◆董巖
化學基礎實驗是化學化工類專業的重要基礎實驗課,是培養造就高素質創新人才的重要環節,在專業基礎課程的教學中占有非常重要的地位。同時也是一門面向全校相關專業學生開設的實踐類課程。
本課程由傳統的無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗和物理化學實驗整合而成,既是一門獨立的課程,又與相應的理論課緊密聯系,具有自己獨立的培養目標、教學思想、教學內容和方法。該課程突破了四大基礎化學實驗教學體系框架的限制,按化學學科的整體性在化學一級學科的層面上安排教學過程。通過本實驗課程的開展,不僅加強了學生的“三基”能力訓練和培養,而且增強了基本知識運用能力和基本研發能力的培養;加深了對所學無機化學、有機化學、分析化學、物理化學基礎化學課程及相關課程的理論知識的綜合理解與應用;同時,為后續的專業實驗、綜合設計實驗、創新實踐課程以及畢業論文等教學環節奠定堅實的基礎,真正發揮理論與實踐之間的重要橋梁作用。
化學基礎實驗課程按照創新型人才培養模式,以“化學”一級學科為平臺,以能力、素質培養為基礎,構建實驗項目的課程教學新體系,徹底改變了原有化學實驗的教學模式,建立了“一體化、三層次、四模塊”的新型實驗教學體系。
隨著科學技術的迅速發展,促進了各學科之間的相互滲透。一方面,學科之間的界限有時不再分得那么清楚,有些實驗項目的重復開設,不僅造成了資源的浪費,也極大程度地影響了學生的積極性;另一方面,社會需要基礎厚、知識新、素質高、能力強的創新型人才,從整體考慮,各學科適當地交叉融合,有利于創新性應用型人才的培養。在一級學科的指導思想下,進行重新組合、優化,確立了化學基礎實驗課程體系。實現了統一教學大綱、統一實驗教材、統一教學內容、統一教學管理、統一實驗資源的5個統一,形成有機的統一整體。按照基礎型實驗——綜合型實驗——研究創新型實驗“三個層次”開設實驗。整個基礎化學實驗課程分成無機化學、分析化學、有機化學、物理化學“四模塊”。各個模塊之間既相互交叉,有機地結合成一體,又相互獨立,各自有著本身的教學目標。
在繼承原4門實驗課程教改成果的基礎上,更新內容、重組實驗體系,按基礎訓練——綜合訓練——創新訓練三層次推進實驗進程;從基本實驗訓練、綜合實驗訓練、課外開放實驗和創新實驗訓練三個層次,全面提高學生的實驗基本技能和素質。在實踐的基礎上,編寫實驗講義和實驗教材;課堂上采用音、視頻教學素材,用討論的方式進行教學;從教學內容、進度安排上,抓住合成與表征這條主線循序漸進,由簡單到復雜逐步提高,使課程設置符合教育教學規律和學生成長成才規律,符合專業人才培養要求。
化學對人類作出巨大的貢獻,也對人類健康和生活環境帶來負面影響。因此,對于低年級的學生來說,在實驗過程中始終貫穿綠色化學的理念。
1)選擇教學內容,盡量采用無毒的化學試劑,減少有毒物質的產生與使用,減少對環境的污染。如鐵礦的分析采用無汞定鐵法,盡量少用洗液、鉛等有害物質。
2)化學實驗微型化。實驗過程中,在不影響實驗結果和現象的情況下,所用試劑的量盡量減少。通過多次實踐,取得一定的成果,有些研究成果還在中學化學實驗中得到推廣。
3)處理或回收有害物質,如將有毒的汞、鉛變為無毒硫化物;致癌物重鉻酸鉀回收為無害的鐵磁性材料;回收電池中的二氧化錳為碳酸錳。
充分利用校級重點學科、山東省“十二五”高校重點實驗室、德州學院分析測試中心等平臺資源,發揮學科群體優勢,高職稱、高學歷、高水平的教師直接參與實驗教學,加強化學基礎實驗教學的師資隊伍建設,較好地實現了科研促進教學和學科間的相互滲透融合。
通過大量的教學研究與改革和改革成果的應用和實踐,優化了教學內容,革新了教學方法和手段,建立了適合本校實際的化學基礎實驗課程體系。
在化學一級學科的平臺上,科學地設置實驗項目,按照力求先進性、科學性、開放性和創新性相結合的原則,研究探索適合專業特點和實際情況的、較為完整的、有一定特色的基礎實驗課程體系,全面培養學生的科學作風、實驗技能、分析解決實際問題的能力和創新意識。
1)對原來四大基礎實驗教學內容進行認真篩選和重新歸類,優化實驗教學內容;
2)在基本操作訓練、技術基礎實驗的基礎上,由有教學經驗的教師重新編排實驗教學內容和實驗教學大綱,學生自主選擇實驗內容,在教師的指導下進行實驗,獲取實驗數據,學會處理實驗數據,得出實驗結論,充實綜合設計實驗項目;
3)注重將實驗教學與科研結合起來,及時將科研成果轉化為實驗教學內容;
4)每個實驗模塊都提供一定數目的課內選做和課外選做的實驗項目,對實驗興趣濃厚和學有余力的學生提供更多的實驗機會,鼓勵學生參與教師的科研課題,早期接受科學研究和開發應用意識。
依托重點學科和重點實驗室開展基礎化學實驗教學。充分利用重點學科、重點實驗室、實驗中心、分析測試中心等平臺資源,發揮學科群體優勢,高職稱、高學歷、高水平的教師直接參與實驗教學,加強化學基礎實驗教學的師資隊伍建設,較好地實現了科研促進教學和學科間的相互滲透融合。
化學基礎實驗是一門對鍛煉學生的動手能力、創新能力至關重要的實踐類課程。學生通過該課程的學習,能夠更深刻 地理解所學過的理論知識,對啟迪學生思維、培養學生學習化學的興趣和積極性以及提高學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力具有十分重要的作用。學生可以更快地適應創新型實驗和畢業論文環節,是其他二級化學實驗課程所無法替代的。由于本課程的培養基礎,連續在2009、2010、2011三屆山東省實驗技能大賽中獲一、二、三等獎各3項;獲省級優秀畢業論文2篇。
此外,化學基礎實驗課程教師團隊發揮積極的帶動作用,注重學科前沿知識的介紹,在近幾年的大學生科技文化競賽,在全國大學生節能減排、大學生“挑戰杯”等社會實踐與科技競賽活動中,獲全國三等獎3項。
[1]歐陽玉祝,吳道宏,王迎春.基礎化學實驗精品課程的建設與實踐[J].實驗室研究與探索,2012(4):299-301.
[2]董巖,孫建之.整合教學內容積極推進無機化學課程的教學改革[J].時珍國醫國藥,2010(7):1779-1780.
[3]雷杰,高翔,馬林,等.加強大學基礎化學實驗之間聯系的嘗試[J].大學化學,2012(1):16-18.