建設(shè)精品實驗提升油田化學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)質(zhì)量

耿杰 孫銘勤 范海明 付帥師 康萬利(中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東青島266580)

建設(shè)精品實驗提升油田化學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)質(zhì)量

耿杰 孫銘勤 范海明 付帥師 康萬利(中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東青島266580)

在溶膠膠體的制備及性質(zhì)研究的實驗教學(xué)中,增加實驗內(nèi)容，提升教學(xué)方法，建設(shè)教學(xué)平臺，引進先進分析技術(shù)手段，使其建設(shè)成精品實驗。實驗中結(jié)合當(dāng)前石油行業(yè)污水處理的實際問題，通過學(xué)生自行制備溶膠體系，設(shè)計研究使用凈化油田污水的體系和方法。將研究型教學(xué)貫穿整個實驗，使學(xué)生掌握溶膠體系性質(zhì)的同時，學(xué)以致用解決實際問題，同時在提高動手能力，分析問題解決問題能力以及創(chuàng)新研究能力。

溶膠；精品實驗項目；創(chuàng)新研究；污水處理

“精品實驗項目”是針對某一實驗項目進行精細(xì)化、精品化建設(shè)，對其他實驗教學(xué)能夠起到引領(lǐng)和示范作用，達到以點帶面的效果，通過逐步推廣，促進實驗教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)提升。精品實驗建設(shè)理念是以培養(yǎng)人才為核心，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，探索精神和實踐能力[1～5]。

基于上述理念，本項目通過針對解決當(dāng)前石油行業(yè)的污水處理的實際問題，優(yōu)化實驗內(nèi)容，引進先進分析技術(shù)手段，結(jié)合理論知識與實際問題，拓展實驗內(nèi)涵，加強對知識的傳承與創(chuàng)新，提高學(xué)生研究能力。實驗項目為溶膠膠體的制備與性質(zhì)研究實驗，是《油田化學(xué)基礎(chǔ)實驗》中的研究型實驗，學(xué)生通過一系列的實驗制備多種溶膠體系，研究溶膠體系性質(zhì)，自行設(shè)計研究多種凈化油田污水的體系和方法。該實驗由淺入深，層次化鮮明，同時結(jié)合微觀宏觀兩方面，使學(xué)生能夠深入思考宏觀現(xiàn)象背后的微觀機理，將研究型實驗教學(xué)貫穿于整個實驗過程。教學(xué)內(nèi)容涉及《應(yīng)用物理化學(xué)》，《油田化學(xué)》和《油層物理》等課程的相關(guān)知識，是典型的重視培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰εc創(chuàng)新研究能力的實驗，通過實驗達到學(xué)以致用的良好效果，為學(xué)生將來從事油田化學(xué)研究和與之相關(guān)的工作打下基礎(chǔ)。

1 精品實驗建設(shè)的目的和意義

1.1 理論聯(lián)系實際，豐富教學(xué)內(nèi)容，提升實驗教學(xué)水平

“溶膠膠體的制備及性質(zhì)研究”實驗項目是獨立設(shè)置的實驗課程《油田化學(xué)基礎(chǔ)實驗》中的重要實驗項目，由原《化學(xué)原理（II）》課程設(shè)置的必修實驗項目“溶膠的制備及電泳”和“無機電解質(zhì)的聚沉作用和高分子的絮凝作用”二個實驗項目整合而來，實驗類型由基礎(chǔ)驗證型變?yōu)閯?chuàng)新研究型。通過對“溶膠膠體的制備及性質(zhì)研究”精品實驗項目的系統(tǒng)建設(shè)，將原來每個實驗中分散、單一的知識點有機的串聯(lián)起來，優(yōu)化實驗內(nèi)容，增加創(chuàng)新研究性、自主設(shè)計性環(huán)節(jié)，項目內(nèi)容貫穿化學(xué)基礎(chǔ)知識與石油工程專業(yè)知識，是研究油田污水穩(wěn)定性以及污水凈化處理的基本理論前提。對于石油工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)具有承上啟下的作用，同時將理論知識良好的應(yīng)用于解決實際問題當(dāng)中。項目整合原有實驗項目和儀器，改進教學(xué)模式，課堂組織方式，實驗報告形式和評價體系提升實驗項目的開設(shè)層次與水平，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

