高等學(xué)校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究與實(shí)踐

付 蕾，王 蒙，富 波，張 超，張春晶，張基慶，周媛媛，楊連榮，齊樂輝，徐 暘

(黑龍江中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

化學(xué)是一門實(shí)踐性強(qiáng)、應(yīng)用性廣，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。作為新世紀(jì)高等學(xué)校創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中不可缺少的重要組成部分，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是理論教學(xué)的重要延伸和補(bǔ)充，更是提高學(xué)生綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑[1]。

1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目標(biāo)

傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多只重視理論知識(shí)的驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的而獲得，而忽略了在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，既不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[2]。

為適應(yīng)新世紀(jì)人才培養(yǎng)要求，高等學(xué)校化學(xué)實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教改的目標(biāo)是：把對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和綜合素質(zhì)的提高放在首位，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展，使學(xué)生在牢固掌握基本操作的基礎(chǔ)上，熟悉科學(xué)研究的方法，養(yǎng)成科學(xué)的思維方式，具備一定的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和環(huán)保意識(shí)，畢業(yè)后能夠更好地為國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)[3]。

2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革

在“理論教學(xué)-實(shí)驗(yàn)教學(xué)-科學(xué)研究”相互結(jié)合的教學(xué)平臺(tái)支持下，以“合成制備-結(jié)構(gòu)表征-實(shí)際應(yīng)用”為主線，使學(xué)生能夠“熟練掌握實(shí)驗(yàn)技能和科研方法，具有團(tuán)隊(duì)合作精神和環(huán)保意識(shí)，創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)均得到顯著提高”為目標(biāo)，將化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容科學(xué)地劃分為：“夯實(shí)基礎(chǔ)、綜合提高、研究創(chuàng)新”三大模塊。

2.1 基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)

基本操作實(shí)驗(yàn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)，通過基本操作技能和實(shí)驗(yàn)方法的訓(xùn)練規(guī)范學(xué)生的操作，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力，為后續(xù)綜合性實(shí)驗(yàn)的開展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程當(dāng)中，首先使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)室規(guī)則、藥品的取用與保存、易燃易爆試劑取用與存放和意外事故的處理方法，了解實(shí)驗(yàn)常用儀器及設(shè)備的性能和使用方法，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。其次，對(duì)于基礎(chǔ)操作和理化常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)，主要采取學(xué)生課下預(yù)習(xí)，課上教師講解示范，學(xué)生獨(dú)立操作的方式，從簡單的儀器洗滌、固體藥品的稱量、液體藥品的取用、到溶液的標(biāo)定、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與處理，通過教師嚴(yán)格、規(guī)范的指導(dǎo)和學(xué)生反復(fù)的練習(xí)，使學(xué)生夯實(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作基本功，并熟練掌握測定化合物重要理化常數(shù)的方法，動(dòng)手能力得到加強(qiáng)。再次，對(duì)于常用的分離、提純實(shí)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)范的操作訓(xùn)練，使學(xué)生在理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行獨(dú)立操作，教師通過啟發(fā)的方式與學(xué)生交流，給予學(xué)生獨(dú)立思考和操作的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，養(yǎng)成了實(shí)事求是、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。

2.2 綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)指的是：在實(shí)驗(yàn)前，先由教師布置實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求和條件的前提下，自行查閱相關(guān)資料并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，綜合運(yùn)用相關(guān)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方法來獨(dú)立完成的實(shí)驗(yàn)，從而更好地提高學(xué)生分析問題、解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)[4]。

綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的具體步驟為：教師布置實(shí)驗(yàn)題目→學(xué)生獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案→師生共同研討，確定實(shí)驗(yàn)方案→學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)→提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告→師生共同評(píng)議總結(jié)。通過綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，學(xué)生既夯實(shí)了基本操作技能，又能理論聯(lián)系實(shí)際，舉一反三，從被動(dòng)的接受知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)地去求知、去探索，他們的表達(dá)能力、分析問題解決問題能力、動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力在分析問題和解決問題過程中得到了進(jìn)一步的發(fā)展，綜合素質(zhì)得到了提高。

2.3 研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)

創(chuàng)新能力是指運(yùn)用知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和理論，在科學(xué)、技術(shù)等領(lǐng)域和各種實(shí)踐活動(dòng)中不斷產(chǎn)生具有社會(huì)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、生態(tài)價(jià)值的新思想、新理論、新方法和新發(fā)明的能力[5]。

