天津大学化学化工实验教学中心

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实验教学

1. 实验教学理念与改革思路

实验教学是高等工程教育的重要组成部分，在培养化学化工类和其他工程类人才方面具有关键作用。以人为本，以学生为主体，激发学生的学习兴趣，强调师生互动和学生自学；在自主式的学习过程中培养学生的科学思维和方法，以及勇于创新品德和团队协作精神。这是我校对实践教学的定位、制定有关实践教学规划与政策时的原则，也是我中心的实验教学理念。中心建立以后，既作为我校面向 21 世纪课程内容与课程体系改革的重要组成部分，同时也是我校实验教学管理体制与实验教学改革重要举措之一，我们结合国家工科化学基地课程体系改革的总体规划，进行了实验教学体系的改革工作。

在改革与建设过程中，中心首先确立了以培养具有创新精神和较强实践能力的高素质人才为根本宗旨，逐步认识并树立起以学生为本，知识、能力、素质协调发展的新实验教育理念和以能力培养为核心的实验教学观念。在充分考虑到我校以工为主和理工结合的学科特点的同时，提出了面向工科化类和非化类专业的新实验课程体系，因材施教，取得了良好的教学效果。

在工科化类（化工、材料、药学、应化、食品、环境和医学等）专业实验课程体系与实验教学内容的改革中，牢牢把握化学系列理论课程在化类人才培养中的基础地位和支撑作用的同时，强化实践能力、创新思维与意识的培养：拓宽基础，淡化二级学科界限，突破原四大基础化学实验课程及化工多门实验单独设课的课程体系，按照“制备—性能测试与表征—工程实践与应用”为主线，实行“两阶段、三层次”的实验教学模式。在化学实验基础教育阶段（即第一阶段），以基本制备和基本性能测试与表征为主，在此基础上开设初级综合性实验和设计性实验。第二阶段为培养学生的科学研究能力和工程实践能力阶段，设计了若干个开放性研究型实验和工程实践方面的综合型实验。

我校是一所以工为主的多学科综合性大学，历来重视不同学科的渗透交叉和相互促进。为此，中心为工科非化类（应用物理、土木、水电、船舶与海洋、港口与海岸、热能、建工、材料成型、过控和光电子等专业）学生开设了“大学化学实验”课程。学生通过对大学化学基本规律、基本原理和基本实验的学习与训练，加深了以化学观点理解工程问题中有关物质变化的规律，审视社会关注的热点问题。培养了学生把化学理论、方法与工程技术观点结合起来考虑问题的实践能力和创新能力，提高了学生的科学素质。

2. 实验教学体系与内容

实验教学体系建设

中心提出的 “两阶段、三层次”的实验教学模式经过五年运行，取得了良好的教学效果。在教学实践中我们逐渐认识到，树立以学生为主体、教师为主导的教学理念是现阶段的实验教学改革之本。在此基础上，确立了以培养实践能力作为实验教学的主线：其中包括（ 1 ）在基础化学实验中培养一定的基础研究能力；（ 2 ）在工程化学基础实验中培养较强的工程实践能力。针对不同专业学生，分阶段、分模块、分层次安排实验教学。

第一阶段培养基本的实践能力

模块一（基本能力培养模块），适用于一、二年级；学习方式：自主学习与教师辅导相结合。包括三个层次实验：

层次 1 基础实验（含无机、有机制备和绿色化学反应，定性定量测定，基本物化参数测定等实验）

层次 2 初级综合性实验（含制备—表征与测试—应用实验）

层次 3 设计性实验（以开放形式完成元素性质测定；常用化合物制备表征与测定实验）

第二阶段培养研究能力与工程实践能力

模块二（研究能力培养模块），适用于二（下）、三（上）年级；学习方式：合作学习与研究学习相结合。以开放形式，独立完成综合型（带有研究性质）实验，包括文献资料查阅，在教师辅导下制订试验方案；实施方案；总结（写实验报告或小论文）；口头报告会。

模块三（工程实践能力培养模块），适用于三年级；学习方式：自主学习、合作学习与研究学习相结合。这一阶段以突出实验设计方法、设计思路、先进实验手段的合理运用等教学内容为主体，充分发挥学生的主观能动性，因材施教，在实验教学过程中培养学生的实验技能、科学研究能力、团队精神、管理能力和可持续发展的意识；引导学生利用化工过程技术与设备、试验方法学、现代测控原理、环境等理论知识，分析和设计化工过程单元操作的实验并独立完成，进而全面提升学生的创新能力。同时还强调学生的过程开发能力和工程设计能力，在实验过程中充分体现了系统工程、技术经济等知识内容。本模块的实验分为四个层次：

层次 1 化工过程基本试验

层次 2 化工设计型、研究型实验与化工新技术实验

层次 3 单元操作组合及流程型实验

模块四（计算机仿真实习模块，贯穿于模块一、二、三中），适用于一、二、三年级；学习方式：自主学习、合作学习与研究学习相结合。在这一阶段中，作为对常规实验教学的重要补充，采用计算机模拟、仿真技术改造化学化工传统课程内容，对培养学生分析实际问题、提高解决化学化工生产问题的能力，起到了十分显著的效果。

