應(yīng)用化學(xué)本科專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與實(shí)踐

李東娟 張啟儉 唐克

摘要：本文針對(duì)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，采取精選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、采用開(kāi)放式教學(xué)、合理的考核方法等，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)能力，尊重事實(shí)、事實(shí)求是的科學(xué)態(tài)度。通過(guò)教學(xué)改革，有效的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、激發(fā)了學(xué)生的科研興趣、鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用化學(xué)；專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）17-0073-02

應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)橫跨或涉及多個(gè)學(xué)科和多個(gè)專(zhuān)業(yè)，是一門(mén)介于化學(xué)和化工之間的應(yīng)用型的學(xué)科，是化學(xué)學(xué)科中應(yīng)用性最強(qiáng)的培養(yǎng)應(yīng)用型人才的專(zhuān)業(yè)，它培養(yǎng)的人才具備化學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技能[1]。

創(chuàng)新性、綜合性實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的不可缺少的組成部分[2]。通過(guò)創(chuàng)新性、綜合性實(shí)驗(yàn)，提高了學(xué)生的主動(dòng)性和動(dòng)手能力。本文以遼寧工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院的應(yīng)用化學(xué)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為研究對(duì)象，從轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、精選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、創(chuàng)建綠色實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、增加綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、努力構(gòu)建開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核方式等方面，探討了我院應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[2]。

一、建立設(shè)計(jì)性科研實(shí)驗(yàn)題目遴選機(jī)制、實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研結(jié)合

應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)在進(jìn)行專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，學(xué)生已經(jīng)進(jìn)入大四階段，具備了基本實(shí)驗(yàn)技能、必要的合成實(shí)驗(yàn)及儀器分析的基礎(chǔ)。而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式較單一，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和經(jīng)典實(shí)驗(yàn)及孤立的單元性操作實(shí)驗(yàn)多，不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，不利于發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造性思維。目前的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已不能滿(mǎn)足當(dāng)代應(yīng)用化學(xué)教育的要求，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容急需更新，如何設(shè)計(jì)出一些新的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)已成為當(dāng)務(wù)之急[3]。

為了更好地展示我校應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)特色，同時(shí)體現(xiàn)當(dāng)前社會(huì)研究熱點(diǎn)，我們制定了應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)題目甄選機(jī)制，每年在教師層面上征集實(shí)驗(yàn)題目，擴(kuò)充專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)題目庫(kù)[3]。我院具有博士學(xué)位的年青教師比例較高，本院教師主持多項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省級(jí)研究項(xiàng)目，具有較高的科研水平。教師從自己的科研項(xiàng)目中設(shè)計(jì)出綜合性科研實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)完整的包括產(chǎn)品合成、分析表征、產(chǎn)品應(yīng)用，必須是“集三位于一體”的綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)題目，然后學(xué)院在其中精選出能夠強(qiáng)化學(xué)生技能的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?？蒲行蛯?shí)驗(yàn)不僅能把過(guò)去的知識(shí)全面應(yīng)用和鞏固，通過(guò)對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的前沿問(wèn)題或研究熱點(diǎn)問(wèn)題展開(kāi)研究，能將科研優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)勢(shì)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和獨(dú)立思維能力，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生始終保持極高的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生不斷要求增加這方面的實(shí)驗(yàn)?？蒲行蛯?shí)驗(yàn)使得專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)有了充足的課題，進(jìn)一步拓寬應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的研究范圍和視野，保證專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性和研究性[4，5]。

二、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法上以開(kāi)放式教學(xué)為主

1.實(shí)驗(yàn)選題。我院應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的題目庫(kù)已經(jīng)建立，題目庫(kù)中包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、科研性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，其中有必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（14學(xué)時(shí)）和選做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（18學(xué)時(shí)），學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣自由組成2～4人/組，每組學(xué)生可以自由在題目庫(kù)中選擇選做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2.實(shí)驗(yàn)組織。選做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只給出目標(biāo)產(chǎn)物，不給學(xué)生提供任何形式的實(shí)驗(yàn)講義，學(xué)生需要自己確定實(shí)驗(yàn)流程。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)室條件，查閱文獻(xiàn)資料，提出幾種可行的實(shí)驗(yàn)方案，然后實(shí)驗(yàn)老師組織學(xué)生進(jìn)行分析討論，在尊重學(xué)生思路和實(shí)驗(yàn)要求的前提下，實(shí)驗(yàn)教師給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，使每組形成一個(gè)切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案并確定具體實(shí)驗(yàn)步驟。

3.開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)施時(shí)采取計(jì)劃與預(yù)約相結(jié)合。必做實(shí)驗(yàn)按計(jì)劃安排實(shí)驗(yàn)周表。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)由教師提供詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)講義，指導(dǎo)教師依然是知識(shí)的提供者，主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的完成。在實(shí)驗(yàn)期間，應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室全工作日面向?qū)W生開(kāi)放，學(xué)生選做實(shí)驗(yàn)的方案確定后，可以在網(wǎng)上進(jìn)行預(yù)約[6，7]。在實(shí)驗(yàn)實(shí)施中，采用學(xué)生為主體、教師為指導(dǎo)的教學(xué)模式。教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)行啟發(fā)式、討論式和探索式相結(jié)合的教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣。

