化學(xué)專業(yè)綜合實(shí)驗課程教學(xué)方法的探索與實(shí)踐

孫麗萍+趙輝

摘 ? 要：基于提高化學(xué)專業(yè)學(xué)生專業(yè)知識掌握水平、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)全面發(fā)展的、具有綜合素質(zhì)的化學(xué)領(lǐng)域人才，本文對化學(xué)綜合實(shí)驗課程的教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等進(jìn)行了研究與分析，闡述了對課程改革與實(shí)踐的幾點(diǎn)心得體會。

關(guān)鍵詞：化學(xué)綜合實(shí)驗;教學(xué)方法;探索;實(shí)踐

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2015）07-0010-02

化學(xué)作為一門實(shí)驗的科學(xué)，實(shí)驗動手能力與理論知識的掌握在學(xué)習(xí)中占有同樣重要的地位。理論指導(dǎo)實(shí)驗，實(shí)驗驗證理論，相輔相成，缺一不可?；瘜W(xué)綜合實(shí)驗是在大四上學(xué)期開設(shè)的專業(yè)實(shí)驗課程，學(xué)生利用前3年的時間已經(jīng)基本完成了四大基礎(chǔ)化學(xué)和本專業(yè)的化學(xué)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，實(shí)驗課上也經(jīng)過了基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗和中級化學(xué)實(shí)驗的訓(xùn)練，因此綜合化學(xué)實(shí)驗課作為進(jìn)一步提升學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，加深和拓寬理論知識掌握范疇的拔高型課程，旨在承前啟后，全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，為學(xué)生后續(xù)的畢業(yè)論文設(shè)計和今后的實(shí)際工作能力打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。然而，在當(dāng)前的化學(xué)綜合實(shí)驗課程的教學(xué)當(dāng)中還存在很多不足，比如課程內(nèi)容陳舊，不能很好與當(dāng)代科技發(fā)展掛鉤;教學(xué)方法守舊，很多實(shí)驗仍然延續(xù)著學(xué)生按照講義照方抓藥，主動思維和創(chuàng)新能力鍛煉明顯不足等等。因此，筆者依據(jù)多年來從事化學(xué)綜合實(shí)驗教學(xué)的經(jīng)歷，根據(jù)本?；瘜W(xué)專業(yè)綜合實(shí)驗教學(xué)的實(shí)際情況，討論和研究了課程內(nèi)容、教學(xué)模式以及教學(xué)方法等方面的改進(jìn)辦法，希望能對進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)更多的具有創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才起到一定的推動作用。

一、教學(xué)模式改革，由原來的全部必修改為必修與選修相結(jié)合的模式

在教學(xué)過程中，我們應(yīng)該靈活掌握學(xué)生專業(yè)需求和未來的就業(yè)方向，轉(zhuǎn)變上課機(jī)制，選擇更多的、新穎的實(shí)驗內(nèi)容，其中一部分可以讓學(xué)生根據(jù)個人的專業(yè)情況和興趣愛好進(jìn)行選擇，充分體現(xiàn)以人為本的教學(xué)理念。目前，學(xué)院的化學(xué)綜合實(shí)驗課課程設(shè)置是90學(xué)時，由6個大型綜合實(shí)驗組成，全部為必修項目。每學(xué)期根據(jù)學(xué)生人數(shù)分成若干個實(shí)驗小組，每個小組2—3人，再由3—4個實(shí)驗小組組成一個大組，每個大組在一個實(shí)驗中循環(huán)，完成一個循環(huán)之后再滾動到另一個實(shí)驗項目中再次循環(huán)。在原有教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，考慮到綜合化學(xué)實(shí)驗的綜合性和重要性，我們增設(shè)幾個選修的創(chuàng)新型綜合實(shí)驗。創(chuàng)新型綜合實(shí)驗?zāi)康脑谟陂_闊學(xué)生視野，拓寬學(xué)生知識面，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗興趣。尤其是有些學(xué)生打算考研繼續(xù)深造或者將來在某一領(lǐng)域工作，但是對自己感興趣的科研領(lǐng)域還不太了解，這個時候他們就可以有目的地選擇相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新綜合實(shí)驗去實(shí)際體驗，啟蒙未來的研究課題。這種選修和必修相結(jié)合的教學(xué)模式既保持了化學(xué)綜合實(shí)驗課程的系統(tǒng)性和完整性，又結(jié)合了專業(yè)與學(xué)科交叉的特點(diǎn)，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和目的性，培養(yǎng)了學(xué)生的科研能力。