3. 实验教学方法与手段

中心十分注重发挥学生在教学活动中的主体作用，注重采用自学的教学形式，培养创新能力，改革考核方法，有效地使用现代教育技术。例如，学生以选修课形式，到开放实验室做综合型实验，做完一个实验（约 30 学时以上）记 1 个学分，最多可以得到 4 个学分。学生还可以自带课题到开放实验室搞小研究或小发明，如“家乡水分析”、“天财杯竞赛”等。不仅体现了学生的主体作用，而且有利于培养学生解决较复杂问题的能力、创造发明的兴趣，以及独立工作的能力。在教学方法上，中心继承和发展了课堂演示实验教学这一传统的教学方法和手段，但在内容上进行了完善，删减了原无机化学实验中部分验证性实验，将其补充到课堂演示中去，既丰富了传统做法，又节约了实验学时，为开出综合性和设计性实验提供了课时保证。在教学中，随着中心硬件条件的改善，在实验教学中一些大型仪器如气相色谱、高压液相色谱、 X －射线衍射仪、热重分析仪、色质联用等，学生使用率明显提高。特别是在综合实验中，学生可以亲自操作，为学生以后开展科研工作打下了基础。

中心注重适时分析和讨论，加强师生互动环节：部分实验做完后，组织学生对实验结果、内容、方法及相关内容进行现场讨论，给学生更多的发言权，鼓励学生大胆发表意见，指导教师适当提问，引导学生积极思考，以培养学生对实验结果的分析能力，同时对实验背景知识及相关领域内的发展作进一步了解。对不能进行现场讨论的实验，则要求学生在写实验报告时，重点放在实验的分析讨论上，要求学生从多方面（如从理论上对实验所得的结果进行分析和解释、分析误差的大小和原因及如何提高测量精度、本实验结果在生产实践中的意义、由实验结果提出进一步的研究方向或对实验方法及装置提出改进建议等）来探讨。

完善计算机辅助教学：利用 CAI 课件进行课堂教学，节约了书写、画图的时间，有利于把精力集中在讲活、讲深、讲透所涉及的基本概念、基本原理和基本技能。同时，也便于结合教师的科研情况，从工程角度讲思路、讲观点、讲方法，以培养学生分析和解决工程实际问题的能力。中心还注意利用工程化学基础实验仿真软件来强化学习效果。中心开发的仿真实验软件（网络版软件），包括实验原理、操作和数据测定、数据处理及思考题四大部分内容，将理论授课和上机操作有机的结合在一起。

考核制度的改革：我们重点考核学生的口头表达能力和实际操作能力，评判学生的综合归纳能力和分析类比能力；在期末考试中，以设计实验作为主要考核内容，全面考核学生的实验基础和创新能力。为了配合考核的改革，还制定了详细的实验操作、报告评分标准和期末考核试题库。另外，还在考评方式上也进行了改革尝试。考试既包括课堂试题，也以实验中写出的小论文作为考试的补充形式。

4. 实验教学效果与成果

建立的基础实验教学新体系已在天津大学本科实验教学过程中实施了 5 届，培养了学生的实验技能、研究能力、创新能力和合作精神，学生普遍反映良好。每年，还在天津大学的继续教育化工类学生中进行了应用，亦得到了良好的评价。

教学获奖33项，其中省部级以上教学奖励20项。

1)2005年获宝钢教育基金优秀教师奖1人；
2)2005年物理化学被评为国家级精品课程；
3)2006年获霍英东教育基金会高等院校青年教师奖
（教学类三等）1人；
4)2006年，周亚平获第二届天津市高等学校教学名师奖;
5)2006年有机化学被评为国家级精品课程；
6)2007年《绿色工程》获第十届石油与化学工业优秀教材
二等奖
7)2007年中心主任田宜灵教授获第三届天津市高等学校教学
名师奖。
8)2007年中心副主任张金利教授获天津市教学名师奖。
9)2007年中心主任田宜灵教授获宝钢优秀教师特等奖。
10)2007年天津大学工科基础课程教学团队获“天津市优秀
   教学团队”称号。
11)2008年天津大学工科基础课程教学团队获“国家教学团
   队”称号。
12)2008年物理化学被评为国家级精品课程；
13)2009 年田宜灵 Wynn J.L(美籍) 李松林杨秋华等，工
   科化学基础课双语教学模式的探索与实践，获第六届高
   等教育天津市级教学成果二等奖。
14)2009年高鸿宾齐欣张文勤余志芳，教学传统之积
   淀、精品课程之凝练、教学改革之升华──《有机化
   学》（教材），获第六届高等教育天津市级教学成果一
   等奖。
15)2009年贾绍义张金利等，三层次多类别《化工原理及
   实验》课程体系的构建与实施，第六届高等教育天津市
   级教学成果二等奖。
16)2009年中心主任田宜灵获第五届全国高校教学名师奖。
17)2010年，化工专业实践教学团队获“国家教学团队”称
   号。
18)2010年，工科化学基础课程教学团队，获天津市“工人
   先锋号”先进集体。
19)2010年，化学化工实验教学示范中心获天津市女职工建
   功立业示范岗。
20)2011年王正烈<化学化工文献检索与利用>(第二版)获
   2010年中国石油和化学工业优秀出版物奖(教材奖)二等奖
21)2011年3月，化学化工实验教学示范中心获“全国五一巾
   帼标兵岗”称号。