研究性教學模式在實驗教學中的應用

摘 要： 本文針對目前高校化學、生物、藥學等專業基礎實驗教學中實驗項目設置單一、驗證性實驗過多、重復性偏高的缺陷，提出了引入研究性教學模式的實驗教學改革思路和措施，從而完善實驗教學的知識結構，豐富實驗內容，更好地培養學生勇于探索和善于發現問題、分析問題、解決問題的科研意識，以及膽大心細、實事求是的工作態度，為今后從事科學研究工作奠定堅實的理論基礎和實驗技能。

關鍵詞： 研究性教學模式 實驗教學 應用

1.當前實驗教學中普遍存在的一些問題

眾所周知，對于化學、生物、藥學等理工科專業人才的培養，實驗教學不僅是一門實踐性很強的基礎課程，而且是傳授知識與技能、訓練科學方法和思維、培養科學精神和品德、全面實施素質教育的有效途徑之一。因此，實驗教學在理工科高素質人才培養中起著十分重要的作用。而沿襲數十年的傳統實驗教學方法已形成一套固有的模式，則使得教師的教與學生的學存在諸多矛盾，如學生對實驗課缺乏學習興趣，認為實驗課是一門考查課，學習內容不如理論課多，致使學生的學習熱情不高、重視程度減退；厭倦寫實驗報告，認為寫實驗報告是在浪費時間，敷衍了事，對歸納、寫作能力提高幫助不大；綜合能力較差，尤其反映在做畢業論文時，學生從老師那里領了論文題目后，不會查文獻資料，頭腦里沒有研究思路，不會設計實驗方案，不會進行數據處理和分析，不會寫論文，不知道如何答辯，應變能力較差，等等。這些舊的實驗教學模式已不適應21世紀高等教育的發展和要求，我們必須對實驗教學模式進行改革和創新。

2.實驗教學改革的一些舉措

針對以上問題，在廣泛聽取學生和教師的意見和建議，并通過相關教師充分討論的情況下，筆者試探性地整合了個別實驗項目，增添了由學生和教師共同參與的、具有研究和開發特點的綜合性實驗，即研究性實驗。經過兩年多的實踐，取得了一些令人滿意的效果，有些成果正準備以論文形式發表。這些研究性實驗大大激發了學生的學習興趣，使學生不僅鞏固和加強了有機物催化合成的基本知識和實驗技能，而且學到了必要的科研思路和方法。學生普遍反映收益匪淺。筆者所進行的研究性實驗，其內容包括以下三個部分。

2.1實驗項目及方案的確定

2.1.1實驗項目的確定。有機物催化合成實驗項目突出的特點是催化劑的篩選和制備，也就是說研究的催化反應一定是個符合現代技術發展要求和趨勢的新型反應。此外，催化反應所用原料或試劑、實驗條件、儀器設備等必須確保對學生安全可靠，實驗耗時不宜過長，操作難度適中，測試分析能在學校實現等。因此，在確定實驗項目前，教師要對擬確定的題目進行以上各方面因素的綜合評價。確定實驗項目后，實驗指導教師要反復進行預試驗，確定實驗項目的可行性；然后要及時總結并列出實驗的難點和重點，確保所選實驗項目的成功順利實施。

2.1.2實驗方案的確定。根據所查閱的所研究對象的相關文獻和催化合成原理，教師向學生講述幾條不同的合成路線和方法，從不同的角度和學生共同探討、論證每一條合成路線和方法的優點和不足，最終確定一條安全可靠、合理可行的實驗路線和方案。實驗路線和方案確定以后，如何分組實驗以找到最佳合成條件是實驗方案確定的另一主要內容。指導教師首先要讓學生掌握一些文獻檢索的理論、方法和技巧，通過調研國內外文獻資料，總結前人的實驗條件和結果，找出適合本次實驗的條件，確定好最終的實驗方案。

2.2以學生為主體進行分組實驗

以實驗項目“納米復合固體超強酸催化合成己酸烯丙酯”為例，為了找出最佳的催化合成條件，我們把實驗小組分成兩組，一組以固體酸催化劑的制備為主，找出催化劑最佳的制備條件；另一組以乙酸烯丙酯合成為主，找出最佳催化合成條件。該過程為實驗操作過程，一般需要20個學時。

2.3實驗結果總結和討論

按設計方案將學生所得實驗結果進行匯總，并將合成出的初產物進行干燥、常壓蒸餾、真空蒸餾、過柱、重結晶等實驗操作，以得到精制產品，然后運用紅外、折光儀等手段進行產品的結構鑒定。在確定產物結構過程中，讓學生與教師一道分析目標化合物的結構信息，使學生經過最初的宏觀實驗后進行詳細的結構分析，直至得出一個正確的結果，這讓學生有一種成就感，激發了學生對實驗的濃厚興趣。實驗結果匯總和討論過程是在科研性實驗中一項必不可少的重要步驟，由教師向學生講授，約需4個學時。

3.實驗教學改革取得的效果

將研究性教學模式引入學生的實驗教學中，兩年來取得了良好效果。作為有機物催化合成實驗，實驗項目的開設本著先易后難，先簡后繁，先驗證后科研的順序開出，循序漸進，逐漸使學生掌握有機催化原理和實驗操作技能，了解科研工作的基本思路。這一改革舉措符合學生求知欲望的心理要求，實施以來深受學生的歡迎，收到了良好的效果，學生的綜合素質得到了很大的提高：（1）增強了學生的學習興趣，發揮了學生學習的主觀能動性。學生了解到學習的方式是多種多樣的，書中的方法并不總是最好的，這種認識對提高學生的自信心和好奇心是十分有利的。（2）查文獻能力大大提高，學生積極自覺查文獻，不但從書和期刊上查資料，而且從網上查資料。（3）計算機應用能力有所提高，除了常規的文字處理，在書寫分子式、畫表格、插圖方面的能力有所提高，如從網上下載實驗裝置圖等，使課程論文更加科學、美觀。學生學習化學物結構解析軟件，積極性高。并且是一個教師教會幾個學生，然后由他們再去教別的同學，之后同學之間互相學習。（4）基本建立了研究問題的思路，盡管有一部分學生在實驗方案的設計中還不十分準確，如可變因素的設計中同時改變兩個因素，不夠科學，但經過討論，學習又進了一步。學生變得主動和愛動腦，理論聯系實際能力有所提高，對實驗內容認真仔細研究，利用所學知識，大膽提出疑問。（5）寫作有了一定程度的提高，盡管學生的論文還很幼稚，有一些內容安排得還不盡合理，但是經過評閱他人的論文和答辯，解決了一些問題。（6）表達力有所增強，一部分學生本身能力較強，個別學生較差，但無論如何，都需要我們給學生提供鍛煉或展示的機會，使每個學生有不同程度的提高。

4.結語

在教學中增加以學生為主體的研究性綜合實驗，可培養學生勇于探索和善于發現問題、分析問題、解決問題的科研意識，以及膽大心細、實事求是的工作態度。這樣，學生鞏固和加強了有機物催化合成的基本知識和實驗技能，學到了必要的科研思路和方法，培養了科技創新意識，為今后從事科學研究奠定了一定基礎。同時也完善了實驗教材中實驗項目的知識結構，豐富了實驗內容，使教材中既有物質性質實驗，又有合成實驗；既有經典的驗證實驗，又有探索性的科研實驗，為今后教材的編寫打下了良好的基礎。