各層次化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)探究

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

創(chuàng)新能力是高素質(zhì)人才必備的素質(zhì)之一，對大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是目前高等教育改革的重要內(nèi)容?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本科化學(xué)教育的重要內(nèi)容，是理論聯(lián)系實(shí)際、進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練和形成科學(xué)思維的重要途徑，對培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)及能力都有重要的作用[1－3]。就目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革情況看，其基本內(nèi)容是構(gòu)建了分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[4－6]，即化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層、綜合提高實(shí)驗(yàn)層和研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)層。目前認(rèn)同比較一致的觀點(diǎn)，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要集中于研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)層[4，7－8]。但對學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)應(yīng)該是一個(gè)貫穿始終、循序漸進(jìn)和潛移默化的過程。因此，學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)僅僅著眼于研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)層是不夠的，且在很多情況下，研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)僅僅是針對那些動(dòng)手能力強(qiáng)，基礎(chǔ)好的部分學(xué)生群體。因此，如何讓各階層實(shí)驗(yàn)教學(xué)都對學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)發(fā)揮出應(yīng)有的作用，科學(xué)設(shè)置和充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使其能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，讓所有學(xué)生都在創(chuàng)新意識(shí)和能力上都得到培養(yǎng)和提高，是目前需更加深入研究的課題。

1 創(chuàng)新意識(shí)和能力培養(yǎng)貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程

1.1 化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層，啟發(fā)式創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的第1階段，即化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層，其主要目的是讓學(xué)生扎實(shí)的掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)其科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。在該層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要還是按照既定的實(shí)驗(yàn)方案，嚴(yán)格按要求規(guī)范學(xué)生的操作，為下一步更深層次的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在該層次對學(xué)生主要是啟發(fā)式創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，其方法可以是思考和課余興趣小組的方式進(jìn)行，即在學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范化操作訓(xùn)練的同時(shí)，針對實(shí)驗(yàn)情況中可能出現(xiàn)的不同情況，給出思考題，對同一實(shí)驗(yàn)提出新的實(shí)驗(yàn)方案，并讓學(xué)生在課余時(shí)間以興趣小組的方式，進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)方案的驗(yàn)證，如酸堿滴定，這是基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練項(xiàng)目之一，教學(xué)中必須嚴(yán)格訓(xùn)練，規(guī)范操作。但在其教學(xué)過程中，可以讓學(xué)生思考是否還有其他方法，如電位滴定，有什么特點(diǎn)，主要用于什么情況等。然后在課余時(shí)間讓學(xué)生興趣小組進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)操作的驗(yàn)證，并與課堂上的操作及結(jié)果進(jìn)行對比分析。這樣的興趣小組不一定很多，只有少量興趣濃厚的學(xué)生參與，但通過他們的宣傳，會(huì)對其他同學(xué)起到潛移默化的作用，從而激發(fā)和開啟學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的大門。

1.2 綜合提高實(shí)驗(yàn)層，大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的全面培養(yǎng)

該層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為2個(gè)階段，在第1階段，學(xué)生綜合應(yīng)用在第1層次掌握的實(shí)驗(yàn)技能和理論知識(shí)，完成具有一定二級(jí)學(xué)科交叉的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)一步熟練掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，鍛煉知識(shí)和技能的綜合應(yīng)用能力。對學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在主動(dòng)性思考和探究。在該階段的實(shí)驗(yàn)中，對部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可分別給出幾種不同的實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生分組進(jìn)行不同方案的實(shí)驗(yàn)，然后在老師的指導(dǎo)下對不同實(shí)驗(yàn)方案的原理、過程和結(jié)果進(jìn)行對比和討論，確定其中相對最好的實(shí)驗(yàn)方案，由此引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考和探究此方案思路的創(chuàng)新點(diǎn)，還有什么問題需要解決，有興趣的同學(xué)對自己認(rèn)為需要進(jìn)一步解決的問題也可同時(shí)在老師的指導(dǎo)下，以開展業(yè)余科研的方式進(jìn)行驗(yàn)證。讓學(xué)生初步體驗(yàn)研究創(chuàng)新的切入點(diǎn)。

