開展研究性學習與實踐、提升學生創新能力的探索

于長順　翟濱　高世萍　王巖　肖作毅　馬英沖　張　鋒　王少君　安慶大

[摘 要]研究性學習與實踐、提升學生創新能力，可以以綜合化學實驗選修課為平臺，探索培養學生的自主學習能力，提高學生學習的積極性。從本科生大學二、三年級開始，組成科研小組，從事初步的科研活動，由指導教師給出課題方向，或由學生自行擬定與化學科學和工程技術密切相關的研究課題，通過多種形式的研討，提出問題的解決方案，并進行可能的實驗研究。學生在科研小組擬定的研究課題，經導師同意可作為畢業論文的研究方向。

[關鍵詞]綜合化學實驗 研究性學習 自主學習能力 創新能力培養

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）08-0029-03

化學實驗教學是一門實用性較強的基礎學科，是高校化學教學的重要的組成部分，在人才培養中起著十分重要的作用。21世紀以來，我國教學教育思想發生了重大變革，推行素質教育，樹立了人才質量意識。《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》也明確提出要強化實踐育人環節，提升實驗教學水平。

化學實驗教學有兩個作用：1.驗證化學基本理論，讓學生掌握化學實驗技能；2.培養學生具有良好的分析問題、解決問題的能力和較高的專業素養。從未來的需求看，培養高校學生具有一定的實踐能力，一定的創新意識和探究精神是高等學校的人才培養目標。因此，在實驗教學中怎樣激發學生的學習興趣、培養學生的自主學習能力已經成為高校化學實驗教改的主要方向。基于以上原因，我們在基礎化學實驗的教學實踐中激發學生的學習興趣，提高自主學習能力方面進行了一些嘗試和探索。

一、教學改革的基本思路

眾所周知，理論和知識的源泉是科學實驗。從人才培養的角度來看，實驗是理論聯系實際，全面鍛煉學生不可缺少的環節。因此，實驗教學改革是課程體系改革的重要組成部分。目前我校的化學實驗課程教學，是將無機分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗在1個不同的學期分別開課。學生在化學實驗室中沒有機會將上述各門實驗知識和技能綜合起來進行化學實驗的應用，而這對學生來說是一大缺憾。綜合化學實驗課（選修）的目標是：通過實驗驗證和加深學生對所學化學知識的理解和認識并能加以應用，提高學生的自主學習能力，培養學生具有較強的獨立工作能力和良好的專業素質，重視培養學生實際操作能力，為他們將來繼續學習和從事相關研究打下堅實基礎。為達到這一目標，改革的基本思路如下。

1.要圍繞應用型人才培養目標，突出教學內容的應用性，即職業技能與實踐創新能力。在教學內容的選擇上，既要強調理論知識的基礎性，又要重視理論知識與社會經濟生活領域的聯系，加大實驗教學內容的實踐性、生產性和生活性等方面的知識和技能，在教學內容層面培養學生知識應用的意識和能力。

2.轉變以“學科專業知識”為中心以及強知識、弱技能的教學模式，把“知識”傳授和運用知識的“技能”培養結合起來。在實驗課教學的組織、實驗內容的篩選上要盡可能的體現輕工院校特色和專業培養目標的要求。

3.正確處理經典與現代的關系。經典實驗在實驗課教學中是必不可少的，它在培養學生實驗動手能力、正確掌握基本操作方面起著重要的作用，但它在教學中若忽略了新技術、新方法的應用，不利于學生了解和跟上時代的發展，也難以讓學生樹立超前意識。因此，在選擇重要的、有代表性的經典實驗的同時，還必須注意適當引入一些近代實驗方法和新技術，如旋轉蒸發、微波合成等。

4.正確處理精簡教學內容與拓寬知識面的關系。解決實驗學時減少與拓寬知識面這一矛盾是教學改革的重要方面。這要求教師精選教學內容，在有限的學時內，讓學生接觸更多的反應類型和基本操作。

5.強化綜合性系列實驗和設計性實驗，將我校教師的科研成果固化成為教學內容；提高學生獨立實驗的能力，提高理論與應用結合的能力。

6.培養學生將學習過的無機及分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗等知識和技能綜合運用于化學實驗中能力，提高學生的綜合實驗技能。

二、綜合化學實驗（選修）課程體系設置方案

綜合化學實驗（選修）課程體系設置方案的核心是根據專業特點，實行多層次課程內容，強化綜合性系列實驗和設計性實驗。要求學生完成從查閱文獻、設計合成、制備路線到撰寫小論文的全過程。其基本框架如下：

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第一層次：根據給定的實驗題目，查閱與實驗內容相關的文獻資料，寫一篇綜述。要求反映該實驗題目所涉及的領域的最新進展，并根據實驗題目按照畢業論文要求寫一篇開題報告。

第二層次：根據開題報告或者實驗計劃制備目標化合物，并對化合物進行分離提純處理。針對不同的化合物，結合我校的具體情況予以表征。多數實驗需要進一步進行應用方面的探索。教學內容：綜合操作訓練約占30%；制備實驗約占15%；綜合性、設計性系列實驗約占55%。

