應用化學專業綜合設計實驗教學實踐探索與特色

【摘要】以培養應用化學專業應用型和復合型創新人才為目標，闡述了應用化學專業綜合設計實驗課程的改革經驗，重點探討并總結了綜合設計實驗的教學模式、實驗成績評定等方面的改革實踐和特色。結果表明，通過實施以學生為主體的主體性教學模式和442組合式成績評定方式，充分發揮了學生的主觀能動性，提高學生綜合運用知識和創新的能力，同時對學生的評價基本做到比較客觀全面，收到了良好的教學效果。

【關鍵詞】綜合設計實驗主體性教學模式組合式考核創新人才

【中圖分類號】G642.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2009)11-0019-02

大學生創新能力的培養是面向世紀教學改革的重要目標之一，其根本目的是提高學生的分析問題與解決問題的能力， 培養學生的創新意識和進取精神，[1]而實驗課程則是培養創新型和復合型人才的重要實踐教學環節，是對學生的科學實驗方法、技能、作風等進行培養和訓練的主要渠道，對學生學習和掌握科學的思想方法，鍛煉研究問題和理論聯系實際的能力起著重要作用。因此各大專院校均對傳統的教學實驗體系、內容和管理機制進行了有益的探索和改革，取得很多寶貴經驗。[2～3]

我校應用化學專業是于2002年在化學工程與工藝專業的“精細合成”方向基礎上成立的專業。專業建立伊始，我們就實驗教學這一重要的教學實踐環節作為教學改革的突破口，創建了新型的模塊式層次化專業實驗課程體系，即專業基礎實驗(第一層次)和綜合設計實驗(第二層次)，均獨立設課。其中綜合設計實驗課程打破原有的專業課程界限，以培養學生創新能力為主線，實行專業課程實驗的綜合與設計，并對教學方式進行大膽改革，[4]即以精細合成化學、功能高分子、精細化工工藝學、腐蝕與防護等專業課程的理論及其他基礎課程的理論為基礎，以應用化學中的合成制造技術與分析測試技能為主要內容，實施以學生為主體的主體化教學模式，和客觀全面的442組合式考核方法。通過幾年的教學實踐，證明學生運用化學的基本理論、知識和技能解決科研、生產實際問題的能力以及查閱資料獲取信息的能力得到較大提高，并增強了學生的自覺學習意識、團隊合作精神和創新能力，綜合素質得到較全面鍛煉。通過對應用化學專業2002級到2005級教學班進行的綜合設計實驗教學實踐，結果表明達到了良好教學效果。

一、明確綜合設計實驗教學目標和實施內容，培養學生科學的實驗研究方法

應用化學專業的業務培養目標是培養具備化學的基本理論、基本知識及相對較強的實驗技能，能在科研機構、高等學校及企事業單位等從事科學研究、教學工作及管理工作的高級專門人才，因此我校開設的綜合設計實驗課程緊密圍繞這一培養目標展開實施。由于物質制備、表征及應用是應用化學領域基礎知識、基礎理論以及科學研究、實際應用中最重要的三個方面，故我們開設的綜合設計實驗以這三方面的應用與實踐為主要內容，并將三者結合起來，[4]分為綜合型實驗和設計型實驗兩大部分。綜合型實驗內容強調無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、高分子化學、精細合成化學、電化學、儀器分析等基礎知識融會貫通，并應用到實際的精細化工產品制備操作中，如綜合型實驗“聚乙烯醇縮甲醛的制備及內涂料的制備”，包含逐步聚合、親核加成反應、中和反應、酸堿滴定等基礎理論知識的運用，水浴加熱攪拌裝置、水蒸氣蒸餾、紅外光譜分析等基本操作方法的訓練，制備涂料的復配原則、涂料黏度和固含量的測定、硬度和成膜時間的測試方法等。設計型實驗的任務以課題形式給出，只說明課題意義、完成該課題的目的，如“聚丙烯酸鈉高吸水樹脂的制備及應用”，要求學生通過查閱相關文獻，自行確定實驗方案，實驗方案經教師把關后開始實施，完成后寫出實驗報告和小型科技論文。通過以上實驗過程的課題提出、文獻調研、實驗方案設計，實驗實施、科技論文和實驗報告寫作等過程的實踐，學生能夠自覺地思考一些與應用化學和化學工程相關的理論和知識問題，加深了對有關課程的基礎知識和理論的理解，克服了傳統的專門化、單一化實驗在知識各方面的脫節現象，從而激發和培養了他們對實驗學習的興趣，實驗技能、科研能力、創新思維得到大幅度提高，同時體會到化學學科在國民經濟和社會發展中的作用，增強了對專業的熱愛。

