硅酸盐工业分析实验分段教学模式*

王安亭 王璐 徐伏秋

(洛阳理工学院环境工程与化学系 河南洛阳 471023)

硅酸盐工业分析实验是水泥工程技术、工业分析、无机非金属材料工程等专业的一门主干课程，是硅酸盐工业分析课程的实践环节。本课程旨在培养学生的基本技能、专业技能、工程实践能力，同时培养学生具有把握全局、发现问题、解决问题的能力。为此,我们在本课程教学中进行了大胆尝试，建立了硅酸盐工业分析实验分段式教学模式，对改革实验内容，培养学生动手能力和创新意识起到了积极作用。

1 教学现状与工业生产

根据洛阳理工学院提出的“立足中原，面向基层，服务企业”的办学宗旨，专业教学计划要“厚基础、宽专业、强能力、高素质”，要求课程内容博而通，从而强化专业，以增强学生适应能力。因此，作为专业主干课程的硅酸盐工业分析课也进行了一系列改革：如新编写出版了《硅酸盐工业分析》、《硅酸盐工业分析实验》配套教材；对课程内容进行了调整，减少了理论课学时数，增加了实验学时数；改进了实验内容，把实验从理论课程中独立出来单独开设。但教学效果还不能令人满意。从学生生产实习的座谈会上及往届毕业生信息跟踪调查和用人单位对学生的反馈信息中，发现存在如下问题: (1) 有些学生不能迅速独立地承担工作；(2) 应聘化验室岗位工作时自信心不足；(3) 不能很好解决工作中出现的问题，缺乏将各种分析方法有机结合并加以应用的能力；(4) 对硅酸盐水泥厂没有整体了解,缺乏创建一个硅酸盐工厂化验室的信心和能力。

因此,我们把本课程纳入专业课程体系改革计划 ，重点放在实践环节的改革上。任课教师分组结伴，利用业余时间和学生实习时间，先后到水泥企业，深入系统地了解工厂进厂原料、产生工艺过程、质量控制点、控制项目、控制指标、控制方法、出厂产品检测项目等；了解中心化验室与车间控制室的作用与分工；了解水泥质量监控的全过程；熟悉工厂对毕业生的要求等。通过几年的调研和分析，理清了教学思路，明确了课程改革的目标和方向。首先，企业需要的是基础知识扎实，专业技能熟练，思维开阔，有一定综合分析、解决问题能力的人；其次，在强化基本操作技能的同时，将工厂实际分析检测的项目和方法，作为硅酸盐工业分析实验课程的基本内容，使学生得到有针对性的训练；再次，实验教学不能固守原有的传统教学内容和模式，应注重学生综合素质的提高，培养学生综合解决问题的能力和创新意识；真正实现学生知识和技能的传授与能力和素质的培养相互促进和统一，培养出合乎时代要求的有较强能力和适应科学技术发展的综合性人才。

2 分段实验教学模式

针对工厂需要和教学中存在的问题，提出了一种新的分段实验教学模式，即工厂实地参观—基础单项实验—开放性选择实验—综合分析实验—自拟方案实验—企业挂职顶岗实习。这种模式把课内实验与课外实验相结合，校内与校外实践相结合，体现了认知过程循序渐进的规律，改变“照方配药，只信课本，依赖教师”的被动学习方式。

2.1 工厂实地参观

工厂实地参观是分段实验教学模式的第一阶段。在本课程实验开始之前，先由任课教师介绍硅酸盐工厂的相关基本知识和基本情况，然后教师利用一天时间(不纳入课内学时)带领学生到附近水泥工厂实地参观，请技术人员给学生做报告，到车间、化验室、物理室去感受。要求学生了解硅酸盐水泥厂的历史和现状，工厂的工艺流程和生产状况，原料的种类及来源地、质量状况；了解生产质量控制点的设置、控制项目、控制方法及控制指标，合格率要求，相对的奖罚方法；了解中心化验室和控制室的运行模式、作用、分工；了解化验室的质量管理、技术管理模式及安全操作要求等。通过参观实习，帮助学生树立理论联系实际的观点，使学生学有目标，干有方向。同时在实习过程中，还要培养学生不怕困难，勇于实践，虚心向工人及工程技术人员学习的品质；培养踏实、严谨的工作作风，为将来的工作打下良好的基础。

2.2 基础单项实验

基础单项实验阶段的实验内容占总学时的70%。教学目标主要是使学生获得熟练的基本操作技能和掌握各项目的分析知识。教学设计这种基础单项验证实验包括酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定等，主要完成分析天平称量练习、移液管与容量瓶的配套使用、滴定操作等基本技能训练，并结合工厂分析控制项目选择实际样品进行单项测定练习。如可在学生学习完酸、碱标准溶液的配置与标定后，安排“水泥生料中碳酸钙滴定值的测定”；学习完EDTA标准溶液的配置与标定后，安排“石灰石中氧化钙、氧化镁钙的测定”或“水泥生料中氧化钙的快速测定”[1]。该阶段的基本教学要求是让学生掌握正确操作并独立完成整个实验过程。在此过程中，由学生自己配制标准溶液并标定,然后用标定的标准溶液测定实际样品；教师根据样品被测组分的含量判断学生对该方法的掌握程度和误差的大小。如此反复训练，可使学生的基本操作技能熟练化、标准化。教师对于实验预习、操作的正确性、实验态度、实验纪律等方面应严格把关。

