工科高等院校綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)探索與實(shí)踐

謝 娟 郝勇靜 李慧婉 馮如斌

(1河北工程大學(xué)理學(xué)院，河北邯鄲056038;2邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心，河北邯鄲056005)

高等教育的目標(biāo)是培養(yǎng)高層次復(fù)合型人才。作為高校教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面起著課堂教學(xué)無法替代的作用［1］。雖然我國工科院校的化學(xué)化工系，一般都開出了與無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、儀器分析等專業(yè)基礎(chǔ)課程相配套的實(shí)驗(yàn)課，但這些實(shí)驗(yàn)課多存在內(nèi)容單一，專業(yè)性強(qiáng)，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主、綜合性實(shí)驗(yàn)偏少，與實(shí)際生產(chǎn)、生活缺乏聯(lián)系等問題，對(duì)學(xué)生專業(yè)發(fā)展所起到的作用非常有限。而實(shí)際上，工科與生產(chǎn)、生活實(shí)踐密切相關(guān)，在生產(chǎn)或研究階段會(huì)涉及到各方面的化學(xué)知識(shí)、手段與技巧，因此學(xué)生既要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和良好的實(shí)驗(yàn)技能，還應(yīng)具備進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)和科學(xué)研究的能力?？梢?，在工科高等院校開設(shè)特色明顯的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是十分必要的。另一方面，嚴(yán)峻的就業(yè)形勢(shì)也對(duì)畢業(yè)生的創(chuàng)新能力提出了更高要求。綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與探索的積極性，有效培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)基本理論解決生產(chǎn)科研實(shí)際問題的能力，增強(qiáng)其自主創(chuàng)新意識(shí)［2-4］。

近年來，我們?cè)趫?jiān)持開設(shè)各門基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課、全面考慮先行課與后繼課之間聯(lián)系的基礎(chǔ)上，于第三學(xué)年本科教學(xué)計(jì)劃中增設(shè)了輻射面廣、知識(shí)容量大、實(shí)用性及可操作性強(qiáng)的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目重視理論聯(lián)系實(shí)際，主要來源于生產(chǎn)實(shí)踐和教師的科研成果，現(xiàn)已建立起一個(gè)多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，顯著提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)，為他們的就業(yè)及深造提供了幫助。本文從內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)、實(shí)施效果和隊(duì)伍建設(shè)5個(gè)方面詳細(xì)介紹了作者單位開設(shè)《綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程的一些做法和體會(huì)，并對(duì)該課程建設(shè)的相關(guān)問題進(jìn)行了初步探討。

一、內(nèi)容設(shè)置

眾所周知，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)強(qiáng)烈依賴于理論課程，而理論化學(xué)往往相對(duì)獨(dú)立、各成體系，這就嚴(yán)重破壞了化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的系統(tǒng)性和完整性，導(dǎo)致知識(shí)分割過窄，學(xué)生因?qū)嶒?yàn)方法和技能的綜合應(yīng)用能力低而難以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展要求［5］。同時(shí)，常年不變的教學(xué)內(nèi)容又多為經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏研究性和設(shè)計(jì)性，結(jié)果使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性受到抑制，創(chuàng)造思維培養(yǎng)落實(shí)不到位，解決實(shí)際問題的能力始終難以提高。

基于上述原因，我系近年來在工科化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方面進(jìn)行了積極探索與實(shí)踐，組織教職員工廣泛參與，通過反復(fù)論證，精選了20多個(gè)實(shí)驗(yàn)匯編成綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材。其內(nèi)容并非基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)機(jī)械組合拼湊的結(jié)果，而是融無機(jī)、分析、有機(jī)、物化、儀分于一體，兼顧諸如高分子化學(xué)、催化基礎(chǔ)、應(yīng)用電化學(xué)、精細(xì)化工等未開出實(shí)驗(yàn)的專業(yè)課形成的一個(gè)個(gè)小型題目。部分綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)見表1。

可以看出，每個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)都涵蓋了至少兩個(gè)二級(jí)學(xué)科的知識(shí)，既保留了基礎(chǔ)訓(xùn)練，又體現(xiàn)了研究性和設(shè)計(jì)性，不但能夠幫助學(xué)生站在更高的層次上去理解化學(xué)各分支學(xué)科間最本質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系，還可在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力。

表1 部分綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)一覽表

二、教學(xué)方法

綜合實(shí)驗(yàn)不同于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，沿用以教材為依據(jù)，教師現(xiàn)場(chǎng)講解、示范，學(xué)生“照單抓藥”的教學(xué)模式將嚴(yán)重抑制學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的發(fā)揮。因此，我們對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式進(jìn)行了改進(jìn)。多種教學(xué)方法和途徑的靈活運(yùn)用既發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用，又體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位。

學(xué)生首先按照興趣愛好或?qū)I(yè)需要選擇題目，并根據(jù)項(xiàng)目內(nèi)容確定實(shí)驗(yàn)完成人數(shù)(3～5人不等)。主講老師啟發(fā)式地講解實(shí)驗(yàn)的基本原理和理論，之后學(xué)生獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料，分析相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，組織具體實(shí)施，教師只起輔助作用，這一做法有效保證了學(xué)生創(chuàng)造性思維的展開。

