如何讓本科生真正走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室

焦銀春，袁 華

(湖南科技大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南湘潭411201)

如何讓本科生真正走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室

焦銀春，袁 華

(湖南科技大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南湘潭411201)

在全國大學(xué)教學(xué)改革浪潮下，化學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科對大學(xué)生也提出了更高的要求。必須從有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)出發(fā)，針對本課題組學(xué)生的現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行詳細(xì)分析，并針對這些問題，從幾個(gè)方面提出具體意見。重點(diǎn)闡述如何培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，讓本科生真正的走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)改革

在第六屆全國青少年科技創(chuàng)新獎的評選和剛剛落幕的第七屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競賽［1］中，我校學(xué)子都取得了驕人的成績。這些成績的取得，是我校多年來堅(jiān)持不斷更新人才培養(yǎng)的觀念和模式，轉(zhuǎn)換人才培養(yǎng)思路，在教學(xué)實(shí)踐中，不斷摸索創(chuàng)新結(jié)出的碩果。

我院對本科生的人才培養(yǎng)也嘗試了一些創(chuàng)新，目前還處于探索階段。如何培養(yǎng)本科生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的創(chuàng)新能力，考慮到化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，我們提出了“讓本科生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室”和“用實(shí)驗(yàn)室作為本科生參與研究性學(xué)習(xí)的平臺”的理念。一段時(shí)間下來，通過對本課題組實(shí)驗(yàn)室的本科生進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)了一些問題，從中也反映出當(dāng)前大學(xué)生對進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參與課題研究的態(tài)度。如何能讓本科生真正走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室呢?本文根據(jù)這些問題和現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，針對性地提出了幾點(diǎn)建議。

一 雙向選擇，合理引導(dǎo)

興趣是最好的老師，怎樣讓一部分優(yōu)秀的學(xué)生能夠真正走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，甚至是幫助老師進(jìn)行一部分課題的研究呢?首要的問題是這部分學(xué)生對象的確認(rèn)。一般來說，站在老師的角度，我們希望選取那些理論基礎(chǔ)扎實(shí)，動手能力強(qiáng)，能吃苦耐勞，又對實(shí)驗(yàn)室工作有強(qiáng)烈興趣的學(xué)生。但是，怎樣甄別這部分學(xué)生，必須經(jīng)歷一個(gè)相互適應(yīng)的磨合過程。我們的做法是，在大二結(jié)束之后，老師們可以選取一部分課題供學(xué)生參考，讓綜合成績在整個(gè)年級前30%的學(xué)生根據(jù)自己的興趣自由選擇。這樣勢必會有一個(gè)雙向選擇的問題，就是學(xué)生會選擇自己愿意跟從的老師和自己感興趣的實(shí)驗(yàn)方向，同時(shí)，老師也會對學(xué)生進(jìn)行考察，選擇自己滿意的學(xué)生。實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，有的學(xué)生成績雖然靠前，但是他們的動手能力、探索精神和獨(dú)立意識都有所欠缺，這樣一部分學(xué)生我們會在一段時(shí)間之后把他們慢慢淘汰，留下那些真正愿意呆在實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生。在考察學(xué)生的過程中，我們會注意學(xué)生以下幾個(gè)方面:1)是否有研究興趣。我們傾向于選取那些有強(qiáng)烈求知欲，立志考研考博，愿意在今后投身有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的學(xué)生。2)是否有良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和實(shí)驗(yàn)態(tài)度。那些條理清晰，實(shí)驗(yàn)習(xí)慣良好的學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真投入，記錄實(shí)驗(yàn)過程忠于原始數(shù)據(jù)，遇到困難能及時(shí)查找原因的學(xué)生，是我們要優(yōu)先考慮的。3)是否能夠耐得寂寞，能夠持之以恒。實(shí)驗(yàn)室工作是辛苦的，并且在實(shí)驗(yàn)過程中不可能一帆風(fēng)順，這就要求學(xué)生必須具備能夠承受孤獨(dú)和失敗，有恒心和毅力，為了一個(gè)目標(biāo)不斷求索的精神。

二 結(jié)合實(shí)際，準(zhǔn)確選題

學(xué)生所選的課題正確與否是決定學(xué)生喜不喜歡呆在實(shí)驗(yàn)室的關(guān)鍵。那么，對本科生而言，怎樣的選題才算是一個(gè)正確的選題呢?

