浅析精益思想在无机及分析化学实验教学中的应用

覃利琴，陈　渊，王荣芳，陶萍芳

(玉林师范学院化学与材料学院，广西　玉林　537000)



浅析精益思想在无机及分析化学实验教学中的应用

覃利琴，陈渊，王荣芳，陶萍芳

(玉林师范学院化学与材料学院，广西玉林537000)

从无机及分析化学实验教学中存在的浪费现象入手，导入现代精益管理理念，提出通过优化课程内容及更新教学方法来减少时间浪费；通过调整项目及使用新技术来减少物料浪费；通过推广绿色化学来提升经济效益；通过规范实验操作来确保安全高效；通过培养良好意识来巩固精益氛围，实现可持续教学。

精益管理;无机及分析化学；实验教学

20世纪90年代以来，日本丰田汽车公司的精益生产方式逐渐为人熟知，被公认为适用于现代制造业的标准化生产模式。随之，“精益生产”理论发展为“精益管理”理论，其主张以尽少的资源投入，包括人力、土地、设备、资金、材料、技术、信息、时间和空间等要素，实现价值最大化。近年来，这一思想由制造企业扩展到各类组织，取得了显著的社会经济效益。

笔者认为，“精”就是投入要少而精，避免多余的人力、物力等；“益”就是革新方法，产出要有益有效，具有经济性和实用性。在高校实验教学中，还存在着一些无效劳动和浪费现象，需用精益思想来管理。笔者结合无机及分析化学实验教学经历，探究其应用。

1　实验教学的现状和问题

参照精益管理理论，无机及分析化学实验教学存在着人力、时间、物料、方法、环境等方面的浪费现象。

1.1人员素质方面存在不足

1.1.1学生素质不够高

在很多高校，无机及分析化学实验课是大一新生的必修课。在高考体制下，部分学生还停留在高中应试阶段。一方面，有的学生认为读书只需考取高分就行了，而实验课只是理论课的附属，因而未重视；另一方面，有的学生缺乏严谨的科研精神，认为“差不多”就行。如一些学生不清楚哪些数据需重点标注，个别甚至为了获取好成绩，先用铅笔记录，发现偏差大后篡改，这种造假行为是科研不容许的。

1.1.2实验操作不规范

目前中学化学教学重理论灌输轻实验教学，学生只是看老师操作，把实验现象和实验结果记牢就足以应付考试，造成动手能力差。进入大学后，教材中虽有实验操作描述，但缺乏详细的步骤分解及图解说明，学生无所下手。即便老师在台上作了演示，也仅有前排学生能够看清，造成部分学生操作不规范。如一些学生使用滴管、天平不规范；有的把实验操作当游戏，存在药品滥用、药匙混用、仪器乱扔等现象，这轻则浪费了物料，污染了环境，导致实验失败，重则发生火灾、爆炸，造成严重后果。

1.2时间上存在浪费，教学效率不够高

1.2.1教学内容重复，实验实用性不强

在部分高校，原来无机化学实验和分析化学实验是彼此独立的，两门课程各安排实验，没能有机整合起来。如之前无机化学实验中有酸碱滴定分析实验，而在分析化学实验中亦有类似安排。实验雷同既浪费了教学时间，又降低了学生兴趣。同时，由于综合性、设计性、实用性的实验偏少，导致化学学科前沿动态或与生活相关的应用没能融入教学，学生积极性不高。

1.2.2教学方法陈旧、手段单一

在以往实验课堂上，教师先讲解原理及步骤，并做示范操作，然后学生依葫芦画瓢完成项目，对操作是否规范关注少。由于教师注重灌输知识，强调实验结果，而忽略与学生的互动，教学效果不理想。

1.3物料上存在浪费，资源使用率低

无机及分析化学实验需要的各类易耗标准玻璃仪器品种较多、价格昂贵，如滴定管、磨口烧瓶、碘量瓶等。由于部分学生操作不规范，导致仪器破损，加上未能及时对仪器进行收集使用，使弃物不断累积。如电导率仪等精密仪器，若不按规程操作，易使电表指针变弯而不能使用，造成设备资源浪费。

1.4环保方面投入少，环境压力大

无机及分析化学实验涉及面广，所需试剂品种多，药品消耗大，且部分试剂毒性大。例如部分实验室没有废液处理的专用下水管道及相应设备，只做酸碱中和等简单处理就排出了，由于废液具有成分多组成复杂、不稳定、间断排放、高危害的特点，对水质及自然环境造成严重污染[1]。

