实验教学过程中大学生自主学习能力的培养
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作者:李瑞丽 孟祥海 徐春明 高金森 周亚松
摘要：文章针对实验教学过程中如何培养大学生的自主学习能力进行了探讨。根据《石油加工工程实验》的特点论述了实验预习报告的撰写、实验室仪器设备的认知、动手操作前的讨论、实验原始记录以及实验数据的处理与分析讨论等环节对大学生自主学习习惯和能力培养的重要性。特别强调了实验对大学生综合能力培养的重要性。
关键词：实验教学;自主学习;石油加工工程
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）11-0377-02
在高等学校教育教学中，必须重视学生创新思维能力和开放性思维能力的培养，需要通过各门课程作为载体对学生进行坚持不懈的训练和培养。高校实验教学是“学中做”“做中学”的过程，整个过程必须认真、正确、细致和尊重客观事实，能有效地培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的科学作风，因此实验教学在育人方面有着独特的作用。本文以《石油加工工程实验》课程为例，针对实验环节如何培养学生的自学能力进行了探讨。
一、石油加工工程实验的特点
1.专业性很强。石油加工工程实验主要是油品性质实验，是以原油评价为核心进行油品性质综合分析，然后进行原油加工方案的确定。该课程主要是针对化学工程与工艺专业以及能源化工的本科生开设的实验课，是在具备一定原油以及石油产品基础知识的前提下进行的实验。因此，该课程的开设需要教师具有很强的专业知识。
2.标准化程度很高。与以往的实验课程不同，油品性质测试的实验方法大多数是具有国家标准的[1]，因此实验操作时必须严格按照国家标准方法规定的步骤来完成。因此油品性质实验在学生做实验时更要求培养学生严谨细心的实验作风。
3.实用性强。石油加工工程实验学生自己动手操作的项目主要是油品性质的测定。如实沸点蒸馏实验、油品的密度测定、粘度测定、馏程测定、凝点测定、酸度测定、苯胺点测定、折光率测定、残炭测定、铜片腐蚀实验以及四组分测定等。油品性质实验是用来检测汽油、煤油和柴油等石油产品质量规格指标的，以此判断这些产品是否质量合格，因此实验结果直接影响石油产品的实际应用。[3]
二、实验教学方法
鉴于以上特点，在实验教学过程中，每个环节都有严格细致的要求，主要体现在以下几个方面。
1.撰写预习报告。对于每门实验课学生都必须撰写预习报告，这是实验教学必需的一个教学环节，石油加工工程实验是综合性实验，与以往的单一性实验不同，学生进行实验操作时，同一组里不同的同学同一时间段内做的是不同的实验，具体哪位同学做什么项目可能进实验室后才能确定，因此对同一组的同学来说，就要同时掌握所有的实验内容和实验步骤方可进行操作。因此预习报告的内容必须是本实验课程的所有内容，这就要求学生进实验室之前对要完成的实验内容有个全面的了解。
2.实验室仪器熟悉过程。通常实验教学是学生进实验室，教师简单讲解实验过程和实验步骤，然后学生进行实验操作。对实验室仪器的熟悉过程也是学生现场自学的过程，学生在实验室里针对具体的实验仪器设备，对照实验操作步骤，研究实验仪器的操作方法，利用仪器设备实现教学方法讲述的实验过程。在实施的过程中很多学生觉得有难度，看不懂仪器，只要学生认真琢磨，仔细探究，不懂的地方老师一点拨就会迎刃而解。学生掌握知识是一个学习的过程，不能都等着老师手把手教，学生的自学能力是通过各种不同的环节培养的，通过这个环节的自学，培养学生独立思考、独立解决问题的能力和习惯，让学生明白工作后很多东西需要自己去主动学习、思考。
3.动手操作前的讨论过程。这是教师和学生互动的过程，也是检验学生对实验内容和实验操作掌握的程度。概括起来主要有以下几个方面：（1）油品性质的概念;（2）实验项目的理论意义;（3）实验项目的实际应用意义;（4）每个实验的关键步骤以及实验结果的主要影响因素;（5）实验原始记录的要求。
