地方高校四模塊化學實驗課程體系探究

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地方高校四模塊化學實驗課程體系探究

摘要:該文針對目前地方高校化學實驗學習中的學生學習主動性差,探究性學習能力非常匱乏的現狀,提出并研究了地方高效“四模塊化學實驗課程體系。該課程提體系包括基本技能操作訓練實驗模塊、基本合成訓練實驗模塊、化合物的表征和基本性能的測試模塊和綜合性訓練實驗模塊。四個模塊的學習內容的設置和教學模式,可使學生的學習從簡單到復雜,從模仿到創新,從最初的教師的詳細講解和示范為主到后來的學生自主性學習為重,層層遞進。有效激發學生自主性學習的積極性,培養學生探究性學習思維,提升學生發現問題、分析問題、解決問題的能力,達到創新型人才培養的目的。

關鍵詞:地方高校;化學實驗新課程體系;四模塊;創新能力

化學是一門以實驗為基礎的學科,實驗教學在創新人才培養方面具有其它教學環節不可替代的作用,因此大學化學實驗課程體系的改革舉足輕重。大多數地方高校也都意識到傳統的化學實驗教學的弊端,并根據本校的實際情況,對大學化學實驗教學改革進行了探索和實踐[1-10],歸納起來,這些研究主要著重以下三方面:(1)教學方法上。課堂上的“填鴨式教學”轉變為“師生互動式教學”,突出學生在學習過程中的主體地位,以調動學生學習的積極性和主動性;(2)課程內容的設置上。四大化學實驗內容上各自增加了設計性實驗;(3)實驗教學考核體系上。改變單一的考核辦法,注重把“過程”與“結論”有機地結合起來進行考核。這些改革取得了一定的教學效果,但依然存在很多不足,主要體現在以下三點:一、實驗講義寫得過于詳細,學生實驗時照方抓藥即可,學習主動性是空談;二、設計性實驗內容過于陳舊,不能反應學科前沿,難以引發學生的興趣和熱情;三、基于二級學科范圍內的四大化學實驗,不合理地割斷了化學學科內在的聯系,學生掌握的是孤立的、碎片式知識,難以將四大化學實驗有機的聯系在一起,這在很大程度上限制了學生的交叉思維、創造性思維能力的訓練和培養。因此如何站在一個整體的高度上,改革現有的化學實驗課程體系,來轉變學生的學習方式,培養學生的學習能力和創新能力,以達到對人才培養的要求,是地方高校化學實驗教育亟需思考并解決的一個重要問題。本文專門就大學化學實驗課程體系的設置做了探索,提出將四大化學實驗作為一個有機整體,將其分為四個模塊:基本技能操作訓練,基本合成訓練,化合物的表征和基本性能的測試和綜合性實驗。每個模塊包括課程內容編排和教學模式和方法等方面。課程內容設置注重化學各二級學科間的有機聯系,課程內容安排注重理論知識與實踐應用的聯系,教學模式和教學方法著重鍛煉學生自主學習能力和創造性思維的培養,以改變學生長期以來被動的學習方式,提升學生的實踐操作能力,學習能力和創新能力。

1基本技能操作訓練實驗模塊

基本技能操作訓練實驗模塊是指對傳統意義上的無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗等進行基本操作練習。這是每個化學學科內各專業學生必修的基本化學實驗課程,課程內容是以基本操作訓練為主,比如萃取、蒸餾、重結晶、升華、過濾、離心分離、滴定相關操作等基本操作。本模塊在大一開出。模塊在化學實驗新課程體系中主要是培養學生的規范操作實驗的能力,通過反復訓練,培養學生將規范的基本操作實驗操作變成一種良好的實驗習慣。本模塊教學過程中,指導教師詳細講解實驗要求,每個操作的重點和難點后,進行示范。學生則能根據老師的講解和示范,能獨立進行并完成各項操作,教師對學生的操作隨時指導,及時發現和更正可能出現的錯誤操作。

2基本合成訓練模塊

基本合成訓練實驗模塊是指對無機合成、有機合成及簡單高分子的合成進行訓練的實驗模塊。本模塊內容中的無機化合物和有機化合物合成,是各專業學生必修,簡單高分子的合成是針對高分子材料工程專業學生開設。本模塊課程大二開出。主要內容是實驗教材書上成熟的合成實驗,驗證性實驗,學生很容易做成功。這個實驗模塊主要側重于學生運用其基本實驗操作能夠成功重復現有成熟的實驗,重在模仿。本模塊教學過程中,教師教會學生怎樣根據實驗原理來設計實驗方案和操作步驟,并示范合成實驗基本裝置的搭建。學生在教師的指導下,能夠獨立完成實驗,達到實驗要求和目標。本模塊的學習旨在學生運用學到的基本操作,能夠成功模仿重復實驗,獲得體驗感和成功感,初步培養學生思考問題的能力,繼而引發學生的學習欲望。

