要尽量少；鲜明，就是让看实验报告的人一目了然；准确，就是能恰当反映实验的内容.（2）要求学生明确实验目的，需简明扼要地说明为什么要进行这个实验，做这个实验要解决实际生产遇到的什么问题，常常是列出一二三条等.（3）要求学生写清楚实验的理论依据———实验原理，需简要说明实验所依据的基本原理，包括实验所涉及的主要概念、实验依据的重要定律、公式及据此推算的重要结果，务必要求学生书写准确、充分.（4）特别突出的也是与基础化学实验报告差别较大的是要求学生务必画出实验装置示意图，并标明所用实验设备和仪器仪表的名称、型号，这些其实是工程性化学实验报告的关键所在，正如地理课中的地图一样，让看实验报告的人能够一目了然，获取大量主要信息.描绘完实验装置示意图，还需让学生在图中标注出测量数据的测试点，最后在该图的下面写出图名及各设备仪器的标号.（5）要求学生在工程性实验报告中标明实验操作方法和安全要点，这是保证工程性实验报告中实验数据准确性的重要之处.可以要求学生根据实际操作程序，按工程性化学实验进行的时间的先后划分为几个步骤，这样会使得整个操作步骤条理更为清晰.如果在实验步骤的划分过程中，能够按照以改变某一组因素（如温度参数或流量参数等）作为一个步骤，这样的话，对于实验操作过程的说明，就会更加简单、明了.而对于整个实验过程的安全要点要在操作程序中需特别标注，这是因为对于容易引起危险、损坏仪器仪表或反应设备以及一些对实验数据影响比较大的操作，一定要在注意事项里给予特别突出的标示提醒，以引起实验操作者的注意.（6）要求学生认真完成实验数据记录，因为实验数据是实验过程中从测量仪表所读取的数值，所以一定要根据工程性化学实验中的仪表的准确度决定实验数据的有效数字位数.其中，学生读取实验数据的方法正确与否，是准确记录实验数据的保证.若实验操作过程中，由于时间有限，可以先记在原始数据记录表格里.同时，需记录的实验数据较多时，此原始数据记录表格宜作为附录放在报告的后面.通过以上几点工程性化学实验报告中的规范书写，既突出了工程性化学实验报告有别于基础化学实验报告，同时又体现了工程性化学实验报告自身工程设计的特点.
4工程性化学实验中创新思维的培育
作为医学院校，面临着工程性化学实验薄弱的现实，怎样适应新的挑战，实现既定的教学目标，培养同学们的工程设计观念，激发同学们学习工程性化学实验的积极性，这些都需要通过创新来完成.由于工程性化学实验是制药工程、食品质量与安全及相关专业的基础，因此在工程性化学实验教学中的创新思维的培育显得尤为重要[4,5].例如：在对流传热实验中，实验教师可以要求各实验小组同学分别读出不同温度区间冷流体水的进出口温度t1和t2，以及热流体空气的进出口温度T1和T2，同时在实验操作过程中改变热流体的流量并读取数据.而最后，全班同学都可以一边观摩展评，一边接收别人评价的信息，学生之间的交互性更强，则有利于其创新能力的培养.这是用大屏幕投影仪和传统的电脑室所无法达到的.通过诸如以上在具体工程性化学实验课程教学中的一系列创新，制药工程、食品质量与安全专业学生的相关学习成绩普遍提高，激发了学生的学习热情，挖掘了学生潜力，发展了学生个性，较全面提高了制药工程、食品质量与安全专业学生综合素质.
5坚持绿色工程性化学实验
在工程性化学实验中，因为实验用品用量普遍较基础化学实验用量多，所以对有安全绿色环保工程性化学实验创新思想的学生予以加分和表扬，以此加强学生的工程性化学安全和绿色意识.我们还向学生提出了绿色工程性化学实验的原则———循环实验，其内容是遵循绿色工程性化学实验原则，即本实验室除普通垃圾外无化学试剂类废弃物，设计绿色工程性化学实验工艺来完成这一目标.综上所述，作为医学院校如何办好像制药工程、食品质量与安全等工程类专业，为了弥补工程性化学实验教学相对薄弱的现状，必须进行一系列的工程性化学实验教学改革，创新教学方法，从工程性化学实验的预习、实验操作过程中的注意事项、工程性化学实验报告的规范书写等方面，对学生提出不同于基础化学实验的要求，以培养制药工程、食品质量与安全等工程类专业学生的工程设计理念，提高工程设计、解决实际问题的能力，从而达到专业培养目标.
参考文献：
〔1〕李南薇.化工原理课程设计改革初探[J].广西轻工业，2011（3）：130~135.
〔2〕王学荣，王飞，周玲，等.食品工程原理课程设计的改革与实践[J].中国轻工教育，2007（3）：50~52.
〔3〕陈芳芳.关于化工原理课程设计教学改革的几点体会[J].职业教育研究，2008（3）：144~145.
〔4〕丁贞乔.改革考试方法，培养学生的创新能力[J].化学教育，2001，22（5）：11~泌尿外科期刊12.
〔5〕郭庆丰，彭勇，余立新，等.在化工原理实验教学中培养学生综合素质及创新能力[J].化工高等教育，2004（1）：45~47.
作者：杨俊松 孙远东 单位：蚌埠医学院