下面以馏程测定实验为例剖析这5个方面的要求。（1）弄清概念，馏程也称为恩氏蒸馏，主要是测定油品不同馏出体积时的温度。馏程实验涉及的名词比较多，首先要弄清各名词概念。（2）实验数据的理论意义，馏程测定得到数据有两个方面的意义，一是通过测定商用产品的馏程数据可以判断产品是否达到国家标准的质量要求;二是对直馏馏分油来说，直馏馏分油的馏程数据可以直接计算体积平均沸点，由此可进一步计算其他的平均沸点如质量平均沸点、实分子平均沸点、立方体积平均沸点和中平均沸点，得到平均沸点后可以进一步计算馏分油的特性因素，得到了油品的特性因素就可以分析判断该馏分油的组成特点等，这样由馏程的测定结果可联系到一系列的理论知识和实际用途。（3）餾程数据的实际应用，在前面的论述中看出，馏程是石油产品质量规格指标中要求的项目，也就是说对于一个石油产品如汽油、煤油或柴油，要达到合格的质量要求，馏程是必须要满足的条件之一，这就要求实验测定时得到的数据一定真实可靠，否则会影响到产品是否合格的问题，这是一个生产企业产品质量把关的重要环节。（4）实验步骤，油品性质实验方法都是由国家制定的标准方法，实验的每个操作步骤一定要严格按照国家标准方法规定的步骤来做，并且达到规定的要求，这样得到的数据才算有效，否则数据无效。因此油品性质的测定要求学生必须很严谨，不是随便测得个数据就可以了。
4.实验原始记录的要求。石油加工工程实验作为综合性开放实验，培养学生严谨的科研素养，[2]因此对学生实验原始记录提出了明确的要求，总的原则要求实验原始记录要全面、详细、清楚，具体内容主要包括两个方面：（1）实验时的信息。实验日期、实验者姓名、同组人姓名、实验项目名称、实验所用的实验方法以及国家标准编号（甚至国际通用的实验标准方法编号）、实验所用的仪器名称、生产厂家以及仪器型号等信息是一个科研工作者在实验过程中必须记录的资料，因此在指导学生实验过程中要明确告知学生。（2）实验过程和现象。实验原始记录更重要的一方面是要记录实验过程以及实验过程发生的现象，特别是对于初次做油品性质实验的学生，实验的结果是否准确，关键是实验过程能否控制好，能否达到国家标准方法的操作要求，如馏程实验要求馏分油正常馏出速度是3—4毫升/分钟，因此要求学生在实验时不仅仅记录不同馏出体积时的馏出温度，同时要记录相应的时间，这样学生在实验操作过程中可以及时准确把握馏出速度，检查馏出速度是否达到要求，否则就要及时调整加热功率，以便达到标准方法要求的馏出速度。诸如类似的限制条件，不同的实验有不同的要求，因此要求学生在实验操作过程中全面详细地准确记录实验现象，因为这是学生最基本的实验素养。
5.数据处理与结果讨论。通过以上的预习、熟悉仪器、讨论、实验操作等环节，学生得到实验原始数据，接下来就是数据的处理和结果讨论部分，这部分是培养学生分析问题、解决问题的能力。学生们对每组数据进行误差分析，剔除不合理数据，分析讨论实验过程中的各个影响因素，归纳总结油品性质之间的规律，撰写综合实验报告。
三、结束语
实验教学是大学生实践训练最重要的一个环节，承担着提高实践能力的重任，各个环节对学生学习能力的提高都非常重要，为学生今后探索未知领域、提高能力等多方面打下基础。石油加工工程实验通过实验综合预习报告的撰写、实验室熟悉实验仪器、讨论实验操作步骤、完成实验操作以及撰写综合实验报告等环节提高学生的自主学习的能力，培养学生严谨的科学素养。
参考文献：
[1]郑丽.基于Blackboard网络学堂的教学设计与教学评价研究[J].实验技术与管理，2014，31（6）：175-178.
[2]李瑞丽，孟祥海，高金森，等.石油特色化工专业实验探究式教学实践[J].中国石油大学学报：社科版，2014，（S2）：130-133.
[3]李瑞丽，徐春明.石油加工工程综合实验的教学与实践[J].实验技术与管理，2007，（4）：108-109.
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