應(yīng)用化學(xué)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索

趙 春，李水清

(長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

應(yīng)用化學(xué)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索

趙 春，李水清

(長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

為增強(qiáng)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，開設(shè)了綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)其教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式進(jìn)行了探索，取得了較好的效果。

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新能力；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神是實(shí)施素質(zhì)教育的重點(diǎn)之一。培養(yǎng)具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、獨(dú)立的分析問題和解決問題能力的本科生是理工類專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)，而實(shí)驗(yàn)課教學(xué)則是培養(yǎng)這些能力的主要手段之一[1]。化學(xué)化工類專業(yè)的學(xué)生在低年級(jí)經(jīng)過一系列專業(yè)基礎(chǔ)課如無機(jī)及分析化學(xué)、無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，已具有了較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和技能。但學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力還不強(qiáng)，創(chuàng)新視野不太開闊，創(chuàng)新能力水平還較低下[2]。因此，有必要通過開設(shè)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、知識(shí)應(yīng)用能力，開闊學(xué)生的創(chuàng)新視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。為此，筆者對(duì)長(zhǎng)江大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生設(shè)置了綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，并對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、具體的實(shí)施辦法等方面進(jìn)行了探索，取得了較好的效果。

1 綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)與作用

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)是將綜合性、設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行合理的整合，在既定的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)要求下，綜合相關(guān)課程的基礎(chǔ)理論知識(shí)，在教師的指導(dǎo)下，以學(xué)生為主導(dǎo)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并獨(dú)立解決實(shí)驗(yàn)問題、達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡木C合性、探究性實(shí)驗(yàn)。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能進(jìn)一步增強(qiáng)基本實(shí)驗(yàn)技能、方法，不斷鞏固理解理論知識(shí)，正確運(yùn)用各種常規(guī)儀器設(shè)備，培養(yǎng)學(xué)生查閱中外文資料和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析處理能力，最終達(dá)到提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的目的。教師依據(jù)學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度、實(shí)驗(yàn)室條件、可操作性和教學(xué)要求設(shè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。因目標(biāo)要求過高、難度過大會(huì)讓學(xué)生感到難以完成從而失去熱情和信心，故目標(biāo)要求要適當(dāng)?shù)爻鼋滩牡姆秶? 有一定的挑戰(zhàn)性和難度, 同時(shí)可兼顧學(xué)生畢業(yè)論文及科研真題，激發(fā)學(xué)生的激情[3-4]。綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)作用在于提高學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本原理、基本路線的理解，改變學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的學(xué)習(xí)慣性，充分挖掘?qū)W生自主學(xué)習(xí)的潛力， 提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立思考、獨(dú)立解決問題并有一定協(xié)作組織的管理能力，培養(yǎng)科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

2 教學(xué)內(nèi)容的選擇

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的確定遵循綜合性、探索性原則，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，按照化學(xué)研究的一般規(guī)律,即從物質(zhì)的合成、分離提純,到分析、表征及其化學(xué)過程研究，所有綜合實(shí)驗(yàn)要求融合至少2門二級(jí)學(xué)科的知識(shí),能綜合反映基礎(chǔ)化學(xué)各學(xué)科中的重要實(shí)驗(yàn)方法、技術(shù)和手段,使綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)真正成為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的多門學(xué)科、各種技能的綜合訓(xùn)練,進(jìn)一步鞏固和加深各專業(yè)基礎(chǔ)理論之間的聯(lián)系和理解。課程內(nèi)容的確定充分利用了長(zhǎng)江大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的儀器設(shè)備，如元素分析儀、紅外光譜儀、紫外-可見光譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀等。長(zhǎng)江大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容有：實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、鄰二氮菲分光光度法測(cè)定鐵含量條件試驗(yàn)及未知樣品中鐵含量的測(cè)定、乙酸正丁酯的制備與催化劑篩選、鈷、鎳的離子交換分離與配位滴定法測(cè)定、2-甲基-2-丁醇的制備、三氯化六氨合鈷(III)的制備及組成、苯氧乙酸的制備、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理等[5-6]，主要涉及藥物、材料、生命科學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容,盡可能反映各學(xué)科的重大進(jìn)展、前沿領(lǐng)域和交叉領(lǐng)域,了解和學(xué)習(xí)化學(xué)研究方法與近代實(shí)驗(yàn)技術(shù)在高科技學(xué)科中的應(yīng)用,使綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)成為跨學(xué)科、多技能的綜合實(shí)驗(yàn)。