本科生擁有一定的專業(yè)基礎(chǔ)，通過實(shí)驗(yàn)課接受了基本的實(shí)驗(yàn)室技能訓(xùn)練。但另一方面，他們沒有完整的面對一個(gè)具體課題的經(jīng)歷。從文獻(xiàn)調(diào)研，到根據(jù)已有文獻(xiàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，到嘗試實(shí)驗(yàn)，到遇到失敗，到再分析原因，調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案，再實(shí)驗(yàn)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出新的結(jié)論(對原先假設(shè)的驗(yàn)證和修正)?？紤]到本科生的實(shí)際情況，一個(gè)正確的選題，一般要兼顧到以下兩個(gè)方面:1)課題的新穎性和趣味性。具體來說，就是課題要讓學(xué)生感興趣，使他們愿意去鉆研。一個(gè)好的課題，應(yīng)該是從課本某一個(gè)知識點(diǎn)(比如一個(gè)反應(yīng))的應(yīng)用或延伸，使學(xué)生感受到從已知到未知的探索過程。2)課題的難易程度。從文獻(xiàn)的調(diào)研，到具體實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施，一開始都不宜對本科生設(shè)置過難。比如，在一個(gè)新化合物的合成中，需要摸索其中一步反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件，要讓學(xué)生從投料比、溫度和催化劑等幾個(gè)方面進(jìn)行探索，開始根據(jù)不同的反應(yīng)條件投放反應(yīng)，這都是學(xué)生已有的知識范圍，但是通過TLC或GC、HPLC來跟蹤反應(yīng)進(jìn)程［2］就是全新的體驗(yàn);之后，通過三因素三水平正交法，對比分析各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果找出最佳反應(yīng)條件，對學(xué)生而言，也是一個(gè)新的能力訓(xùn)練。柱層析分離就需要一定的耐心，分析NMR、ESI－HR MS數(shù)據(jù)等都需要循序漸進(jìn)的來完成。從已知到未知，難易適中，學(xué)生容易接受這一經(jīng)典的有機(jī)合成條件探索模式。相反地，如果一開始安排學(xué)生進(jìn)入的就是一個(gè)全新的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，操作難度過大(如:易燃易爆、高溫高壓、無水無氧、低溫反應(yīng)等)，這樣降低學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室的興趣，在實(shí)驗(yàn)的時(shí)間周期上，也不可取。

三 全方位培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力和探索精神

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生“照方抓藥”根據(jù)教科書上提供的步驟按部就班的完成實(shí)驗(yàn)。對于有些不善于思考的學(xué)生而言，這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課勢必淪為一種機(jī)械性的重復(fù)，時(shí)間一長，學(xué)生的創(chuàng)新意識逐漸消退萎縮。以學(xué)生為中心的嘗試性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)很有必要，它能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。實(shí)踐中，具體的操作步驟是:1)文獻(xiàn)調(diào)研與方案設(shè)計(jì)。提前半個(gè)月左右將課題(或課題的一小部分)告訴學(xué)生，要求學(xué)生通過查閱自己手里的實(shí)驗(yàn)教材、相關(guān)圖書文獻(xiàn)及學(xué)校網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫里的相關(guān)文獻(xiàn)，掌握和理解實(shí)驗(yàn)的目的及原理，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，分析各方案的優(yōu)劣;在此基礎(chǔ)上，著重掌握自己認(rèn)為理想的方法、操作步驟，了解影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵因素。2)實(shí)驗(yàn)方案的分析與探討。老師檢查學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)方案，通過討論、提問等方式對方案進(jìn)行點(diǎn)評、補(bǔ)充和總結(jié)，從中確定合理正確的實(shí)驗(yàn)方案。3)實(shí)驗(yàn)實(shí)施與完成。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，要求學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。在實(shí)驗(yàn)的過程中，教師要對學(xué)生嚴(yán)格要求，積極指導(dǎo)。密切觀察實(shí)驗(yàn)操作過程，發(fā)現(xiàn)并解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。同時(shí)通過啟發(fā)、交流等方式闡明操作中存在問題的原因，做到讓學(xué)生不僅知其然，而且知其所以然。通過這樣科學(xué)、規(guī)范的訓(xùn)練來培養(yǎng)學(xué)生善于思考、勤于動手、科學(xué)操作的良好習(xí)慣。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，老師通過引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行討論、交流，然后歸納和總結(jié)。4)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫與總結(jié)。要求學(xué)生依據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容寫出規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，在對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)的同時(shí)，要求學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、討論，并寫出自己的理解和體會。5)每個(gè)月末，學(xué)生要總結(jié)自己的工作內(nèi)容(文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)驗(yàn))，以PPT的形式參加課題組的統(tǒng)一匯報(bào)。在每個(gè)階段，都采取以學(xué)生為主體、教師為督導(dǎo)的方式，學(xué)生的思維一直處于活躍狀態(tài)，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新潛能得到了充分挖掘［3，4］。