當(dāng)代社會(huì)的競爭，從本質(zhì)上講就是人的創(chuàng)新能力的競爭。研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)是大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中第三層次的實(shí)驗(yàn)，是以具體的科研項(xiàng)目為載體，將化學(xué)理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作技能融會(huì)貫通的綜合性訓(xùn)練。在內(nèi)容上融無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科于一體，在一級(jí)學(xué)科層面上對(duì)有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的制備、分離、純化、表征[6]。我們每年都堅(jiān)持從導(dǎo)師的最新科研成果中選取與化學(xué)知識(shí)和藥學(xué)知識(shí)相關(guān)的小型科研題目作為研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，如：抗腫瘤藥物斑蝥素類似物及其衍生物的合成；基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的小分子新藥研發(fā)等。每一個(gè)研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)過程都是一個(gè)完整的科學(xué)研究過程,學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的研究目標(biāo)獨(dú)立查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)方案、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并得出最終結(jié)論。研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)在充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、鍛煉了學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，使學(xué)生熟悉了科學(xué)研究的過程和方法，拓寬了知識(shí)面，科學(xué)研究能力得到全面提升。

3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革

3.1 以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)

為提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在授課過程中，我們堅(jiān)持“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，采用啟發(fā)式與互動(dòng)式相結(jié)合教學(xué)方法。在教學(xué)過程，將學(xué)生放在主體地位，教師則起到引導(dǎo)和啟發(fā)作用，做到課前強(qiáng)化預(yù)習(xí)、課上雙向互動(dòng)、認(rèn)真規(guī)范操作，并通過啟發(fā)的方式，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立解決問題。整個(gè)預(yù)習(xí)→討論→實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生思維始終處于活躍狀態(tài)，主觀能動(dòng)性得到了充分發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)變[7]。

3.2 建立“開放實(shí)驗(yàn)室”

“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式?jīng)_擊著傳統(tǒng)的“封閉式”實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制。學(xué)生自主學(xué)習(xí)的瓶頸是封閉的實(shí)驗(yàn)室，要使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、時(shí)間、條件、指導(dǎo)教師等多方面因素均適應(yīng)學(xué)生的發(fā)展需求，就必須“有秩序、分層次”的開放實(shí)驗(yàn)室?！伴_放實(shí)驗(yàn)”室是指：利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的資源、儀器設(shè)備、場地設(shè)施、技術(shù)服務(wù)等，將實(shí)驗(yàn)室全面、全天向?qū)W生開放，為學(xué)生營造寬松的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，可通過自主選題開展實(shí)驗(yàn)[8-9]。

為此，我們遵循“計(jì)劃教學(xué)→開放實(shí)驗(yàn)→課外實(shí)踐”相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室資源、儀器設(shè)備、場地設(shè)施、技術(shù)服務(wù)等，將3個(gè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和4個(gè)科研室全面、全天向?qū)W生開放，并由專職的實(shí)驗(yàn)教師和科研人員進(jìn)行管理，鼓勵(lì)學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)中心的設(shè)備和技術(shù)優(yōu)勢，自行選擇試劑、儀器，自己動(dòng)手安裝實(shí)驗(yàn)裝置、操作大型精密儀器，按照自行設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行獨(dú)立的科研實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生營造寬松、自主的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而激發(fā)了學(xué)生從事科學(xué)研究的積極性，促進(jìn)了學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和科研能力，強(qiáng)化了學(xué)生探索精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4 考核方式改革

實(shí)驗(yàn)考核是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要手段。只重視實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而忽視實(shí)驗(yàn)過程的傳統(tǒng)考核方式不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不利于創(chuàng)新思維的發(fā)展和科研能力的培養(yǎng)[10]。

教學(xué)改革后，采用“平時(shí)成績+期末成績”的組合考核方式，能夠更加科學(xué)、客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，學(xué)生普遍感到自身的動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)技能和綜合素質(zhì)得到了提高。

5 結(jié)論與展望

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為新世紀(jì)高等學(xué)校創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中的重要組成部分，不僅是理論教學(xué)的重要延伸和補(bǔ)充，更是提高學(xué)生綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要途徑。經(jīng)過多年的研究與實(shí)踐，我校化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)水平和教學(xué)質(zhì)量得到了顯著的提高，對(duì)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)起到了重要的促進(jìn)作用。