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有綜合性、先進(jìn)性等特點(diǎn)，克服了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生照本宣科、簡(jiǎn)單重復(fù)的缺點(diǎn)。學(xué)生要完成實(shí)驗(yàn)，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容充分研究，廣泛查閱中外文文獻(xiàn)資料，認(rèn)真仔細(xì)操作，才能得到正確的結(jié)論。通過幾年的教學(xué)實(shí)踐表明，綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)由于其內(nèi)容新穎、形式靈活而充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；同時(shí)也調(diào)動(dòng)了教師的積極性，從準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn),到實(shí)驗(yàn)的開設(shè),教師要進(jìn)行充分的準(zhǔn)備,并要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析問題和解決問題。

3 教學(xué)模式探索

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)不同于基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其目的是培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)教學(xué)方法也進(jìn)行了探索和改進(jìn)。

(1)教師試做 綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師課前要對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行試做，根據(jù)教學(xué)過程中學(xué)生出現(xiàn)的問題，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的有關(guān)細(xì)節(jié)進(jìn)行完善和補(bǔ)充，對(duì)學(xué)生提出具體的預(yù)習(xí)要求。試做結(jié)束后，將更新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及時(shí)提交實(shí)驗(yàn)室工作人員，便于做好相關(guān)準(zhǔn)備工作。

(2)教師精講 實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的精講要把握重點(diǎn)突出、設(shè)問為主的原則，重點(diǎn)講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵及有潛在危險(xiǎn)的地方，講解以設(shè)問為主，督促學(xué)生提前作好課前預(yù)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)思考。對(duì)于學(xué)生回答不出的問題，不當(dāng)場(chǎng)給予回答，讓學(xué)生帶著疑問在實(shí)驗(yàn)中找到答案，啟發(fā)學(xué)生思維。如在乙醇正丁酯的合成實(shí)驗(yàn)中，通過設(shè)問乙醇和正丁醇間的脫水方式，讓學(xué)生回顧酯化反應(yīng)的基理，達(dá)到鞏固理論知識(shí)的目的。

(3)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 在教學(xué)過程中，鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)多元化，重視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、研究結(jié)論的歸納和總結(jié)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組由2位學(xué)生組成，共同完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每個(gè)實(shí)驗(yàn)主要包括合成、定性分析、定量分析、結(jié)構(gòu)解析及性質(zhì)研究等多個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)步驟多，所用儀器多，測(cè)試手段多。這就要求學(xué)生具備認(rèn)真細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。在具體的實(shí)驗(yàn)操作上,教師的指導(dǎo)宜粗不宜細(xì)，應(yīng)將重點(diǎn)放在如何啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立或通過相互討論的方式來解決問題。如乙酸正丁酯的制備與催化劑篩選實(shí)驗(yàn)中，組內(nèi)同學(xué)可采取不同的條件進(jìn)行催化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，探討反應(yīng)條件對(duì)催化反應(yīng)效率的影響，討論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，同學(xué)之間相互交流總結(jié)，找出最優(yōu)方案。

(4)撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告 指導(dǎo)教師要指導(dǎo)學(xué)生正確書寫規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)討論部分寫出對(duì)該實(shí)驗(yàn)的體會(huì)、意見和建議。提倡學(xué)生以科技論文的形式完成研究性或設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

(5)實(shí)驗(yàn)總結(jié)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)完成后，指導(dǎo)教師對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行總結(jié)，包括預(yù)習(xí)報(bào)告的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)成功的經(jīng)驗(yàn)或失敗的教訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)態(tài)度及實(shí)驗(yàn)習(xí)慣等方面，讓學(xué)生通過一次實(shí)驗(yàn)，不僅鍛煉化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作能力，而且培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)格認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。教師對(duì)每位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告要給出正確的評(píng)判，包括對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論、創(chuàng)新點(diǎn)以及不足之處。通過這個(gè)環(huán)節(jié)，每位學(xué)生都明白自己做的好的方面及尚待提高的地方，明確指出學(xué)生努力的方向，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題、分析問題和解決問題的能力，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的目標(biāo)。

4 結(jié)語

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念, 充分利用了實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)資源，提高了教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到了科研與教學(xué)共贏的目的，是一條培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型人才的新途徑。通過研究型綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué), 可以為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及將來從事科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。相信隨著教學(xué)改革的不斷深入,綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)會(huì)更受師生的歡迎, 并凸顯其在促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革, 提高教學(xué)質(zhì)量中的作用。

[1]杜志強(qiáng),李 寧,封子先,等.培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索與實(shí)踐[J].大學(xué)化學(xué),2006,21(4):15-18.

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10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.07.017

G642.423

A

1673-1409(2012)07-S058-03

2012-04-10

長(zhǎng)江大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目(JY2011005)。

趙 春(1969-)，女，湖北松滋人，副教授，主要從事有機(jī)化學(xué)的教學(xué)與研究。

李水清，E-mail: shuiqing2000@163.com。