四 小結(jié)及補(bǔ)充建議

1．進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室提早接觸科研工作是一種學(xué)習(xí)方式，目的是提高一部分今后立志從事科研工作的本科生的科研素質(zhì)和科研能力;

2．同學(xué)們可以在學(xué)院網(wǎng)站師資力量中了解每一位教師的科研情況，不要盲目申請;另外，學(xué)院組織其它研究團(tuán)隊(duì)的老師提出研究課題，如果對無機(jī)化學(xué)、材料化學(xué)、分析化學(xué)等其它學(xué)科感興趣的同學(xué)，可以考慮聯(lián)系其他老師;

3．進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的最初一周，應(yīng)該由研究生師兄師姐帶領(lǐng)適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)規(guī)章制度，熟悉各種大型儀器的操作和維護(hù);希望有連續(xù)3～4周左右的時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室工作;最好寒暑假能來實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)。

經(jīng)過一段時(shí)間的探索，課題組的本科生在湖南省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競賽、湖南省大學(xué)生課外化學(xué)化工創(chuàng)新作品競賽等活動中獲得了可喜的成績。實(shí)驗(yàn)室一位本科生同學(xué)說:“在大學(xué)，本來是一個(gè)積累知識的階段，可是由于突然的放松，使很多大學(xué)生變得放縱，我要利用有限的時(shí)間學(xué)到更多的知識”。通過他的這句話，我認(rèn)識到讓本科生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室不是拔苗助長，而是一部分對化學(xué)充滿熱愛并學(xué)有余力的同學(xué)自身的要求。學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一項(xiàng)長期的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，讓本科生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室則為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了一個(gè)重要平臺，它將對形成學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，感受和發(fā)現(xiàn)化學(xué)的無窮魅力，激發(fā)創(chuàng)新熱情能發(fā)揮重要而積極的作用。

［1］http://news．qq．com/a/20091211/002323．htm，http://comm1．hdu．edu．cn/commoffice/print．a(chǎn)spx?ID=D96．

［2］曾昭瓊．有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)(第三版)［M］．北京:高等教育出版社．

［3］李秀艷，孫志敏，秦亞鸞．有機(jī)化學(xué)綜合型、開放型實(shí)驗(yàn)的整合與優(yōu)化［J］．實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2010，13(1)，24－27．

［4］劉品華，汪 帆，楊 芬，等．有機(jī)化學(xué)設(shè)計(jì)性綜合實(shí)驗(yàn)［J］．教學(xué)改革與實(shí)踐，2011，9(2):115 －117．

G642

A

1674－5884(2011)10－0039－02

2011－07－10

國家級化學(xué)特色專業(yè)資助項(xiàng)目

焦銀春(1979－)，女，江蘇徐州人，講師，主要從事有機(jī)合成研究與教學(xué)工作。

(責(zé)任編校 楊鳳娥)