綜合提高實(shí)驗(yàn)層的第2階段是綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，將對大范圍學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力進(jìn)行全面的培養(yǎng)和教學(xué)。在該階段的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)不再是 “照方抓藥”的實(shí)驗(yàn)方式，而是由老師提出實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生分成幾個(gè)小組，在老師的指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用自己所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)、原理和基本實(shí)驗(yàn)技能，通過查閱資料，每個(gè)小組自行設(shè)計(jì)出至少1種實(shí)驗(yàn)方案提交上來，由老師組織學(xué)生對提交上來的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行討論，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件篩選出幾種切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案，由各小組分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如β－萘甲醚的制備實(shí)驗(yàn)，按照以上的方法，篩選出了對甲苯磺酸催化微波加熱法，硫酸催化常規(guī)加熱法，離子交換樹脂催化微波加熱法和固體超強(qiáng)酸催化微波加熱法，其中后2種方法是結(jié)合老師的科研項(xiàng)目而轉(zhuǎn)化的。在實(shí)驗(yàn)的過程中，要求學(xué)生將制備中產(chǎn)生的廢水、廢渣等予以保留以做環(huán)境污染評(píng)價(jià)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，再組織學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方案從工藝、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等各方面進(jìn)行分析討論和對比。從而評(píng)選出較為科學(xué)合理且具有一定先進(jìn)性的實(shí)驗(yàn)方案。

通過這種方式，讓學(xué)生摒棄前面階段中的為實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)的觀念，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念、經(jīng)濟(jì)觀念和環(huán)保意識(shí)，鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考問題和解決問題的能力。初步體會(huì)科研切入點(diǎn)的找尋過程和方法，激發(fā)其創(chuàng)新意識(shí)和能力。

1.3 研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)層，創(chuàng)新能力突出的精英學(xué)生培養(yǎng)

該層次的實(shí)驗(yàn)是學(xué)生創(chuàng)新能力激發(fā)提高的重要體現(xiàn)，通過前面2個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生已經(jīng)具備了扎實(shí)的基本實(shí)驗(yàn)技能和初步獨(dú)立工作的能力，其創(chuàng)新意識(shí)和能力已經(jīng)有了全面提高。從而在該層次的實(shí)驗(yàn)中，可以讓學(xué)生從事相對獨(dú)立的科研創(chuàng)新活動(dòng)。其主要方式可以讓學(xué)生加入到老師主持的科研團(tuán)隊(duì)中去或讓學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)特點(diǎn)自帶課題，在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行相對獨(dú)立的科研實(shí)踐活動(dòng)，并引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備的自主開發(fā)和研制工作。通過這些實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，既培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作精神，又使學(xué)生的獨(dú)立工作能力和內(nèi)在潛能可得到最大的鍛煉和發(fā)揮，使學(xué)生的創(chuàng)新能力實(shí)現(xiàn)從體會(huì)以往他人創(chuàng)新到自我主動(dòng)創(chuàng)新的飛躍。該層次實(shí)驗(yàn)活動(dòng)主要是針對前面2個(gè)層次實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)新能力表現(xiàn)突出的部分精英學(xué)生，使他們通過該層次的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維，提早進(jìn)入到科研創(chuàng)新活動(dòng)中去，成為具有前沿活力的創(chuàng)新型人才[9]。

在以上3個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)經(jīng)歷了啟發(fā)式創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)、主動(dòng)性思考和探究、創(chuàng)新意識(shí)和能力的全面培養(yǎng)和提高、從體會(huì)以往他人創(chuàng)新到自我主動(dòng)創(chuàng)新等階段，把對學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)貫穿于整個(gè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工程，循序漸進(jìn)，由觀察體會(huì)到自我主動(dòng)創(chuàng)新，逐步提升，使學(xué)生不僅大面積得到創(chuàng)新意識(shí)和能力的鍛煉和培養(yǎng)，也使基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的學(xué)生有脫穎而出，自我展示的機(jī)會(huì)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研有機(jī)結(jié)合，合理設(shè)置和充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