1.2 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新研究能力

溶膠性質(zhì)研究的相關(guān)內(nèi)容與油田污水處理實際問題相結(jié)合，在實驗過程中，使學(xué)生將理論知識與實際問題相結(jié)合，提高學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新研究能力[6,7]。要求學(xué)生課前查閱文獻，預(yù)習(xí)溶膠性質(zhì)及油田污水處理相關(guān)文獻，設(shè)計實驗方案后，在教師的指導(dǎo)下有目的的進行探索研究，培養(yǎng)學(xué)生自行學(xué)習(xí)和解決問題的能力，提高他們的實驗興趣和科學(xué)素養(yǎng)[8～12]。

2 精品實驗項目的實施

2.1 實驗教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

“溶膠膠體的制備及性質(zhì)研究”實驗項目內(nèi)容包溶膠的制備、AgI溶膠的電泳、溶膠聚沉和高分子的絮凝作用。AgI溶膠的電泳這部分實驗條件是固定的，學(xué)生只需按實驗條件合成AgI溶膠，然后采用電泳儀觀察電泳現(xiàn)象，測定電動電勢即可，實驗內(nèi)容固定，創(chuàng)新性不足。針對此問題，進行如下實驗內(nèi)容建設(shè)：

2.1.1 課前預(yù)習(xí)查閱文獻，設(shè)計實驗方案

在教學(xué)過程中教授學(xué)生掌握“研究”的一般方法和程序，指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻資料，在對文獻資料學(xué)習(xí)，總結(jié)，分析的基礎(chǔ)上，針對實驗研究目標(biāo)，根據(jù)相關(guān)理論知識，學(xué)生設(shè)計實驗研究方案。研究方案制定要切合實際，科學(xué)可行，目標(biāo)明確，方法具體。

2.1.2 增加溶膠制備方法和種類，自主改變實驗條件，研究溶膠穩(wěn)定性以及油田污水處理實際問題

原實驗項目主要采用化學(xué)反應(yīng)法制備AgI溶膠，溶膠制備方法和種類單一，增加分散法制備粘土溶膠，并且通過改變實驗條件包括高分子溶液類型、濃度等因素，研究其對粘土溶膠穩(wěn)定性影響，進而篩選處理油田污水的有效體系。

2.1.3 研究電解質(zhì)對溶膠電動電勢影響

通過學(xué)生查閱資料，改變實驗條件，研究電解質(zhì)類型和濃度對溶膠電動電勢的影響。通過自主改變實驗條件包括電解質(zhì)類型、濃度等因素，利用zeta電位儀研究其對電動電勢的影響，zeta電位儀從微觀粒子方面測定電動電勢，而AgI溶膠電泳實驗在宏觀上清晰看到電泳現(xiàn)象并測定電動電勢，將兩者有機結(jié)合，讓學(xué)生了深入思考探索電解質(zhì)對溶膠電動電勢影響的微觀機理，該部分實驗內(nèi)容，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新研究意識，激發(fā)學(xué)生科研興趣。

2.2 實驗教學(xué)平臺建設(shè)

2.2.1 硬件建設(shè)

根據(jù)實驗項目內(nèi)容建設(shè)的需要，將科研設(shè)備和大學(xué)生創(chuàng)新實驗儀器用于實驗教學(xué)。將先進的分析儀器zeta電位分析儀用于實驗教學(xué)，使學(xué)生了解前沿分析手段，擴展學(xué)生測量zeta電位的方法，拓寬學(xué)生視野。

2.2.2 立體化實驗教材建設(shè)

（1）完善實驗教學(xué)大綱編寫實驗指導(dǎo)書

完善“溶膠膠體的制備及性質(zhì)研究”實驗項目的教學(xué)大綱內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的科學(xué)研究興趣，以及自主學(xué)習(xí)、綜合分析問題和解決問題的能力。編寫、修訂《油田化學(xué)基礎(chǔ)實驗》指導(dǎo)書，供學(xué)生學(xué)習(xí)或參考。

（2）加強網(wǎng)絡(luò)資源共享建設(shè)