二、樹立科學(xué)發(fā)展觀，與時俱進(jìn)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，注重理論聯(lián)系實(shí)際，體現(xiàn)學(xué)以致用

化學(xué)綜合實(shí)驗不再是單純的理論驗證和單元性的基本操作訓(xùn)練，在課程中要體現(xiàn)出理論知識的綜合運(yùn)用和實(shí)驗技能的有機(jī)結(jié)合，因此我們選取的實(shí)驗都是一些經(jīng)典的、綜合型較強(qiáng)的內(nèi)容。但是有些實(shí)驗已經(jīng)開設(shè)多年，內(nèi)容陳舊，嚴(yán)重脫離了當(dāng)今科技發(fā)展前沿，與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。針對這一問題，我們重新研討教學(xué)內(nèi)容，從理論聯(lián)系實(shí)際，跟上科技發(fā)展步伐，充分體現(xiàn)學(xué)以致用出發(fā)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，將科學(xué)發(fā)展觀充分體現(xiàn)到教學(xué)中來。在這一方面，科研促進(jìn)教學(xué)的手段起到了很重要的作用。在黑龍江大學(xué)，擔(dān)任理論和實(shí)驗課程的教師大部分都承擔(dān)著各類國家級或者省部級的科研項目，他們更了解相關(guān)學(xué)科的最新發(fā)展趨勢，所研究的課題也都與我們?nèi)粘?yīng)用息息相關(guān)。理論聯(lián)系實(shí)際，掌握科技前沿就要從教師的科研項目出發(fā)，合理地將一些較成熟的科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容，提高綜合實(shí)驗的先進(jìn)性。比如，我們近來開設(shè)的“固體電解質(zhì)納米粉的制備、陶瓷成型及離子電導(dǎo)率的測試”、“三氧化二鐵納米薄膜的制備與表面形貌分析”等都是教師多年的科研成果?？蒲写龠M(jìn)教學(xué)，教學(xué)也可以帶動科研，這種方式不但與時俱進(jìn)地更新了實(shí)驗教學(xué)內(nèi)容，也大大帶動了教師的積極性，為科研反饋了很多有益的結(jié)果。

三、改進(jìn)教學(xué)方法，開設(shè)研究型實(shí)驗，實(shí)驗預(yù)習(xí)報告、研究性實(shí)驗部分和結(jié)果分析與討論部分一體化成文，培養(yǎng)學(xué)生科技論文寫作能力，為后繼畢業(yè)論文設(shè)計打好基礎(chǔ)

