《化學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》課程的實(shí)踐與探索

趙業(yè)軍，王瑩瑩

(1.武漢東湖學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430212；2.湖北中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，湖北 武漢 430065)

在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中，培養(yǎng)適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和公共服務(wù)發(fā)展需要的具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應(yīng)用技術(shù)型人才是時(shí)代發(fā)展需求。如何進(jìn)行高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)，是當(dāng)今教育研究熱點(diǎn)問題[1-2]。我們通過開設(shè)《化學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》，對培養(yǎng)應(yīng)用型人才進(jìn)行了有益的探索。

1 課程開設(shè)初衷

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)體系中，各種實(shí)驗(yàn)課程尤其是綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生基本技能、運(yùn)用基本技能，提高動手能力以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。但在現(xiàn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，多數(shù)實(shí)驗(yàn)屬于教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)教材選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生按照規(guī)定的操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在這個過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)了許多基本操作，但學(xué)生按部就班操作，缺乏獨(dú)立思考。在后期的學(xué)生畢業(yè)論文中表現(xiàn)出的問題包括不善于查閱文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)方案不合理、實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)方法缺乏計(jì)劃及條理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理不準(zhǔn)確等。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)不僅可以培養(yǎng)和檢驗(yàn)學(xué)生應(yīng)用理論知識、掌握實(shí)驗(yàn)原理、選擇與操作實(shí)驗(yàn)儀器、確定實(shí)驗(yàn)條件和選擇實(shí)驗(yàn)方法等方面的能力,也給學(xué)生一個較寬闊的思考空間和選擇余地，可以發(fā)揮各自的思維與想象力， 培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、自主實(shí)驗(yàn)、論文寫作等綜合應(yīng)用知識，提高綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力。因此設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)無疑是解決上述問題的有效途徑之一。目前國內(nèi)有許多學(xué)校在開設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)且相應(yīng)學(xué)時(shí)不斷增加，取得良好的教學(xué)效果[3-4]。但較少有將化學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)作為一門單獨(dú)實(shí)驗(yàn)課程的報(bào)道。我們以往人才培養(yǎng)方案中，在無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)及化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)課程中有部分設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，但學(xué)時(shí)較少且不成體系。在修訂人才培養(yǎng)方案時(shí)，我們增加了《化學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》，以期通過課程實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及提高動手能力、為畢業(yè)論文奠定扎實(shí)基礎(chǔ)、培養(yǎng)學(xué)生達(dá)到適合企業(yè)人才發(fā)展需要、促進(jìn)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的目的。

2 課程內(nèi)容與實(shí)踐

2.1 課程開設(shè)方式

學(xué)生以小組為單位(每組學(xué)生2～3人，多于3人效率不高)，教師命題，學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料并完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，經(jīng)過指導(dǎo)教師審閱批改后學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)、分析、解決實(shí)驗(yàn)中的問題，最終完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告或研究論文。

2.2 課程內(nèi)容

《化學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》課程內(nèi)容，根據(jù)專業(yè)方向，由最初的3～4個應(yīng)用性強(qiáng)的的合成、分析檢測單因素題目及1個多因素綜合性實(shí)驗(yàn)組成衍變?yōu)?～3個多因素綜合性實(shí)驗(yàn)。單因素題目因?yàn)閮?nèi)容變量少，學(xué)生往往通過少量參考文獻(xiàn)即可完成實(shí)驗(yàn)方案，效果較差因此逐漸淘汰。

2.3 課程教學(xué)安排及考核方式

教學(xué)講解內(nèi)容：進(jìn)行科學(xué)研究方法、科學(xué)思維和科學(xué)精神的教育；明確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的意義和要求；化學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和安全實(shí)驗(yàn)問題；選題范圍、教學(xué)安排和教學(xué)指導(dǎo)。

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：學(xué)生提前完成選題實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、提出所需要的試劑、儀器交給指導(dǎo)教師，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師審核同意方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)：教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況以及出現(xiàn)的問題及時(shí)給予指導(dǎo)。

實(shí)驗(yàn)總結(jié)：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后以小組為單位進(jìn)行匯報(bào)交流。

化學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)成績評定標(biāo)準(zhǔn)：包括查閱資料、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方法、環(huán)境保護(hù)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、協(xié)作精神、實(shí)驗(yàn)安排、創(chuàng)新內(nèi)容、清潔安全和實(shí)驗(yàn)報(bào)告(研究論文)。

3 課程實(shí)施過程中暴露問題與解決方法

3.1 實(shí)驗(yàn)方案審核

實(shí)驗(yàn)方案是學(xué)生能否成功完成實(shí)驗(yàn)的前提。在學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)方案中，比較典型的問題包括實(shí)驗(yàn)因素不全或過多、每個因素的水平數(shù)量較多增加實(shí)驗(yàn)個數(shù)、需要的試劑耗材總量沒有考慮、樣品檢測方法不合理等。指導(dǎo)教師在進(jìn)行方案審核時(shí)需將問題一一指出，并指導(dǎo)學(xué)生修改，最終形成相對合理的實(shí)驗(yàn)方案。同時(shí)鼓勵學(xué)生多采用正交實(shí)驗(yàn)等科學(xué)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于后期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)分析因素的主次，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)路線。

3.2 實(shí)驗(yàn)開放及藥品管理

在課程開展過程中，學(xué)生很有可能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)定時(shí)間外進(jìn)行更多的研究，因此會帶來實(shí)驗(yàn)室開放、實(shí)驗(yàn)藥品浪費(fèi)以及安全等諸多問題。

解決此類問題，需要制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程管理及考核標(biāo)準(zhǔn)。6S管理制度是現(xiàn)代工廠行之有效的現(xiàn)場管理理念和方法，其作用是：提高效率，保證質(zhì)量，使工作環(huán)境整潔有序，預(yù)防為主，保證安全。其主要內(nèi)容包括整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)、安全。實(shí)際上在許多企業(yè)的檢驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行6S管理效果良好，因此6S管理同樣適用于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的管理[5]。在課程實(shí)施過程中，推行6S管理模式，要求學(xué)生取放藥品均按要求進(jìn)行記錄，所有試劑、設(shè)備實(shí)行定置管理和看板管理，并嚴(yán)格進(jìn)行考核。一方面保證實(shí)驗(yàn)課程有序安全進(jìn)行，同時(shí)也讓學(xué)生接受現(xiàn)代企業(yè)管理方式的訓(xùn)練。

3.3 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不可避免暴露出很多意想不到的問題導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，因此對指導(dǎo)教師提出較高要求。在實(shí)驗(yàn)過程中，指導(dǎo)教師要引導(dǎo)學(xué)生分析失敗的各種原因并提出解決方法。

4 課程成效

在課程評價(jià)中，學(xué)生普遍反應(yīng)經(jīng)過課程訓(xùn)練，在閱讀文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)以及動手等方面的能力得到提高，在數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上能較好寫作科研論文，對即將進(jìn)行的畢業(yè)論文充滿信心，為今后順利走上工作崗位奠定較好基礎(chǔ)，對課程給予高度評價(jià)。

5 總結(jié)

通過開設(shè)《化學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》課程，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與專業(yè)方向緊密配合，適應(yīng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，對學(xué)生查閱文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)合作完成實(shí)驗(yàn)以及科研論文寫作進(jìn)行全方位訓(xùn)練，提高了學(xué)生的動手能力及綜合素質(zhì)，收到良好的教學(xué)效果。