2　开展精益改善，提升教学质量

2.1对课程进行整合，提高单位时间效能

2.1.1优化课程，减少累赘，增加实用性

为了克服教学内容老化、教材滞后的状况，我们采取了“一删二留三改四创新”的方法，对实验内容进行优化。一是删除部分陈旧、重复内容；二是保留一些具有代表性的实验，如元素化学实验中可选有助培养学生规范操作的内容；三是改进一般实验，把那些具有一定综合知识，但实验方法滞后的实验融入综合性实验；四是创新综合性、设计性实验，同时引进与现代科研成果有关的实验，以及安排富有生活气息的内容，如把“西红柿中维生素C的测定”、“腌制品中亚硝酸盐的测定”等纳入教学，提高课程趣味性。

2.1.2革新教学手段，提高教学效率

一是在总体教学模式上，采取(预习+观看多媒体课件+网络虚拟实验操作)→(课堂提问+总结性讲授)→(实验探究)→(分析+归纳+启发式讲解)的模式[2]，突出多媒体、网络平台的运用。二是在教学方式上，可以尝试教学角色的改变，教师不再是满堂灌，而是作为实验课的组织者和指导者，在教学中与学生形成一种平等合作关系，调动了学生主动性。三是通过参观化工厂生产基地等形式来激发学习兴趣。

2.2调整实验项目，应用新技术，减少物料浪费

2.2.1开展串联试验，对实验项目次序进行调整

一是将单个独立实脸进行关联或组合，实现化学试剂效用的最大化。二是压缩性质实验。性质实验作为一种验证性实验，操作技能要求不高但成本较高，浪费资源的同时，后续处理也麻烦。应尽量选择污染小、成本低的项目。三是规划好教学计划，合理安排实验项目次序，使前一个项目的反应产物转化成之后项目的反应物，以综合利用，减少中间环节的物料排放。如 “硫酸亚铁铵的制备”，用废铁屑为原料制备出硫酸亚铁和硫酸亚铁铵，将得到的产物，用于“铁的比色测定”实验中，用分光光度法测定自己制得的硫酸亚铁铵产品中 铁(Ⅲ)的含量。这样不仅第一个实验减少了废物处理，而且第二个实验又节约试剂，同时也使学生对不同性质的两个实验有了系统性的认识[3]。

2.2.2大力推行微型实验

微型化学实验具有实验现象明显、反应时间短、成本费用低、环境污染少、安全系数高等优势，成为节约型无机及分析化学实验教学改革的必由之路。在教学中，我们做了改进：一是推广使用微型化教学仪器。可尝试用眼药水瓶、医用点滴管和针头研制出了微型滴定装置，同样也具有消耗实验试剂少，操作简便快速、测定误差小等特点[4]。二是开展微量教学仪器与常量教学仪器对比试验，向学生灌输微量化、简洁化的思路。

2.2.3应用微波技术

微波作为一种新技术,具备反应条件温和、使用便捷、产率高、反应选择性高、产品易纯化、用量少、低碳环保等特质。如硫代硫酸钠的制备实验，采用微波合成法，原料用量大幅降低，反应时间从2小时降到数分钟。为此，应大力推广这种能快速加热、杀菌、脱水、脱气的实用技术，实现实验教学的省时、环保。

2.3推广绿色化学，提升经济效益

2.3.1对实验项目进行绿色化改造

在教学实践中，有的实验殊途同归，其中不乏实验现象明显、操作简便的项目，这些实验可互相替代。因此，在保证学生基本技能训练的前提下，应选择低毒、污染少、成本低的项目，删除毒性大、风险高和三废处理困难的项目。

2.3.2科学合理使用各种试剂

一是注重减量。在保证结果的前提下，将剂量减少，够用就行。尤其将一些价格昂贵的试剂，在实验准备过程中配制成溶度较稀的溶液。如在生理盐水氯化钠含量的测定实验中，将AgNO3的浓度配制0.05 mol/L。二是注意降成本。如在甲醇、乙醇和丙酮都能作溶剂的情况下，由于甲醇毒性大、丙酮价格高，应优先使用乙醇。在日常教学中应教育学生维护好实验仪器，以减少仪器损耗，对于用过而该遗弃的试剂瓶 (如装有机溶剂、液体酸的试剂瓶)应该重新洗净并干燥后直接替代部分标准具塞试剂瓶、容量瓶进行使用，这样一来就大大地减少了标准具塞试剂瓶、容量瓶的购置,也节约了开支[5]。

2.3.3重视废物的回收处理

无机及分析化学实验产生废气、废液、废渣，要求我们教导学生对“三废”进行分类回收、处理。一是在制备和提纯实验中，引导学生将产品回收到指定的容器中，有的药品可循环利用。二是将废液先存放于相应的废液桶，再加以分类处理。三是给学生布置任务，对常见的酸碱、含铬、银化合物、或重金属化合物的废液设计分离、处理方案，并指导实施。如废液中含有酸、碱，用酸碱中和反应进行处理。四是注重资源的回收与利用。如将氯化银沉淀回收处理成更贵的单质金属银；又如利用所学知识从医院的废定影液中回收银，学有所用，变废为宝[6]，体现了精益管理的“增益性”，提高学生的热情。