綜合化學(xué)實(shí)驗是一門多層次的綜合性實(shí)驗技能訓(xùn)練課程，在進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生更加熟練地掌握實(shí)驗技能的基礎(chǔ)上，注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和獨(dú)立分析問題并解決問題的能力，進(jìn)而提高學(xué)生創(chuàng)新能力。所以綜合化學(xué)實(shí)驗的教學(xué)方式不同于傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)驗教學(xué)，我們更注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和科研能力的培養(yǎng)。在以往的實(shí)驗教學(xué)中，學(xué)生根據(jù)教材中列出的實(shí)驗內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)并寫預(yù)習(xí)報告，課堂上教師講解實(shí)驗原理、實(shí)驗中涉及的主要實(shí)驗操作細(xì)則和實(shí)驗中需要注意的事項，然后學(xué)生動手做實(shí)驗，課后分析實(shí)驗結(jié)果。但在學(xué)生基本實(shí)驗技能已經(jīng)得到充分鍛煉的基礎(chǔ)上，這種授課方式已不再適合學(xué)生綜合實(shí)驗素質(zhì)的提高，更無法訓(xùn)練學(xué)生的主動思維能力和自主解決問題的科研素質(zhì)。因此，在綜合實(shí)驗課程中我們主要開設(shè)研究型實(shí)驗，在講義中不再給出翔實(shí)的實(shí)驗步驟和實(shí)驗條件，只給出實(shí)驗要求和實(shí)驗設(shè)計提綱，學(xué)生需要自己先查文獻(xiàn)資料，設(shè)計實(shí)驗方案，鍛煉學(xué)生運(yùn)用自己學(xué)習(xí)過的課程知識來指導(dǎo)設(shè)計實(shí)驗，培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)調(diào)研、設(shè)計方案、付諸實(shí)施和分析處理數(shù)據(jù)的綜合能力。學(xué)生在設(shè)計好實(shí)驗方案后應(yīng)與指導(dǎo)教師討論，確保實(shí)驗的可行性，在這種方式下充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念。同時，學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計的實(shí)驗方案通過實(shí)踐獲得科研成果，激發(fā)了學(xué)生濃厚的科研興趣，創(chuàng)新能力和創(chuàng)新主動性得到很大的提高。

培養(yǎng)學(xué)生科技論文寫作能力是綜合實(shí)驗教學(xué)的另一個目的。在以往的畢業(yè)論文設(shè)計工作中，學(xué)生暴露出明顯的科技論文寫作能力低下的現(xiàn)象，實(shí)驗結(jié)果始終無法脫離實(shí)驗報告的形式。因此，在綜合實(shí)驗教學(xué)中，我們把撰寫科技論文作為培養(yǎng)目標(biāo)之一，要求學(xué)生將前期文獻(xiàn)調(diào)研部分作為文獻(xiàn)綜述，課上實(shí)踐內(nèi)容作為實(shí)驗部分，課后報告處理內(nèi)容為結(jié)果與討論部分，三者整理合一，按照發(fā)表科技論文的格式撰寫成論文，修改后提交。教師要對學(xué)生提交的論文進(jìn)行講評，糾正學(xué)生在寫作中犯的錯誤，規(guī)范論文格式，讓學(xué)生按照規(guī)范的要求反復(fù)修改，選擇創(chuàng)新性好、有代表性的實(shí)驗論文在相關(guān)學(xué)術(shù)期刊上投稿發(fā)表，成功地完成一個小型綜合實(shí)驗項目并取得令人喜悅的自創(chuàng)新成果，更使得教學(xué)方法事半功倍。在教學(xué)中我們還穿插教會學(xué)生Origin、Chem Draw等作圖軟件的使用方法，全面提高學(xué)生的科研技能，成功地為學(xué)生畢業(yè)論文工作打下良好基礎(chǔ)。

四、改進(jìn)課程考核環(huán)節(jié)，注重考核學(xué)生的創(chuàng)新點(diǎn)和綜合能力，養(yǎng)成良好的實(shí)驗習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)術(shù)道德觀