二、建立主體性教學模式，為學生構筑綜合能力培養平臺

綜合設計實驗課程安排在第六學期期末最后3周集中進行，是一個獨立教學過程，分3階段完成。第一階段是綜合設計實驗引導階段，即在期末考試結束后結合該課程特點召開學生實驗動員會，組織學生熟悉實驗場地、所用大型儀器及設備;指導學生如何查閱相關資料、如何合理設計實驗方案;對撰寫實驗報告的格式、方法提出要求等，引導學生進入綜合設計實驗狀態。第二階段是實驗操作和設計階段，學生通過3個綜合實驗和3個設計實驗的過程，運用已學過的基礎知識和實驗技能，以小組形式在實驗室完成實驗操作，對自行確定的實驗方案的合理性和創新性進行驗證，并對實驗結果進行分析得出綜合性的結論，對實驗中出現的現象和疑惑進行交流討論。第三階段是綜合設計實驗歸納總結階段，學生通過撰寫實驗報告和科技小論文對實驗過程進行總結，對實驗中的現象進行合理解釋，得出正確結論。

對于具體實驗的教與學方式采取學生主體性教學模式，如綜合實驗的教學框架設計。在這樣一個教學平臺中，學生是課程的主角，教師是配角，以學生為主體，注重發揮學生的主觀能動性。學生面對每個實驗需完成課外預習、課堂實驗、課堂交流與討論、實驗總結等四個環節的學習。由于實驗內容中涉及許多化學基礎知識和專業知識，尤其很多專業知識是第七學期開設的專業課程所涉及內容，學生還沒有課堂學習的認知，所以必須通過查閱相關資料，進行必要的自學和答疑，在解決了遇到的難點、重點問題后才能完成綜合實驗，這是預習這一環節的目的所在。在課堂實驗環節中學生根據自己自擬實驗方案進行獨立實驗操作，教師只進行原則性指導和答疑。實驗結束后進行全班的交流討論，此環節將學生在實驗中遇到的各種問題匯總后提供一個交流平臺，學生之間互問互答，共性的疑惑難點問題由老師進行補充式解釋，將實驗中的“惑”排除。這些教學環節充分尊重學生的主體參與權，確保了學生在實驗教學中的主體地位，充分調動了學生自主參與教學的積極性，使學生的實驗學習過程不再是消極的“等、靠、聽、記”，而是像“海綿吸水”一樣，廣泛收集與綜合實驗有關的知識信息。這樣的主體性實驗過程迫使學生拓寬了知識面，加強理論知識的復習、鞏固和提高，使學生在實驗中感到知識的缺乏，將自學和質疑成為學習的自我需要，從而激發了學生自身的學習潛能，培養了學生的創新意識，由此推動學生“變學為思”、“變學為悟”、“變學為創造”。

三、采用442組合式成績評定方式，培養學生的團隊協作意識，提高綜合素質

在整個綜合設計實驗過程中，一般每個實驗小組成員為2～3人，由學生自主安排實驗進度，實行課題組長負責制(每組自己推選)，人人有任務，個個出智慧，這樣既鍛煉了個人能力，又培養了學生發揚團結協作的團隊精神。課題組長負責實驗方案匯總、確定及掌握實驗進程，培養了學生的工程管理意識。由于學生參與綜合設計實驗的思想設計、方法選擇、實驗技術難點突破這一科學實驗過程，能夠更深刻地了解本專業應用及發展趨勢，獨立進行科研的綜合能力在這個過程中也得到了開發。這為學生參與和適應未來的經濟、科研、技術的競爭奠定了基礎。

綜合設計實驗的成績評定采用442組合式考核方法，總成績由課題組組分、報告寫作和口試答辯三部分組成。在總成績中，課題組成員的成績捆在一起形成課題組組分，占40%，以實驗方案的合理性、創新性、實驗態度、實驗結果為主要依據。這樣一方面鼓勵學生發揚團結協作的團隊精神，大家獻計獻策，將實驗工作做得更好，獲得更高的組分，因為只有組分高了，個人成績才會高，另一方面有意識培養與磨煉學生客觀評價自己，公正評價他人的意識;第二部分成績由每人的實驗報告和科技小論文的質量即報告寫作形式給出，成績占40%，從學生的科技寫作能力、實驗總結能力、發現問題解決問題能力、自覺思考和創新能力等方面綜合評價;第三部分是進行口試綜合答辯的成績，占20%，即學生隨機抽取口試試題，成績評定是從學生所學知識鞏固和運用能力、獨立思考、語言組織和表達的能力及反應能力等方面綜合考察。這種442組合式考試評定方式，既保證評價的公平公正，鍛煉了學生的個人能力，又培養了團隊的協作意識，收到了良好的教學效果。

參考文獻

[1]王云、彭友林.構建植物學實踐教學新體系培養學生創新能力[J].黑龍江教育(高教研究與評估)，2009.1(2):139～141

[2]章晶晶.論化學實驗教學改革[J].湘潭師范學院學報(社會科學版)，2009.31(2):137～138

[3]張淑平、李英姿、張榮慶.分子生物學實驗課教學實踐與體會[J].中國大學教學，2006.1:49～50

[4]孫曉然、梁英華、楊立霞.化學工程與工藝專業綜合實驗教學改革.第八屆全國教學研討會論文集，2005.4:35～38