具有区域特色的实验教学改革探索

付丽华 徐传辉 童张法

【摘 要】文章以一项具有广西特色的综合性、设计性的实验项目开发为研究对象，以广西地区特色资源为基本原料，开发出相应的中间产品到终极产品的完整的工艺流程，对学生开展系统性的科研训练，以能力培养为核心，将教师科研和本科生专业实验教学相结合，探索一种培养基础宽厚、思路开阔、动手能力强、具有区域特色的复合型、创新型专业人才的实验教学模式。

【关键词】特色实验；区域特色；复合；创新；专业人才

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）05-0076-03

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确提出要“促进高校办出特色”“引导高校合理定位，克服同质化倾向，形成各自的办学理念和风格，在不同层次、不同领域办出特色，争创一流”“不断优化高等教育结构；优化学科专业、类型、层次结构，促进多学科交叉和融合；重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模”[1]，为高校的发展指明了方向。高校的实验教学承担着高校人才应用型创新能力培育的重要任务[2-3]，特色实验项目的建立对提高学生自主学习能力及培养学生的创新能力有着积极的促进作用，对提高实验教学质量起着重要的作用，能引导我们对实验教学理念进行再思考，对实验教学目标导向进行再定位。在教学过程中，把实验教学的基本单元做实、做细，丰富特色实验项目的实质内涵，可以激发学生做实验的积极性、主动性，进一步引领实验项目的发展方向。高校如何打造特色实验项目，服务于应用型创新人才培养体系，促进高校又好又快发展是目前的热门课题[4]。

本文以广西大学化学化工学院化学工程与工艺的专业特色实验“聚丙烯酸/阴离子型钙基膨润土功能材料的制备及其性能测试”为例，探索特色实验教学与培养具有区域特色的复合型、创新型专业人才的关系。

1 实验内容设计具有广西区域特色，有利于培养区域特色人才

“聚丙烯酸/阴离子型钙基膨润土功能材料的制备及其性能测试”是一项综合性、设计性的专业实验，以广西丰富的非金属矿产资源（膨润土）为原料，利用课题组的专利技术制备阴离子型钙基膨润土，将石油化工产品丙烯酸等单体通过溶液插层聚合法原位合成聚丙烯酸/阴离子型钙基膨润土预聚体，再通过溶液浇铸法成型制备出复合材料，对复合材料进行各种性能测试，并探讨其应用前景。

通过上述实验内容的描述可知，这项实验在内容设计上具有鲜明的区域特色。

（1）实验内容符合广西“十二五”规划的要求，为广西的石化深加工培养人才，促进广西经济发展。根据《广西沿海石油化工产业中长期发展规划》，广西将在10～20年内，初步建成国际化大型石油化工基地。而在“广西壮族自治区国民经济和社会发展第十二个五年规划”中提出，对于石化产业，按照炼化一体化要求，重点发展乙烯、丙烯、芳烃等石化产品，建设全国重要的石化基地。本特色实验采用的原料丙烯酸是石化加工所得的重要化工产品之一。实验制备出的聚丙烯酸/阴离子型钙基膨润土复合材料是石化资源的深度加工产品，符合“十二五”规划的要求。

在石油化工生产加工过程中，基本有机化工生产过程（石油炼制）能给原料资源增加40%～120%的经济收益，通过有机化工生产过程后得到的醇、醛、酮、酸、酯等基本化工原料能给原料资源增加280%～330%的经济收益，通过进一步的高分子化工生产过程合成材料后，能给原料资源增加930%～1 460%的经济收益。可见，石化资源的深度加工将带来可观的经济收益。

（2）开发高科技含量与高附加价值的膨润土新产品，培养膨润土领域的人才。我国是膨润土生产大国，居世界第二位，广西又是中国膨润土主要产地之一。膨润土是我国重点发展的非金属矿用品。关于膨润土的深入研究在国内乃至世界范围内开展的时间不长，水平上的差距不大。对于膨润土的研究及利用是一个复杂的课题，其产品的多样性决定了其研究领域非常宽广。在国内，广东和福建两省在膨润土个别领域的研究居于前列。然而与发达国家相比，我国膨润土资源利用水平低，使用范围窄，产品开发的多样化和系列化程度不够。目前，对膨润土的使用主要是出口原料和初级产品，这样不仅耗费了大量的资源，而且所造创价值又十分有限。这可能与我国关于膨润土的开发应用等技术在实验教学方面刚刚起步有关。虽然掌握了一定的开发膨润土的技术，但是缺乏将这些前沿的技术落实到生产中的人才。因此，必须大力提升膨润土的开发技术水平，培养这方面的专业人才，加快变资源优势为区域经济优势的步伐。