綜合實(shí)驗課程的考核總體上分為預(yù)習(xí)、操作、報告三大部分。實(shí)驗態(tài)度、課堂紀(jì)律、衛(wèi)生習(xí)慣、操作規(guī)范以及報告撰寫和宣講等方面也都列入考核范圍內(nèi)，各占不同分值比例。針對實(shí)驗項目組織學(xué)生對自己設(shè)計的方案、原理以及涉及到的實(shí)驗操作等做出分析和討論，實(shí)驗最后完成時，將學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗內(nèi)容的報告與宣講，傳授學(xué)生按照研究目的、研究思想、研究方法和研究結(jié)果與討論四大部分把自己的研究成果展示給其他同學(xué)，其他學(xué)生可以就其研究內(nèi)容中不懂的部分提問，互相交流實(shí)驗經(jīng)驗、實(shí)驗心得。教師根據(jù)學(xué)生的報告內(nèi)容、邏輯思維和語言表達(dá)等方面加以指導(dǎo)，提出意見和建議。這種新穎的課堂考核方式不但極大地活躍了課堂氛圍，而且增強(qiáng)了學(xué)生之間研討科學(xué)問題的能動性，集思廣益，拓展思路，對比研究結(jié)果的差異，學(xué)習(xí)優(yōu)秀同學(xué)的科研亮點(diǎn)，摒棄自己的不足，普遍提高了學(xué)生的知識表現(xiàn)能力和科學(xué)思維能力。通過此項考核內(nèi)容，不但考查了學(xué)生對知識的活學(xué)活用能力和綜合利用能力，而且從學(xué)生整個實(shí)驗的實(shí)施過程和論文撰寫角度培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科研態(tài)度和實(shí)事求是的科研素養(yǎng)，為今后在畢業(yè)論文答辯過程中的語言表達(dá)能力、科學(xué)組織答辯內(nèi)容能力和綜合分析能力積累更多有用經(jīng)驗。本課程考核辦法從以上環(huán)節(jié)全面評估學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

五、完善開放實(shí)驗室體系，推動綜合實(shí)驗教學(xué)方法的實(shí)施。

良好的實(shí)驗室運(yùn)行條件是教學(xué)方法落到實(shí)處的保障。尤其是在培養(yǎng)個性化人才和創(chuàng)新性人才的前提下，我們更要注重實(shí)驗室的建設(shè)。除了配備實(shí)驗所需的各種常用分析測試儀器之外，還要保證實(shí)驗室開放時間和開放方式。特別是我們前面提到的選修創(chuàng)新型綜合實(shí)驗項目就進(jìn)行需要在開放實(shí)驗室來完成。學(xué)生選修后提前登記課表，開放實(shí)驗室可以是我們的綜合實(shí)驗室，也可以是教師的科研實(shí)驗室，要建立健全開放實(shí)驗室制度并保證實(shí)驗室中儀器設(shè)備的正常運(yùn)行，同時發(fā)揮教師和研究生助教的作用，全天候指導(dǎo)學(xué)生操作使用相關(guān)儀器設(shè)備。一些需要使用大型分析測試儀器（例如X射線衍射儀、差熱—熱重分析儀、電子掃描顯微鏡等）進(jìn)行表征或測試的實(shí)驗內(nèi)容在分析測試中心穿插進(jìn)行，教學(xué)方法由簡單的語言描述儀器工作原理和測試過程轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生實(shí)地觀摩大型分析測試儀器的操作規(guī)程和日常維護(hù)方法。使學(xué)生熟悉這些先進(jìn)科學(xué)儀器的使用過程和圖譜分析方法。雖然開放實(shí)驗室增大了管理的難度，但是從因材施教、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的角度，這種靈活的實(shí)驗課方式更能充分尊重學(xué)生的科研興趣，更好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性、積極性和創(chuàng)造性。

化學(xué)綜合實(shí)驗作為化學(xué)專業(yè)本科生畢業(yè)前最后一門實(shí)驗課程，承擔(dān)著訓(xùn)練學(xué)生初步科研能力和創(chuàng)新能力的重要任務(wù)。本文結(jié)合當(dāng)前課程教學(xué)的實(shí)際情況，從化學(xué)綜合實(shí)驗課程的教學(xué)目的與任務(wù)出發(fā)，討論和分析了目前該課程存在的不足。提出了必修和選修相結(jié)合的授課模式，以科研促教學(xué)，聯(lián)系實(shí)際不斷更新課程內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，全面培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)，建立健全實(shí)驗室開放制度等改革措施，希望能對化學(xué)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)具有一定的參考作用。

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