3化合物的表征和基本性能的測試模塊

此模塊是對化合物的結構進行初步表征、定量分析及其基本物理化學性質的測試。其內容主要涉及大型儀器分析的方法對化合物進行表征和性能測試。如用紫外光譜、紅外光譜對化合物進行定性分析,用原子吸收光譜、原子發射光譜、高效液相色譜和氣相色譜對物質進行定量分析,運用核磁共振光譜對物質進行結構表征;采用紫外光譜、熒光光譜、電化學方法對化合物進行生化性能的測試。本模塊適合大三第一學期開出。教學過程中,教師詳細講解每種儀器的使用方法和注意事項,并給予操作示范,引導學生利用理論教材和文獻資料來了解每一種儀器分析的原理和應用范圍;學生在教師的指導下了解并熟悉如何使用大型儀器對化合物進行表征和性能測試的原理和操作方法。本模塊課程旨在培養學生并初步了解和熟悉運用儀器分析的原理和操作方法,提高學生運用理論知識指導實踐和用實踐結果驗證理論知識的能力。

4綜合性實驗模塊

綜合性實驗模塊在前三個模塊的基礎上開設的。本模塊課程內容根據不同專業的學科前沿、教師的研究領域和實際生活應用進行設置,囊括合成、分離提純、結構表征和性能測試四個部分,教師團隊應根據研究前沿或者自己的科學研究領域和本?,F有的儀器條件,開出實驗內容。前提是開出的實驗內容必需是較容易做成功的。比如從事有機合成研究的教師給出的內容側重合成與表征;分析化學領域的教師合成與性能測試,側重性能測試;環境化學領域則側重于環境檢測性能方面;高分子材料領域的則側重高分子材料的表征和性能測試。該課程適合在大三第二個學期開出,每個實驗內容至少與兩個以上二級學科的知識相關聯,實現開放式教學。以學生自主實驗為主,教師指導為輔。教學過程中,教師的任務是指導學生怎樣收集文獻、提煉文獻資料信息以及實驗過程中給學生提供適當的指導。學生則4~6個人作為一個實驗小組,從搜集提取文獻、實驗方案的確立,實驗操作步驟的設計,實驗儀器和試劑的領取,到后續的表征和性能測試的實驗方案,正式實驗等各環節都需小組成員合作完成。整個教學過程,正式實驗的前期工作都在課堂外完成。而且學生在實驗過程中,學生可自主進行探索性的實驗,在此過程中,可能會遇到各種各樣的問題,這些問題需要學生自己解決,解決方法在指導教師的引導下,通過查閱文獻資料和理論知識,對實驗條件需要進行多次探索,對探索后的實驗結果進行對比分析,學會運用理論知識解釋實驗現象和結果,積累實驗經驗,初步形成研究性學習思維,通過實驗的量變到質變,學生會在不斷實驗過程中,產生火花,提出具有創新性的想法,實現培養學生創新性思維和能力的目的。綜合性實驗模塊課程將實驗基本操作、基本技能與創新意識、綜合分析能力、研究設計能力的培養貫穿于整個實驗教學過程中,旨在“教會知識”向使學生“學會學習”轉變,將學生被動照方抓藥式的學習變成主動的探索性學習,旨在培養學生獨立搜集、提煉文獻資料信息能力,提升學生分析問題、解決問題的能力,初步培養學生的研究性思維能力。經過反復訓練,可大幅度提升學生的創造性思維能力,達到創新型人才培養的目的。

5結語

本文初步從理論上探索“四模塊”大學化學實驗新課程體系設置的科學性和實用性。預對本?;瘜W專業的學生首先進行試驗,經過對試驗學生的創新性能力評估后,然后將“四模塊”大學化學實驗新課程體系的經驗推廣至其他專業的學生,對于其他地方高校同樣具有重要借鑒意義。全面提升學生學習能力,自主動手能力,探究性學習能力和創新能力,達到人才培養的目的。

作者:唐斯萍 楊穎群 曾榮英 馮泳蘭 許志峰 單位:衡陽師范學院學院

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