三、多媒體教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)是本科應(yīng)用化學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，主要包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告3個(gè)過(guò)程。多媒體輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)應(yīng)用于我學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的始終。我院的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心應(yīng)用化學(xué)網(wǎng)站包括以下內(nèi)容：①常規(guī)儀器如磁力攪拌、恒溫水浴鍋、微波萃取儀、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、馬弗爐和折光儀等的操作方法，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)和教學(xué)視頻展示在屏幕上，讓學(xué)生可以在網(wǎng)上重復(fù)觀看，熟悉設(shè)備的操作。②實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)：介紹各實(shí)驗(yàn)的背景知識(shí)、產(chǎn)品的應(yīng)用、基本原理、實(shí)驗(yàn)的操作步驟及注意事項(xiàng)等。③介紹相關(guān)實(shí)驗(yàn)的最新研究進(jìn)展，作為實(shí)驗(yàn)資料的擴(kuò)展。④介紹本院教師的研究方向，使學(xué)生了解老師的科研成果，激發(fā)學(xué)生的科研興趣。

充分的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)對(duì)成功實(shí)施實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)后都有一組在線(xiàn)自查測(cè)試題目，學(xué)生在課前可以完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的自查工作，自查未通過(guò)不能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生測(cè)試題目的完成情況，了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握情況，這樣在課堂上講解實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)有所側(cè)重。有效增加了實(shí)驗(yàn)課時(shí)的時(shí)效性，教師有更多的精力用于指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能得到鍛煉。

在應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，現(xiàn)代多媒體技術(shù)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程全面具體地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)生可以仔細(xì)地、重復(fù)地觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行思考和探索，有利于學(xué)生觀察能力的提高[8]。

四、建立公平、公正，具有導(dǎo)向作用的實(shí)驗(yàn)考核體系

應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)為實(shí)踐教學(xué)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、出勤情況等。有的同學(xué)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的充分、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、但實(shí)驗(yàn)報(bào)告不夠完善，而造成實(shí)驗(yàn)成績(jī)較低。一些同學(xué)沒(méi)有認(rèn)真動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，且參考別人完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)寫(xiě)完善有可能得到很高成績(jī)。這種不公平的成績(jī)?cè)u(píng)定，會(huì)打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生失去學(xué)習(xí)主動(dòng)性和獨(dú)立思維能力。我們優(yōu)化實(shí)驗(yàn)考核體系，使考核方式具有導(dǎo)向作用[9，10]。建立合理的實(shí)驗(yàn)考核體系，促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)。新考核體系中成績(jī)?cè)u(píng)定包括5部分：①查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（30%）；②實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性（20%）；③實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論或?qū)嶒?yàn)誤差分析（10%）；④實(shí)驗(yàn)過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)回答提問(wèn)（20%）；⑤實(shí)驗(yàn)報(bào)告（20%）。在確定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，各組的每位同學(xué)都需要參加與指導(dǎo)老師的討論，老師很好地了解學(xué)生的準(zhǔn)備情況，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。在實(shí)驗(yàn)實(shí)施中，各種儀器設(shè)備的使用及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的熟悉程度。指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中就實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋等方面提問(wèn)學(xué)生，鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力、安全意識(shí)和認(rèn)真觀察的能力。實(shí)踐教學(xué)側(cè)重學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際能力的培養(yǎng)，因此采取全程考核，以全面反映學(xué)生實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的好壞、產(chǎn)率的高低不是判定實(shí)驗(yàn)成績(jī)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。如果實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)問(wèn)題而不能完成部分或全部實(shí)驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)提供“實(shí)驗(yàn)誤差/失誤分析”，鼓勵(lì)學(xué)生重做實(shí)驗(yàn)且不影響實(shí)驗(yàn)成績(jī)。這樣可以使學(xué)生養(yǎng)成尊重事實(shí)，事實(shí)求是的科學(xué)態(tài)度，能夠有效防止實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)造假等學(xué)術(shù)不端行為的產(chǎn)生。

實(shí)驗(yàn)完成后，每組同學(xué)寫(xiě)一份實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告，并與相同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的其他組的同學(xué)進(jìn)行單因素條件的比較，討論實(shí)驗(yàn)影響因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。要求學(xué)生形成完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包含實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和分析、實(shí)驗(yàn)方案的對(duì)比和改進(jìn)等內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理、分析、歸納總結(jié)的能力，鍛煉學(xué)生論文的撰寫(xiě)能力，為以后的畢業(yè)論文書(shū)寫(xiě)打下良好基礎(chǔ)。鼓勵(lì)學(xué)生以小組為單位自主確定實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立記錄和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真觀察和獨(dú)立思考的習(xí)慣、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新思維能力。

五、結(jié)論

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)是將知識(shí)轉(zhuǎn)變成能力，在應(yīng)用能力的培養(yǎng)過(guò)程中實(shí)踐是重要途徑。應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)通過(guò)甄選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，結(jié)合開(kāi)放式和現(xiàn)代多媒體教學(xué)方法及采用具有導(dǎo)向作用的考核方法，體現(xiàn)化學(xué)實(shí)踐的創(chuàng)新要求，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的能力、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。我學(xué)院的應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式仍處于探索階段，以后工作的改進(jìn)措施：①增加設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和科研型實(shí)驗(yàn)的比例；②使實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放常態(tài)化，發(fā)展學(xué)生的個(gè)人能力；③增加專(zhuān)業(yè)教師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的比例，能夠更好的促進(jìn)理論課和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相互結(jié)合。

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