第三層次：對于學習興趣濃厚的學生，可以利用開放實驗室的有利條件進一步學習、探索相關領域的課題。

三、實踐小結

我們在綜合化學實驗（選修）中，選擇了五個系列實驗進行教學實踐。經2010級、2011級兩屆紡織、印包專業教改班，2012級、2013級生院、紡材和輕化學院部分學生的教學實踐，取得了較好的效果。在實踐教學過程中，我們主張“能力教育”，推行“在行動的學習”，對傳統的以傳授文化知識和培養智力為主的教育理念提出了挑戰。[1]“能力教育”倡導讓學生獨立承擔學習和能力培養的責任，開展自主性、探索式學習，培養適應環境和從事實際工作的綜合能力。[2]在教學實踐中，我們在重點講授實驗的最基本、最核心的內容后，給學生留出足夠的空間，鼓勵學生“從做中學”、“邊做邊學”，即在做實驗的過程中學習，通過“做”達到“學”的目的。充分發揮、提高學生的學習積極性和創造性，也就是說，指導教師在實驗過程中是“導”師而不是“教”師，其主要扮演引導者與管理者的角色。[3]實驗前指導教師的講解以重點、難點和注意事項為主，幾乎不涉及實驗細節。學生需要認真準備，查閱資料，先寫一篇與該實驗內容有關的綜述，再寫該實驗的實驗方案。在實驗教學過程中，指導教師主要是啟發、引導學生，以輔導為主；學生是實驗的主體，面對實驗中的問題，學生們或獨立思考，或相互討論，通過觀察、分析，提出解決方案，再與指導教師進行探討，直至解決問題。實驗結束后，教師再引導學生去思考實驗中的問題。實驗提高了學生的學習興趣，使學生能真正投入到實驗學習中。在這個過程中，學生的實驗能力、綜合能力、創新能力和專業素質在實驗過程中得到培養、提高。當然，這種教學模式下對教師提出了更高的要求，其不僅要求教師要有較廣的知識面，而且還要教師具有很強的科學實踐能力。綜合化學實驗（選修）幫助我們建立了一種新型的實驗模式，這是一種突出能力培養，融知識、能力、素質培養于一體的新型的教學模式。它保持一種求實、寬松的學習氛圍，這樣的氣氛有利于提高學生學習的積極性和自覺性，更利于提高學生的學習興趣，培養學生的工程意識和創新能力。這種實驗教學模式打破了學生以往做實驗“照葫蘆畫瓢”的模式，形成了一種勤于思考，努力探索未知的積極向上的新局面。其主要表現在以下幾方面。

1.學生做實驗的認真態度有了一個極大的轉變，從查閱資料，提交和本實驗題目相關的綜述材料及實驗的設計方案到每一具體的操作都非常仔細、認真。

2.過去在實驗時，學生不愿動腦筋，即使教師在指導實驗時不斷提出問題讓學生思考、回答，學生也是無動于衷。然而，在綜合化學實驗階段，學生卻能仔細觀察實驗現象，積極思考，主動提出問題；積極面對、解決實驗中出現的問題。

許多學生反映說：“綜合化學實驗的開設，對我們確實有一定的壓力，生怕一步沒做好而前功盡棄；但同時也是一個動力，能夠促使我們認真預習，規范實驗操作，仔細觀察實驗現象，一步一步地達到勝利的彼岸”；“一個大型實驗，沒有一個優秀的團隊是無法完成的，只有合理分工且每個人都能認真完成自己的部分，最后將實驗數據進行匯總，才能夠得到理想的實驗結果。通過進行本次實驗，使得我們在本科階段便接觸到了研究性試驗，對我們以后的工作、學習具有很強的指導意義。綜合化學實驗的順利完成，堅定了我們做好后面綜合化學實驗的信心。”

以綜合化學實驗（選修）為契機，探索實踐從本科生大學二、三年級開始從事初步的科研工作。我們方案是將本科生分成若干科研小組（3～4人為一組），進入教師的課題組。科研小組將由指導教師給出課題方向，或由學生自行擬定與化學科學和工程技術密切相關的研究課題（大學生創新創業項目），經小組討論，文獻查閱和與課題組研究生的研討等環節，提出解決方案，并進行可能的實驗研究。學生的研究課題，經導師同意也可作為畢業論文的研究方向。按此方案，每一科研小組從題目的擬定，到文獻查閱，討論確定研究方案，直至實施完成，可持續四個學期左右，基本能夠保證一個完整的研究過程。2012級、2013級同學正在按此方案在執行。

許多選修本門課程的同學主動找到教研室教師，要求教師指導他們參加大學生創新訓練。環境工程2010級學生盧陽，在課程結束后，在于長順教師的指導下，參加大連工業大學首屆“綠意杯”大學生科技創新大賽，參賽項目“離子液體改性無機材料制備橡膠導熱助劑”榮獲一等獎；其后又參加大學生創新創業訓練省級項目“納米金催化蓖麻油環氧化反應的研究”。自大學二年級開始，該生一直在實驗室參加教師的科研活動，2014年秋，該生以較強的綜合能力被保送至上海同濟大學攻讀碩士學位。2012級的李承鵬、康瑤，2013級的趙婷婷、吳海祥、何葉、何琳琳等同學也都分別在張鋒、于長順、肖作毅等教師的指導下參加大學生創新訓練，輕化專業2013級的郭仲同學與藝術學院藝術設計系的研究生魏中秋同學共同創作的作品《封存》在中國·大連國際藝術·時尚與科技論壇中入圍。

我們認為，綜合化學實驗選修課和實驗室的開放平臺，僅僅是一個培養學生的學習興趣和自主學習能力的場所，它的科技含量也不是很高。它所關注的，是如何更好地培養學生發現問題、解決問題的能力及運用實驗技能的能力。[4]

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 劉寶臣，趙艷林，黃英娣.高校實驗室發揮綜合功效的思考[J].理工高教研究，2007（6）：133-134.

[2] 魏偉，魏嵐婕.加強實驗教學示范中心建設，培養創新型人才[J].實驗室研究與探索，2008（8）：69-71.

[3] 黃括.改革物理實驗教學，培養學生創新能力[J].遼寧科技學院學報，2007（2）：73-74.

[4] 衛艷新.在化學教學中對創新能力的培養探討[J].合肥師范學院學報，2009（6）：87-89.

[責任編輯：陳 明]