開設應用化學綜合實驗的探索與實踐

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開設應用化學綜合實驗的探索與實踐

摘 要:指出了開設應用化學綜合實驗》課程的意義,介紹了實驗課程內容以及教學過程,闡述了開設該門課程對培養學生創新能力和提高專業素質的作用。

關鍵詞:應用化學綜合實驗;意義;創新能力;

  長期以來,各高校十分重視基礎化學實驗課的教學。 實踐證明,這對于培養學生的基本技能很必要。但是,人們在教學中也發現,僅僅加強基礎訓練是不夠的。 這一點反映在學生準備畢業論文時,不能較快地投入到課題研究之中,尤其在實驗方案設計、儀器設備安裝配套、文獻消化、論文撰寫及答辯等方面不盡如人意。本文根據應用化學專業的實際情況和特點,吸取了兄弟院校的經驗,從2007年起,在大學四年級上學期學生完成了各基礎化學實驗課后,進行畢業論文之前,開設了這門必修課——《應用化學綜合實驗》課,這對提高學生的科研素質及創新能力起到了很大的作用。

    一、開設《應用化學綜合實驗》課程的意義

    1. 1 學科發展的需要

    化學是一門實驗性極強的科學,在現代科學技術發展越來越綜合化、整體化的今天,化學也不例外,它在繼續分支的同時,更重要的趨勢是走向綜合化。19世紀形成的無機、分析、有機、物化四大學科的內部,在分支和綜合、交叉和滲透中逐漸填平模糊界線。因此為了培養“未來化學人才應具有研究,開發和創新能力”,高等化學教育也必須改變專業間的“各自為戰”的傳統,強調綜合性和整體性的素質教育,在分析—綜合的杠桿上著重向綜合一頭尋找新平衡點[ 1 ]。《應用化學綜合實驗》課程的開設,正是在四大基礎化學實驗課的基礎上,使學生學會怎樣將各門課程的知識綜合起來,解決做畢業論文面臨的并非運用某一門學科可以解決的科研實際問題。

    1. 2 培養學生專業素質全面發展的需要

    在開設《應用化學綜合實驗》課之前,學生進行畢業論文時,由于缺乏綜合實驗能力,常常不能很快地投入到課題研究中去, 論文的撰寫和答辯質量也受到影響?!稇没瘜W綜合實驗》課的開設,能使學生在完成各門基礎化學實驗課學習后和進行畢業論文之前,正規、全面地接受無機、分析、有機、物化等綜合化學實驗的訓練。這門課程所開設的實驗不同以往做過的基礎化學實驗課,以往的實驗只是單純地涉及到本專業的內容。而《應用化學綜合實驗》涉及到的知識很廣,包括了四大基礎化學實驗的多門知識。學生通過實驗不僅可以鞏固這些知識,而且有助于對基礎化學知識的深化、知識結構的改變和各種能力的提高?!稇没瘜W綜合實驗》課的開設,不僅完全符合“把化學專業的本科生培養成合格的、知識和技能全面發展的、能從事多方面實驗工作的研究人才”的教育思想,而且對增強學生的現代意識,培養學生的動手能力、科學思維能力和創新能力,養成良好的科研習慣起到了積極的作用。

    二、《應用化學綜合實驗》課程的教學內容

    《應用化學綜合實驗》課程內容的選擇,既要在四大基礎化學實驗課的基礎上使學生學會怎樣將各門課程的知識綜合起來,又要根據本專業課程設置情況及實際需要,融進一些有新意、能真正體現“綜合”兩字的內容。為此,大膽采用“實驗內容的科研性”[ 2 ] ,使本課程內容與課題組科學研究項目緊密結合,把科學工作的基本方法引入實驗教學中。 例如:“玉米淀粉醋酸酯的合成及物性研究” 參考了我院教師的研究成果, 將無機、分析、有機實驗的內容自然地綜合:樣品的前處理需無機化學實驗技能;合成反應需有機化學實驗技能;取代度的分析和分光光度法測透明度等需分析化學實驗技能。因此,本實驗結果達到了融合前述課內容的目的。