本实验针对广西实际情况，结合广西石化资源和地方矿产资源特色，以膨润土为原料，制备出种类丰富的膨润土产品，可开发为中间体作为催化剂，作为药物缓释剂，作为吸附材料、脫水脱色材料、“三废”治理材料，还可生产很多最终产品如复合材料等，且所采用的膨润土改性工艺相对而言不会带来“三废”问题，属绿色化工产品，能耗小。通过该实验的开设，可以培养出符合广西石化及非金属矿产业经济发展的复合型人才，能够促进广西经济及科技的共同发展，附加低产值商品以高科技含量，推动广西地方资源的深层次开发利用。

2 实验内容涉及的技术具有绿色、环保、新颖的特色，有利于培养学生的环保意识

目前，国际、国内大多数关于无机膨润土/有机化合物的复合材料的合成路线如下。

膨润土与昂贵的阳离型表面活性剂配成低浓度的溶液，在强外力的作用下进行阳离子交换制备有机膨润土，将疏油性的膨润土改性为亲油性，随后往有机膨润土中引入目标有机化合物进一步制备复合材料。这种方法的动力来源于膨润土层间阳离子的可交换性，所以膨润土有机化程度不高，从技术上来讲较困难。因离子交换是可逆的，一般需要很强的外力作用，所以对设备要求高，能耗高，作用溶剂多，且存在污染。

本实验先制备阴离子膨润土，再利用酸碱中和反应的原理往膨润土层间引入有机化合物使膨润土有机化，再进一步制备复合材料。本实验采用的阴离子型钙基膨润土制备过程中所用设备要求低、能耗小，仅用到少量水，无污染，是绿色产品。此外，有机化的动力为酸碱中和反应，动力强，是不可逆的，所以有机化程度高。

3 特色实验是综合性、设计性的实验，有利于培养复合型人才和扩大学生的就业面

实验的综合性、设计性主要体现在以下几个方面：①本实验以无机膨润土和石油化工产品为原料；②本实验涉及无机材料加工与高分子材料的合成及成型；③本实验是天然材料与合成材料的反应；④本实验涉及复合材料、功能材料的制备方法；⑤本实验涉及产品性能的测试；⑥本实验使学生全面了解从原料到中間品，到最终产品的全过程；⑦实验过程中，教师仅提供大体思路，具体的实验方案要学生自己设计，比如在实验过程中，因合成的功能材料是近年来开发的一类新型功能高分子复合材料，其应用范围广泛，可用作胶黏剂、塑料基料、吸水材料等。当用作吸水材料时，它具有自身数十倍乃至数千倍的吸水能力和高保水性能，可广泛用于农业、林业、园艺、医药、生理卫生、石油、化学化工、日用品、环境保护、美容、化妆、建材、生化技术、食品、人工智能材料等方面。学生在实验过程中可以根据自己的兴趣选择功能材料的不同应用，则其测试的功能材料的性能也不一样。

与传统的以教师为主体的填鸭式、灌输式[5]实验教学方式不同，这种研究性和探究式实验教学模式既能提高学生的研究兴趣，又能促使学生在探索过程中查阅相关文献资料，掌握基础理论知识，并学会运用理论知识去分析实验现象和结果，使学生接受到系统性的科研训练，从而扩大了学生的知识面，提高了学生的动手能力和创新能力，同时提升了学生的就业竞争力。

4 特色实验有利于培养创新型人才

本实验把教师科研项目转变为本科实验，使学生接触到学术研究的前沿，开阔视野，激发创新思维，有利于培养创新型人才。并以此作为启动基点，形成一个平台，带动许多实验项目群（如作为催化剂及药物缓释剂的中间体、吸附材料、绿色材料、复合材料等）的后续发展，使教学紧贴科研及产业发展，形成优势特色，并最终建设成为精品课程。

通过创新性实验，很好地培养了学生的创新思维、创新能力、交流协作能力、实践能力，也取得了不少成果。在实验过程中，学生需要自学很多内容，扩宽了知识面，增强了动手能力和团队合作精神，增加了学生在未来工作岗位上的竞争力和科研中的研究能力。

5 结语

培养具有创新精神和实践能力的优秀专业人才是高等院校的使命，实验教学是高校教学重要的组成部分。广西大学化学化工学院化工工艺教研室进行的实验教学改革，探索出的特色教学方法，对培养具有广西区域特色的复合型、创新型专业人才有着较大的推动作用。

参 考 文 献

[1]教育部.国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）[Z].2010.

[2]元泽怀.开放式设计性综合实验课程教学的改革与实践[J].实验室研究与探索，2009，28（11）：120-122.

[3]刘拓，屈波.以实验教学示范中心建设带动人才培养体系创新[J].中国大学教学，2008（11）：82-84.

[4]朱宗强，曾鸿鹄，朱义年.打造地方特色实验项目推动应用型创新能力培养[J].当代教育理论与实践，2012

（11）：158-160.

[5]王士芬，施鼎方，唐贤春.建立精品实验项目，丰富实验教学形式[J].实验技术与管理，2008（6）：146-148.

[责任编辑：钟声贤]