2.4规范实验操作，确保安全高效

首先，在课前，我们整理出无机及分析化学实验中最基础的操作内容，包括仪器洗涤、试管操作、电光分析天平的使用等内容，制成课件动画及教学视频。其优点是教师手部的细小动作都能看得清楚，便于学生反复观看，直至掌握正确的操作，从而节约大量的课堂讲解时间。

其次，在课堂上，教师先作动态演示，对课堂上学生的错误操作进行纠偏。尤其是把学生反复出现的错误记录下来，让学生挑错，并叫答对的学生作正确演示，两者对比，加深印象。

再次，树立安全意识，克服任性。叮嘱学生“安全责任重于泰山”，杜绝实验中的随心所欲。一方面，对学生的操作行为严格把关。另一方面，引入目视管理，设置必要的安全流程图、醒目文字、图形符号、标志线、信号灯等，从而起到警示、禁止、提示、引导等作用。如在实验室中用红色表示危险、禁止，用黄色表示警示，用绿色表示温馨提示等，力求消除各种安全隐患和浪费。

2.5树立正确意识，培养良好素养，巩固精益氛围

2.5.1树立环保节约意识，践行绿色化学理念

在教学中，努力将节约开支、节能、节水、节材意识贯穿于实验的全过程：一是节约用水，遵循“少量多次，一水多用”的原则；二是节约试剂，能少用的绝不多余，能便宜的绝不用贵的，能回收的绝不丢弃；三是用无毒试剂替代有毒的，用毒性小替代毒性大的；四是遵循循环使用原则，充分利用学生的产品；五是让学生联系生活，参与绿色实验设计，让他们体会到绿色化学就在身边。

2.5.2引入5S管理，养成良好习惯

针对目前教学实验中的脏乱差行为，引入5S管理，加强实验的现场管理。5S即整理(SEIRI)、整顿(SEITON)、清扫(SEISO)、清洁(SEIKETSU)、素养(SHITSUKE)。应教导学生在实验中保持肃静，桌面整洁，废弃物不能乱丢乱倒，实验结束时仪器应尽快复位等等，并将这些纳入平时成绩考核，以培养学生良好的实验习惯。

2.5.3注重引导，树立正确的科研态度

在无机及分析化学实验课上，教师要引导学生树立科研工作者应有的求实态度和严谨作风。如发现学生篡改实验记录的，要求其返工，并予以扣分，督促其形成良好的科研素养。

3　结　论

在建设节约型社会，发展循环经济的背景下，精益管理无边界，持续改善无止境。我们应将精益思想贯穿于无机及分析化学实验教学中，不断优化课程、革新手段、提高素养，做到在减少浪费的同时提高效率、增加效益，力求实现教学的可持续发展。

[1]陈艳美,董巧红.无机及分析化学实验废液的无害化处理与建议[J].吉林工商学院学报,2010,26(3):121-122.

[2]王丽红,朱团.无机及分析化学实验教学改革的研究[J].科技创新报,2012(15):158.

[3]马红霞,王一菲,程琼,等.无机及分析化学实验绿色化的改革实践[J].教育改革,2011(10):15-16.

[4]赵桦萍,白丽明,赵立杰,等.无机及分析化学实验微型化的尝试[J].化工时刊,2011(2):55-56.

[5]马卫兴,刘英红,沙鸥,等.节约型无机及分析化学实验教学改革的思路[J].甘肃科技,2010,26(10):168-169.

[6]俞小勇.在化学实验中培养大一学生初步的科研素养[J].宁波工程学院学报,2010,22(4):106-108.

Discussion on Lean Concepts in Inorganic and Analytic Chemistry Experiment Teaching

QIN Li-qin,CHEN Yuan,WANG Rong-fang,TAO Ping-fang

(Institute of Chemistry and Materials,Yulin Normal University,Guangxi Yulin 537000,China)

According to the wastefulness action of Inorganic and Analytical Chemistry courses and modernism Lean Management theory,it was advance advised that the waste time was decreased via optimizing the course contents and renewing teaching methods,the waste materiel was decreased via adjusting experimental project,using micro-scale experiment and new technique,the economic benefits were increased by popularizing green chemistry and debasing pollution costs,the safety and efficiency were insured by criterion experiment operation,the Lean Management atmosphere were consolidated by cultivating good consciousness and attainments,which enhanced the effect of experiment teaching.

Lean Management；Inorganic and Analytic Chemistry;experiment teaching

覃利琴(1981-)，女，研究生(硕士)，实验师，从事无机及分析化学实验教学与管理。

O0632

A

1001-9677(2016)04-0207-03