    此外還擬增設選做方面的內容,這就是本課程的另一個重要內容。 通過學生自選實驗題目,具體內容根據學生各自的興趣來挑選,以滿足不同層次學生的興趣需要。另外,擬設立“實驗討論”課,它能加強學生的口頭表達能力,為畢業答辯及擇業做準備性訓練。

    三、教學過程

    3.1 培養學生的獨立科研能力

    綜合化學實驗內容給予了學生更大的展現自身能力的機會,取消了一些基礎化學實驗中的強制性規定,給予了學生更多的主動性和積極性。 同時,在教學中對學生提出要求:(1) 認真預習和查閱有關資料,預習效果及查閱資料的充分程度反映在學生的實驗過程中,預習得好,不僅能較準確分析解釋實驗現象,而且對實驗步驟熟悉,操作準確,完成實驗速度快;(2) 準確做好原始記錄,記錄結果是否準確細致體現在實驗報告的結果與討論中; (3) 評價方式不以結果論實驗成功或失敗,實驗不成功可以重做,但必須分析失敗原因,弄清楚錯在哪里;(4) 不限制實驗時間,各人可以根據自己的實驗進展情況自由地延長或縮短時間,但每個學生必須對自己所做實驗負責到底,直到實驗成功。 這些舉措的實施增強了學生的科研自主性和積極性,學生查閱文獻的能力明顯提高,能科學地運用原始文獻的數據來解釋實驗現象并進行結果討論,有的甚至能創造性地提出自己的實驗方案來改進實驗裝置,特別是學生排除實驗故障能力比以前有很大的提高。

    《應用化學綜合實驗》課程的教學過程旨在鍛煉培養學生獨立從事科研的能力,即獨立完成查閱文獻—列出實驗方案—獨立完成實驗—完成實驗總結報告,提高學生進行科學研究的基本能力。實驗采用“全開放”的實驗措施,教師首先定題,學生可根據自己的知識水平去查閱文獻,寫出實驗預習報告,其具體的實施方案交教師審查。此時教師要引導學生對實驗方法進行選擇,鼓勵學生勇于創新。這樣做明顯地使實驗質量得到提高,更重要的是鍛煉了學生獨立完成課題和科研任務的能力。

    3. 2 發揮教師引導作用

    《應用化學綜合實驗》是具有一定深度和廣度的實驗。教學過程中,學生是學習的主體,知識和能力只有內化為學生自身素質,才能達到教育的最終目的。但學生的這種“內化”并不是自動完成的,必須有教師適時的點撥。課程的開設雖然從各個方面為學生的“綜合升華”提供了外部條件,學生也能主動地投入到研究和探索中去并順利地完成實驗,但此時學生作為知識“升華”的主體,尚不能站在主體高度去縱觀全局。因此,教學中教師應充分發揮引導作用,有意識地引導學生發掘課程中各個實驗中的知識交叉點,分析知識的相關點,進而解決相關點中聯系緊密的問題。學生通過具體實驗內容的訓練,能將過去學到的理論知識用來解決具體課題,并通過查閱文獻,提出具體方案,并使實驗技巧和動手能力得到了提高,這對訓練學生掌握科研方法很有幫助。 #p#分頁標題#e#

    3. 3 教學方法

    由于《應用化學綜合實驗》在課程結構和內容上有重大轉變,而且強調綜合能力的培養,因而必須注意教學過程中的教學方法,故采用了“教師宏觀控制”的教學方法[ 4 ] ,但是,要達到學生能力全面提高的目的,還應注重“細微教學”:從大處著眼,小處著手。如嚴格檢查學生的原始實驗記錄,強調其規范化、完整性,并把它作為實驗報告的不可缺少的一部分。

