應(yīng)用化學(xué)綜合化學(xué)實驗教學(xué)改革與探索

趙 春，李水清

(長江大學(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)實驗教學(xué)改革與探索

趙 春，李水清

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

為增強應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的實踐動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，開設(shè)了綜合化學(xué)實驗，并對其教學(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)實驗；創(chuàng)新能力；實驗教學(xué)

培養(yǎng)大學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新精神是實施素質(zhì)教育的重點之一。培養(yǎng)具有較強的動手能力、實踐能力、創(chuàng)新能力、獨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)，而實驗課教學(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)生在低年級經(jīng)過一系列專業(yè)基礎(chǔ)課如無機及分析化學(xué)、無機及分析化學(xué)實驗、有機化學(xué)、有機化學(xué)實驗、物理化學(xué)、物理化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)和實驗訓(xùn)練，已具有了較強的專業(yè)基礎(chǔ)知識和技能。但學(xué)生應(yīng)用知識的能力還不強，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)實驗，進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生的實踐動手能力、知識應(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，筆者對長江大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生設(shè)置了綜合化學(xué)實驗課程，并對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、具體的實施辦法等方面進(jìn)行了探索，取得了較好的效果。

1 綜合化學(xué)實驗教學(xué)的目標(biāo)與作用

綜合化學(xué)實驗是將綜合性、設(shè)計性化學(xué)實驗內(nèi)容進(jìn)行合理的整合，在既定的實驗?zāi)康暮腿蝿?wù)要求下，綜合相關(guān)課程的基礎(chǔ)理論知識，在教師的指導(dǎo)下，以學(xué)生為主導(dǎo)，自行設(shè)計實驗方案并獨立解決實驗問題、達(dá)到實驗?zāi)康牡木C合性、探究性實驗。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能進(jìn)一步增強基本實驗技能、方法，不斷鞏固理解理論知識，正確運用各種常規(guī)儀器設(shè)備，培養(yǎng)學(xué)生查閱中外文資料和對實驗數(shù)據(jù)綜合分析處理能力，最終達(dá)到提高實驗教學(xué)質(zhì)量的目的。教師依據(jù)學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識和實驗基礎(chǔ)知識的掌握程度、實驗室條件、可操作性和教學(xué)要求設(shè)定實驗?zāi)繕?biāo)。因目標(biāo)要求過高、難度過大會讓學(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)實驗的教學(xué)作用在于提高學(xué)生對化學(xué)實驗基本原理、基本路線的理解，改變學(xué)生被動接受知識的學(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)生主動學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生能綜合運用所學(xué)知識，獨立思考、獨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)實驗內(nèi)容的確定遵循綜合性、探索性原則，減少驗證性實驗內(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，所有綜合實驗要求融合至少2門二級學(xué)科的知識,能綜合反映基礎(chǔ)化學(xué)各學(xué)科中的重要實驗方法、技術(shù)和手段,使綜合化學(xué)實驗真正成為應(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江大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(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。長江大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)綜合化學(xué)實驗的內(nèi)容有：實驗方案設(shè)計、鄰二氮菲分光光度法測定鐵含量條件試驗及未知樣品中鐵含量的測定、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、實驗結(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)研究方法與近代實驗技術(shù)在高科技學(xué)科中的應(yīng)用,使綜合化學(xué)實驗成為跨學(xué)科、多技能的綜合實驗。

綜合化學(xué)實驗具有綜合性、先進(jìn)性等特點，克服了基礎(chǔ)實驗中學(xué)生照本宣科、簡單重復(fù)的缺點。學(xué)生要完成實驗，必須對實驗?zāi)康?、實驗?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)實踐表明，綜合化學(xué)實驗由于其內(nèi)容新穎、形式靈活而充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；同時也調(diào)動了教師的積極性，從準(zhǔn)備實驗,到實驗的開設(shè),教師要進(jìn)行充分的準(zhǔn)備,并要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析問題和解決問題。