實(shí)驗(yàn)過程中，教師鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試多元化設(shè)計(jì)方案，以使學(xué)生碰到更多的問題，觀察到豐富的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出多樣化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而提高學(xué)生制訂實(shí)驗(yàn)方案、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。例如液相沉淀法制備ZnO納米粉實(shí)驗(yàn)，可考察不同原料配比或反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及性能的影響，并通過對(duì)比研究找出最佳工藝路線。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，師生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程共同質(zhì)疑、討論，教師為學(xué)生解疑釋惑，幫助其理清實(shí)驗(yàn)的整體思路，將感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，體會(huì)綜合實(shí)驗(yàn)的思想內(nèi)涵。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求以組為單位完成，突出現(xiàn)象描述、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果討論及心得體會(huì)，為日后的畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文環(huán)節(jié)打下良好基礎(chǔ)。

由于每位教師負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不同，學(xué)生所選實(shí)驗(yàn)的總學(xué)時(shí)數(shù)又在60～80左右，為保證師生共同參與的時(shí)間和精力投入，實(shí)驗(yàn)室還采取了開放管理形式。學(xué)生可不受時(shí)間限制，根據(jù)情況隨時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，并鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間、雙休日及寒暑假將部分源于教師科研課題的綜合實(shí)驗(yàn)上升為大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，真正實(shí)現(xiàn)因材施教。

三、評(píng)價(jià)指標(biāo)

實(shí)驗(yàn)課程考核不僅能夠檢驗(yàn)教與學(xué)的效果，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的完善、教學(xué)方法的改進(jìn)，還是促使學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)課，努力學(xué)習(xí)以提高成績的有效方法［6，7］。通過積累，我們逐步建立起一套過程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)并重的考核制度。

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績的考核主要分為文獻(xiàn)調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作和分析報(bào)告4部分，各占總成績的10%、40%、30%和20%。文獻(xiàn)調(diào)研主要依據(jù)所查文獻(xiàn)的數(shù)量和質(zhì)量，閱讀理解的水平及參考文獻(xiàn)對(duì)方案設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用;方案設(shè)計(jì)重點(diǎn)考察實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的合理性、可行性與最終的執(zhí)行效果;實(shí)驗(yàn)操作評(píng)判的標(biāo)準(zhǔn)為操作的規(guī)范性與熟練度，以及實(shí)驗(yàn)記錄的詳實(shí)狀況;分析報(bào)告注重的是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在問題的思考。

反饋信息顯示，該考核辦法因科學(xué)、公正地評(píng)價(jià)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的水平而普遍受到歡迎，起到了激勵(lì)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)的作用，達(dá)到了提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

四、實(shí)施效果

工科綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的在于引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的化學(xué)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能運(yùn)用到各領(lǐng)域的研究與開發(fā)中去，這就要求綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目必須能夠反映出化學(xué)與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系，如材料、能源、食品、生物等。

教學(xué)實(shí)踐表明，我們的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是成功的?！袄碚撀?lián)系實(shí)際”的教學(xué)思想不僅增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)課程的興趣，進(jìn)一步鞏固了學(xué)生的理論知識(shí)和基本操作，實(shí)現(xiàn)了多門學(xué)科知識(shí)的融會(huì)貫通，還使學(xué)生掌握了多種物質(zhì)的合成、分離、提純、表征與性能測(cè)定等綜合實(shí)驗(yàn)技能，形成了“知”轉(zhuǎn)化為“用”，并在“用”中“學(xué)”的良好循環(huán)?！敖虨橹鲗?dǎo)、學(xué)為主體”的教學(xué)原則強(qiáng)烈激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)和訓(xùn)練了他們提出問題、分析問題、解決問題的能力，思維能力和創(chuàng)新能力得到全面提升，對(duì)其將來就業(yè)或深造有著實(shí)質(zhì)性的幫助。

此外，由于綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行中會(huì)遇到很多挫折和失敗，團(tuán)結(jié)互助、克服困難、尋找答案的過程還可增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作意識(shí)，提高其對(duì)挫折的承受力，磨練他們的意志，塑造出堅(jiān)忍不拔的優(yōu)秀品格。

五、隊(duì)伍建設(shè)

綜合實(shí)驗(yàn)對(duì)教師隊(duì)伍要求較高，教師不僅要全面理解專業(yè)教學(xué)目標(biāo)，準(zhǔn)確把握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容特點(diǎn)，還必須實(shí)現(xiàn)角色轉(zhuǎn)變，由知識(shí)的傳授者、教學(xué)的管理者和成績的裁判者轉(zhuǎn)換為課程計(jì)劃的組織者，學(xué)生學(xué)習(xí)的合作者，及其成長的促進(jìn)者。

為此，我們抽調(diào)了教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，科研背景好的教師主講綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，其中高級(jí)職稱人員占40%，具有博士、碩士學(xué)位者達(dá)到100%，充分保障了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平與質(zhì)量。長期從事縱向、橫向科研項(xiàng)目的經(jīng)歷，使教師們不但對(duì)相關(guān)學(xué)科和專業(yè)的最新發(fā)展趨勢(shì)頗為了解，可將自身一些成熟的課題與結(jié)果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，而且能在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過程中，與之分享自己的學(xué)習(xí)體會(huì)和成敗經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)、工作提供有益借鑒。同時(shí)，為了更好地進(jìn)行綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)，我們還專門成立了綜合實(shí)驗(yàn)教研小組，確定了課程建設(shè)負(fù)責(zé)人，定期開展教研活動(dòng)，組織教師進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流，收集整理學(xué)生的反饋信息，及時(shí)通報(bào)本領(lǐng)域國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)，從而不斷提高教師自身素質(zhì)。

六、結(jié)語

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)改變了各基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)自成體系、相互脫節(jié)的傳統(tǒng)模式，克服了專門化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過細(xì)過窄的不良弊端;與生產(chǎn)、生活相關(guān)，更新速度較快的課程特點(diǎn)有助于發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，必將在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力、提高其綜合素質(zhì)等方面發(fā)揮重大作用。

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