制作“溶膠膠體的制備及性質(zhì)研究”相關(guān)實驗內(nèi)容的課件；錄制實驗操作視頻。將制作的課件及視頻上傳至石油工程學(xué)院國家級實驗教學(xué)示范中心開放實驗室管理平臺，學(xué)生可以隨時查閱相關(guān)學(xué)習(xí)資料，網(wǎng)絡(luò)資源共享起到重要的輔助教學(xué)的作用，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)，開放實驗提供良好的平臺。

2.3 實驗教學(xué)方法建設(shè)

2.3.1. 改進實驗教學(xué)模式及課堂組織形式

（1）實驗教學(xué)模式

改變以往教師“手把手教”的模式，變?yōu)橐詫W(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的教學(xué)模式，發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，讓學(xué)生充分思考之后認(rèn)真實驗，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。要求學(xué)生課前查閱文獻并收集資料，根據(jù)實驗題目，設(shè)計實驗方案，包括實驗方法、實驗步驟、選定實驗線路和實驗用的儀器設(shè)備等。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺預(yù)約實驗，教師通過網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)平臺對學(xué)生上傳的實驗方案進行指導(dǎo)之后，學(xué)生按預(yù)約時間自主到實驗室完成實驗。實驗過程中學(xué)生對于出現(xiàn)的問題要主動思考，互相探討解決的方法，在這些過程中鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)和分析解決問題的能力，同時提高團結(jié)協(xié)作，互幫互助的友愛精神。實驗結(jié)束后學(xué)生撰寫實驗報告。實驗報告要求側(cè)重實驗設(shè)計、實驗過程、實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)的分析，通過實驗結(jié)論提高學(xué)生對整個實驗的理解，激發(fā)出學(xué)生對于實驗項目的新設(shè)想，提高學(xué)生實驗學(xué)習(xí)興趣。

（2）課堂組織形式

之前課堂上是先由教師講解實驗原理，實驗步驟，并示范有關(guān)操作之后，整個班級分成12組統(tǒng)一開始進行實驗，實驗步驟和方法相對固定，缺乏靈活性，降低了學(xué)生對整個實驗的思考程度，通過該精品實驗建設(shè)后，改變以往課堂組織方式，將整個班級分為幾個研究小組，

每組進行不同實驗的內(nèi)容，實驗結(jié)束后組間共享數(shù)據(jù)，通過總結(jié)，分析，實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象撰寫實驗報告。這種課堂組織形式可以解決大型昂貴儀器臺套數(shù)少，實驗學(xué)時有限與學(xué)生人數(shù)較多的矛盾，提高學(xué)生參與實驗的程度與積極性。

2.4 建立完善的考核方式

以前實驗教學(xué)的考方式主要主要以出勤、實驗報告成績?yōu)橹鳎鄬贪?，不利于激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，建立更加完善的考核方式，可以更好的提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動性，提高學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。建立多元權(quán)重的考核方式，將前期的文獻查閱，方案設(shè)計，實驗過程中的動手能力，分析解決問題的能力，合作能力以及實驗后分析實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)，撰寫研究報告能力等綜合納入考核體系，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3 結(jié)語

精品實驗項目“溶膠膠體的制備及性質(zhì)研究”，是《油田化學(xué)基礎(chǔ)實驗》課程中的創(chuàng)新研究型實驗，在秉承經(jīng)典內(nèi)容不變的情況下，該精品實驗項目建設(shè)時，增加課前預(yù)習(xí)查閱文獻，設(shè)計實驗方案環(huán)節(jié)，增加溶膠制備的種類和方法的實驗內(nèi)容，增加溶膠穩(wěn)定性與zeta電位的研究環(huán)節(jié)，增加油田污水處理實際問題的實驗內(nèi)容。并提升油田化學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)質(zhì)量。建設(shè)后的實驗項目將理論知識與實際問題相結(jié)合，極大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，通過實驗使學(xué)生掌握“研究”的一般方法和程序，科學(xué)研究中的新技術(shù)與新方法，促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，分析問題、解決問題和創(chuàng)新能力等多方面能力的提高，促進油田化學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)質(zhì)量的提升[13,14]。

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中國石油大學(xué)（華東）精品實驗建設(shè)項目（JS-201601）；中國石油大學(xué)（華東）教學(xué)改革項目（JY-B201604;QN201504）

耿杰（1983-），女，工程師，主要從事油田化學(xué)方向的實驗教學(xué)及科研工作。