3 教學(xué)模式探索

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

(1)教師試做 綜合化學(xué)實驗指導(dǎo)教師課前要對實驗內(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，對實驗內(nèi)容的有關(guān)細(xì)節(jié)進(jìn)行完善和補充，對學(xué)生提出具體的預(yù)習(xí)要求。試做結(jié)束后，將更新的實驗內(nèi)容及時提交實驗室工作人員，便于做好相關(guān)準(zhǔn)備工作。

(2)教師精講 實驗原理、實驗內(nèi)容的精講要把握重點突出、設(shè)問為主的原則，重點講解實驗原理、實驗成敗的關(guān)鍵及有潛在危險的地方，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)生積極主動思考。對于學(xué)生回答不出的問題，不當(dāng)場給予回答，讓學(xué)生帶著疑問在實驗中找到答案，啟發(fā)學(xué)生思維。如在乙醇正丁酯的合成實驗中，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)到鞏固理論知識的目的。

(3)實驗指導(dǎo) 在教學(xué)過程中，鼓勵學(xué)生實驗方案設(shè)計多元化，重視實驗數(shù)據(jù)的處理、研究結(jié)論的歸納和總結(jié)。每個實驗小組由2位學(xué)生組成，共同完成實驗內(nèi)容，每個實驗主要包括合成、定性分析、定量分析、結(jié)構(gòu)解析及性質(zhì)研究等多個環(huán)節(jié)，實驗步驟多，所用儀器多，測試手段多。這就要求學(xué)生具備認(rèn)真細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣。在具體的實驗操作上,教師的指導(dǎo)宜粗不宜細(xì)，應(yīng)將重點放在如何啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會獨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驗中，組內(nèi)同學(xué)可采取不同的條件進(jìn)行催化反應(yīng)實驗，探討反應(yīng)條件對催化反應(yīng)效率的影響，討論分析實驗結(jié)果，同學(xué)之間相互交流總結(jié)，找出最優(yōu)方案。

(4)撰寫實驗報告 指導(dǎo)教師要指導(dǎo)學(xué)生正確書寫規(guī)范的實驗報告，鼓勵學(xué)生在實驗討論部分寫出對該實驗的體會、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)計性實驗的實驗報告。

(5)實驗總結(jié)和實驗報告點評 實驗完成后，指導(dǎo)教師對整個實驗過程進(jìn)行總結(jié)，包括預(yù)習(xí)報告的準(zhǔn)備、實驗成功的經(jīng)驗或失敗的教訓(xùn)、實驗態(tài)度及實驗習(xí)慣等方面，讓學(xué)生通過一次實驗，不僅鍛煉化學(xué)實驗操作能力，而且培養(yǎng)實事求是、嚴(yán)格認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。教師對每位同學(xué)的實驗報告要給出正確的評判，包括對實驗報告格式、實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗結(jié)果的分析和討論、創(chuàng)新點以及不足之處。通過這個環(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)實驗體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念, 充分利用了實驗室的教學(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)實驗教學(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)實驗會更受師生的歡迎, 并凸顯其在促進(jìn)實驗教學(xué)改革, 提高教學(xué)質(zhì)量中的作用。

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

[2]金成樹，趙大偉，遲云超.在綜合化學(xué)實驗中對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報,2011,27(2):69-70.

[3]李秀艷, 孫志敏, 秦亞彎.有機化學(xué)綜合型、開放型實驗的整合與優(yōu)化[ J].實驗室科學(xué), 2010, 13( 1): 24-25.

[4]吳現(xiàn)棉, 袁芳芳, 吳 勇，等.淺論無機化學(xué)實驗教學(xué)改革的方法[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2009，( 5) : 81-82.

[5]徐家寧，門瑞芝，張寒琦.基礎(chǔ)化學(xué)實驗[M].北京：高等教育出版社,2006:169-172.

[6]劉約權(quán)，李貴深.實驗化學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社,1999:232-235.

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

G642.423

A

1673-1409(2012)07-S058-03

2012-04-10

長江大學(xué)教學(xué)研究項目(JY2011005)。

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

李水清，E-mail: shuiqing2000@163.com。