開設(shè)分析化學(xué)設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的探索與實(shí)踐

景紅霞　李巧玲　徐春燕　任紅軍

摘 要： 作者根據(jù)在開設(shè)化學(xué)“設(shè)計性”實(shí)驗(yàn)過程中的問題，提出了一系列改革措施，從實(shí)驗(yàn)教材改革、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改善、學(xué)生創(chuàng)新學(xué)分和指導(dǎo)教師工作量的核定等方面進(jìn)行探討，對學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到良好效果。

關(guān)鍵詞： 分析化學(xué) “設(shè)計性實(shí)驗(yàn)” 探索與實(shí)踐 創(chuàng)新能力

培養(yǎng)高素質(zhì)的具有創(chuàng)新能力的人才是當(dāng)今高等教育改革的主題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)合格人才的基本環(huán)節(jié)，在學(xué)生能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高方面有其獨(dú)特作用。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析和解決問題的能力、正確的思維方法及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)等，在培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的創(chuàng)造性人才方面具有重要意義[1，2]。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門應(yīng)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，它對于學(xué)生獲取新知識、實(shí)現(xiàn)知識和能力的轉(zhuǎn)化、理論與實(shí)踐的結(jié)合起著舉足輕重的作用[3]。

在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，“驗(yàn)證性”實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)學(xué)生熟練地掌握基本實(shí)驗(yàn)技能、加深對基本理論的理解是非常重要的，但對于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決實(shí)際問題的能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?！霸O(shè)計性”實(shí)驗(yàn)對調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力及綜合運(yùn)用知識能力具有重要作用，將引導(dǎo)學(xué)生由知識學(xué)習(xí)向科學(xué)研究初步改變[4]。因而，我系對分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了積極的改革和探索，將“設(shè)計性”實(shí)驗(yàn)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我對近幾年在分析化學(xué)“設(shè)計性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行了剖析，并提出相應(yīng)對策。

一、開設(shè)分析化學(xué)“設(shè)計性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

1.從教學(xué)計劃實(shí)施方面來說，由于對某一個實(shí)驗(yàn)，不同學(xué)生設(shè)計出的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)過程不盡相同，因而實(shí)驗(yàn)完成時間具有很大的不確定性。這樣就給制訂和實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)計劃帶來很大困難。

2.從經(jīng)費(fèi)方面來說，由于學(xué)生要對實(shí)驗(yàn)器材和藥品做出選擇，可能一個實(shí)驗(yàn)所需器材和藥品無論是種類和數(shù)量都很多，而實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)是有限的，難以滿足這些實(shí)驗(yàn)所需的藥品和儀器；同時，設(shè)計性實(shí)驗(yàn)很多因素的不確定性也在很大程度上增加了實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)工作人員的工作量。

3.從時間和實(shí)驗(yàn)室安排上來說，實(shí)驗(yàn)周期性延長，實(shí)驗(yàn)場地緊缺。設(shè)計性實(shí)驗(yàn)包括兩大階段，即實(shí)驗(yàn)設(shè)計階段和實(shí)驗(yàn)操作階段。在進(jìn)行設(shè)計性實(shí)驗(yàn)期間，學(xué)生查閱資料和制訂方案都安排在課外。在實(shí)驗(yàn)室完成課題的時間，根據(jù)班級多少不等，再加上實(shí)驗(yàn)場地緊缺，至少都在2周以上。

二、改革分析化學(xué)“設(shè)計性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增強(qiáng)教學(xué)效果

1.實(shí)驗(yàn)教材的改革。我們實(shí)驗(yàn)室于2011年自行編寫了《無機(jī)化學(xué)與分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材，這本教材在原教材的基礎(chǔ)上增設(shè)了綜合、設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，例如“納米BaTiO3的制備與表征”、“納米TiO2的低溫制備、表征及光催化活性檢測”、“工業(yè)廢水BOD的測試”、“蛋殼中鈣、鎂含量的測定”等，這些實(shí)驗(yàn)使學(xué)生既能了解當(dāng)代科技發(fā)展的新材料的制備方法及表征手段，又能掌握生活、工業(yè)中一些物質(zhì)的分析手段，從而大大提高學(xué)生的積極性、動手能力及創(chuàng)新能力。解決了教學(xué)計劃難以制訂和實(shí)施的困難。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改善。在開設(shè)的設(shè)計性實(shí)驗(yàn)中，指導(dǎo)老師分組給定或?qū)W生選定題目，并講述該題目的相關(guān)知識背景，讓學(xué)生自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理和分析。使學(xué)生分析問題、解決問題的能力得以提高，減少學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中所需藥品和儀器的種類，這樣就節(jié)省了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，為設(shè)計性實(shí)驗(yàn)順利、成功地開展提供了保證。

3.學(xué)生創(chuàng)新學(xué)分和指導(dǎo)教師工作量的核定。在完成設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生需花費(fèi)大量時間查閱資料，制訂方案。我們根據(jù)學(xué)生在整個實(shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)給2～3個創(chuàng)新學(xué)分，這樣更能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和深入研究的探索精神。指導(dǎo)教師在設(shè)計性實(shí)驗(yàn)題目的布置、對學(xué)生制訂方案討論、實(shí)驗(yàn)過程中的必要指導(dǎo)和對學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評價等方面，需要付出相當(dāng)?shù)木?，而?shí)驗(yàn)室工作人員儀器與藥品的準(zhǔn)備工作也隨學(xué)生自擬課題的增加，較普通實(shí)驗(yàn)的難度更大更多。鑒于上述考慮，應(yīng)參考原工作量核算中的一些規(guī)定和相等工作量計算方法，適當(dāng)增加一些權(quán)重，比如權(quán)重取1.5或2，這樣有利于調(diào)動實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作積極性。

三、結(jié)語

在近幾年分析化學(xué)“設(shè)計性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革中，“設(shè)計性”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容能夠充分反映學(xué)科前沿成果，并不斷更新，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，不斷完善實(shí)驗(yàn)成績考核方法，這樣學(xué)生不僅能掌握分析方法和基本操作技能，而且實(shí)踐基礎(chǔ)能力也得以提高，綜合能力和創(chuàng)新能力也得到加強(qiáng)，從而為社會培養(yǎng)出更多、更好的創(chuàng)新型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]李克華.有機(jī)化學(xué)設(shè)計性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選擇與實(shí)施[J].科技視界，2011，（22）：32-33.

[2]薛蒙偉，施梅，陳新，周宏，李麗.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].化工時刊，2011，25（12）：62-64.

[3]許晶，徐寶榮，徐雅琴.考核性設(shè)計實(shí)驗(yàn)在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，26（11）：95-97.

[4]劉玲，韋壽蓮.淺議分析化學(xué)教學(xué)中的“設(shè)計性”實(shí)驗(yàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，25（1）：85-86.

基金項目：中北大學(xué)教學(xué)改革與研究項目。