2.3 开放性选择实验

硅酸盐分析实验原理简单易懂，仪器操作较易掌握。由于课内实验学时有限，我们将工厂实际检测的一些单项实验列为开放性选择实验，学生根据自己兴趣，利用业余时间到实验室预约做。要求本学期内每人至少完成一个实验课题，多则不限。实验室提供样品、试剂等，学生则应在预约日期前拿出具体分析测定方案。在开放性选择实验的安排上，教师只进行技术指导，解惑答疑，放手让学生独立操作，不重结果，只重过程。对于实验项目的选择，可以用不同的方法测定同一样品相同组分，也可以测定同一组分中的不同样品。我们还通过开放性选择实验，将课内与课外实验相结合。学生通过查阅文献资料，自行选择实验方案，在样品的制备、标准溶液的准备、干扰组分的掩蔽、待测组分的测定、结果计算的整个过程中，独立运用所学知识和实验技术解决实际问题，从而提高了分析问题和解决问题的能力。表1是一些开放性选择实验的例子[2-3]。

表1 开放性选择实验

2.4 综合分析实验

在实际工作中，学科的相互交叉和渗透给分析化学提出了越来越多、越来越复杂的新课题，单一的分析方法已远不能满足实际要求，必须将多种分析方法相结合进行综合分析。如水泥生料综合实验，学生将所学知识组合运用，完成硅酸盐样品的全分析，以培养学生独立思考、比较、综合、创造的能力。使学生意识到自己能够根据实验室的实际条件调整和改进实验方法，可以独立设计有创造性的实验方法，综合实验约占总学时的20%，水泥专业学生选做的是水泥熟料、生料等系统的分析；玻璃陶瓷专业学生选做的是铁矿石、矿渣、黏土、石灰石、萤石、石膏、长石、滑石等系统的分析；无机非金属材料专业学生选做的是硅质耐火材料、高铝耐火材料等系统的分析。主要测定项目为Na2O、K2O、SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、TiO2、MnO。因为是综合分析，学生需要全面考虑，如先做什么后做什么，各组分之间是否存在测定干扰，怎样有效地去除干扰。这些对学生把握全局、发现问题、解决问题的能力是很好的锻炼。学生可以通过对一种常见硅酸盐样品的全分析，感受到独立解决实际问题的喜悦；同时也能促使他们主动发掘更多的样品来验证自己的能力，满足求知中的好胜心。

2.5 自拟方案实验

在综合分析实验之后安排了自拟方案实验，占总学时的 10%。课内安排4学时，由学生根据所学理论及实践知识，自己选定一个分析对象，既可以选教材提供的题目，也可以选自己感兴趣的样品，利用业余时间查阅资料，与同学、教师讨论，选择方法，写出实验方案，经教师审查后(方案提前两周交教师审查)，自己配制所需试剂或标准滴定溶液(在此期间实验室业余时间对学生开放)。而后在规定的时间内独立完成实验，提交一份实验报告。对于分析方案设计考虑不周、做不出结果来的学生，应让他们分析问题，找出原因，写出总结报告。整个过程由学生独立完成，以激发学生的学习积极性;在实验过程中，提倡对不同实验条件进行对比，以便确定最佳实验方案(在一定的准确度要求的前提下，以简便、安全、经济为最佳方案)。表2是一些自拟实验的例子。

表2 一些自拟实验

2.6 企业挂职顶岗实习

为使学生真正能够掌握原理方法，并运用自如，必须将本课程与生产实习紧密结合起来。在生产实习过程中，可以给学生专门安排化验室的内容，让学生到化验室顶岗实习一段时间，真正了解硅酸盐工业分析在生产实际中的应用。通过顶岗实习训练，学生能够了解实验室的综合管理，并结合自己所学的知识为企业解决实际问题(如提出一些建设性意见，进行一些分析方法的改进，或有新难题发现待以后继续研究)。

3 结论

2006～2012年，学院设计的课堂教学跟踪问卷调查表明，实施分段实验教学模式后的教学效果如下：(1) 提高了学生的基本操作技能。操作的正确性会影响测定结果的准确性，而操作的熟练与否又会影响实验速度，这些因素能使学生从主观上要求自己熟练掌握基本操作技能，所以效果明显，全部学生基本操作技术达标，优良率达 80%以上。(2) 端正了学生的学习态度。这种方法使学生感到自己是在完成一项工作,编造数据、抄袭实验报告等不良现象日趋减少。(3) 培养了学生综合能力。这种教学过程，锻炼了学生查阅资料的能力、根据样品制订实验方案的能力、解决实验过程中出现问题的能力、综合思考的能力以及对数据进行处理并对结果可靠程度进行判断的能力。更为重要的是教风、学风相互促进，学生整体素质与综合能力均有所提高。(4) 增加了毕业生的就业竞争能力。总之，分段式的教学模式对训练学生的动手操作能力、综合运用知识能力、创新能力、就业竞争力起到了很好作用。

参 考 文 献

[1] 徐伏秋，张秋芬.硅酸盐工业分析实验.北京：化学工业出版社，2009

[2] 李明豫，丁卫东.水泥企业化验室工作手册.徐州:中国矿业大学出版社，2002

[3] 建筑材料科学研究院.玻璃陶瓷化学成分分析.北京:中国建筑工业出版社，1985