    四、開設《應用化學綜合實驗》課程的效果

    《應用化學綜合實驗》的開設,是化學實驗教學的一種探索,作為實驗教學課程剛剛起步,需要我們在實踐中不斷地總結經驗,共同商討并不斷完善。課程開設后所取得的效果可從教師的評價和學生的反映看出。主要表現在以下幾個方面:

    (1) 拓寬了學生的知識面。綜合實驗的內容包含了化學專業各學科(如無機、分析、物化、有機) 的實驗方法和技能及其相關的理論知識,這樣大大拓寬了學生的知識面,克服了由于專業劃分過細、知識分割過窄導致的學生知識面過窄的弊端。同時,實驗內容上增加了反映學科前沿領域(如藥物合成設計) 的實驗,實驗技術上應用了近代先進的技術(如核磁共振、紅外光譜等),這樣可使學生了解和學習到學科前沿領域的新知識和先進的現代實驗技術。

    (2) 充分發揮了學生的主動性和積極性。綜合化學實驗的形式是學生自己查閱文獻資料,自己設計實驗方案,獨立開展實驗,這樣學生本人成為實驗的主人,改變了以前教師要學生做實驗的被動局面,大大提高了學生做實驗的主動性和積極性。

    (3) 促進了學生能力的培養和提高。綜合化學實驗不是單一的驗證式實驗,更不是簡單的拼湊,不能按傳統的“按方抓藥”方式完成,而需要通過多種實驗方法、技能以及理論知識的綜合應用才能完成。這樣就克服了傳統實驗中各實驗方法和技能互不相關的脫節現象,培養和訓練了綜合應用的能力。

    (4) 對畢業論文工作做了良好的鋪墊。據指導畢業論文的教師反映,自從開設《綜合化學實驗》后,學生的科研能力有了很大的提高。 首先體現在學生拿到指導教師的論文課題后,馬上可以著手查閱論文所需要的文獻資料,從中選擇出完成該課題的最佳方案,進而給自己的畢業論文實驗制定一個方案,如:需要些什么資料,做多少化學實驗,以及測試手段等。但是在開設《應用化學綜合實驗》課程之前,指導教師發現學生較難進入狀態,比較依賴指導教師完成畢業論文。這樣,一方面使在大學里最重要的一次科研活動成為一種任務,學生帶著壓力去完成;另一方面學生的積極性也沒有充分發揮出來,影響了學生的科研素質及創新能力的提高?!稇没瘜W綜合實驗》開設后,它能將基礎實驗和綜合實驗知識循序漸進地聯系起來,學生的知識結構和實驗技能完整化、系統化,這樣不僅使學生能順利地進入論文階段,畢業論文的質量顯著提高,而且有利于培養合格的、知識和技能全面發展、能從事多方面實際工作的人才。

    總之,《應用化學綜合實驗》的開設,改變了過去各基礎實驗自成體系,相互脫節的傳統模式,同時也克服了過去各專門化實驗內容過細過窄的不良弊端。對增強學生現代實驗意識,培養創新和科學思維能力,養成良好的科學研究習慣均起到積極的作用。這門課程的開設也符合把化學專業的本科生培養成合格的、知識和技能全面發展的、能從事多方面實驗技能的化學研究人才的教育指導思想。

參考文獻:

[1]王炎,尤宏,劉新榮.建立有工科特色的綜合化學實驗課[J].大學化學,2002,17(2):27- 34.

[2]HOU Dongyan,HUI Ruihua,L I Tiechun,et al.Exploration and Practice of Teaching Mold of Research Lesson[C].17TH I2UPAC International Conference on Chemical Education ,Beijing ,2002.

[3 ]蘭州大學,南開大學,中山大學等.有機分析實驗[M].北京:高等教育出版社.1989.

[4 ] 張寒琦,鄒明珠,吳通好. 中級化學實驗課的設立與建設[J ] . 大學化學,2001 ,16 (5) :11 - 12.

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