2.1 根據(jù)學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

化學(xué)及其實(shí)驗(yàn)對許多專業(yè)都是一門基礎(chǔ)課程，涉及面廣，而不同專業(yè)對化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用、學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣都各不相同。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上，除了一些學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容外，應(yīng)結(jié)合學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)，科學(xué)設(shè)置[10]。如對生物、食品學(xué)科相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，設(shè)置了食品中相關(guān)成分如蛋白質(zhì)檢測、氨基酸合成及食品、飼料添加劑合成等項(xiàng)目；對油田相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，重點(diǎn)設(shè)置了石油產(chǎn)品分析、檢測、分離及油田化學(xué)品的合成等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些項(xiàng)目的設(shè)置，體現(xiàn)了學(xué)生所學(xué)專業(yè)特色，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中實(shí)實(shí)在在體會(huì)到化學(xué)知識(shí)及化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能在本專業(yè)學(xué)科中的應(yīng)用，提高了學(xué)習(xí)的興趣，拓展了學(xué)生主動(dòng)思考的空間。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研有機(jī)結(jié)合，完善充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研有機(jī)結(jié)合起來，是完善和充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的一條有效的途徑。最突出、最直接的表現(xiàn)就是體現(xiàn)在研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)層。就目前來說，學(xué)院開設(shè)的研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)絕大多數(shù)都是與老師的科研相結(jié)合的項(xiàng)目，還有少量學(xué)生自帶的項(xiàng)目。在開展這些項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，應(yīng)注意將其中經(jīng)典和成熟的工作內(nèi)容及時(shí)的轉(zhuǎn)化為上層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，在進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的過程中，加強(qiáng)自行研制實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的工作，并在資金和技術(shù)上予以支持。在該層次實(shí)驗(yàn)中，對各個(gè)學(xué)校而言，特別是地方院校，不應(yīng)比規(guī)模，比高端，一哄而起。應(yīng)充分發(fā)揮各自院校的特色優(yōu)勢，結(jié)合對學(xué)生的培養(yǎng)方向，科學(xué)設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。讓學(xué)生實(shí)實(shí)在在感受到目前所學(xué)的將來會(huì)為我所用，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性。如我院在上層次實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)石油產(chǎn)品分析、檢測、分離、油田化學(xué)品的合成及食品、飼料添加劑合成等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及實(shí)驗(yàn)儀器，很多都是經(jīng)過該層次實(shí)驗(yàn)后所轉(zhuǎn)化和自行研制的。通過這些工作，不僅使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和設(shè)備得到了完善和充實(shí)，而且這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和設(shè)備既與學(xué)生所學(xué)專業(yè)聯(lián)系緊密，又體現(xiàn)了當(dāng)前較為前沿的先進(jìn)內(nèi)容和方法，使學(xué)生從第2層次實(shí)驗(yàn)開始，就實(shí)實(shí)在在的體會(huì)到這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和設(shè)備有“學(xué)長”的智慧凝聚，科研創(chuàng)新就發(fā)生在自己身邊，自己所做的工作也就是前沿科研的一部分，從而打破了科研創(chuàng)新的神秘性，使學(xué)生主觀思維得到充分的調(diào)動(dòng)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維和熱情[11－12]。

3 結(jié) 語

對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高等教育中十分重要的內(nèi)容之一，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和能力過程中有著理論教學(xué)不可替代的重要作用。對學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)應(yīng)貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)各階段，應(yīng)該是一個(gè)循序漸進(jìn)、潛移默化的過程，讓學(xué)生通過3個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，逐步完成從創(chuàng)新思考、創(chuàng)新思維到創(chuàng)新實(shí)踐，從創(chuàng)新意識(shí)到創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和過渡。在這個(gè)過程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研的有機(jī)結(jié)合是一種有效的方法和手段，在激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和能力方面能起到獨(dú)特的作用。當(dāng)然，由于各個(gè)學(xué)校具體情況和特色各不相同，在對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中，各個(gè)學(xué)校如何相互借鑒成功經(jīng)驗(yàn)，探索具有本校特色的培養(yǎng)方法，是今后較長時(shí)期內(nèi)需進(jìn)一步深入探討和研究的課題之一。

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