研究型實驗教學(xué)模式探討

林覓 關(guān)宏宇 姜玉春 馮大明 黃鵬 劉洋

摘 要 傳統(tǒng)實驗教學(xué)，存在模式單一、內(nèi)容陳舊、操作步驟刻板等不足，既限制學(xué)生主動參與的積極性，又降低實驗教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新性。而研究性實驗具有實驗內(nèi)容的自主性、實驗結(jié)果的未知性以及實驗方法手段的創(chuàng)新性三個基本特征，能培養(yǎng)學(xué)生正確運用各種學(xué)科知識獨自分析、解決問題的能力，教師在實驗過程中只起引導(dǎo)作用。本文結(jié)合實驗內(nèi)容，從實驗流程的各個方面進行探討，如何有效開展研究型實驗。

關(guān)鍵詞 研究型實驗 有機化學(xué) 教學(xué)模式改革

實驗教學(xué)是高校教育體系的一個重要環(huán)節(jié)，重點培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力、獨立探索能力和科研創(chuàng)新能力。為適應(yīng)“建立新型的適應(yīng)學(xué)生能力培養(yǎng)，鼓勵探索的多元實驗考核方法和實驗教學(xué)模式，推進學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，研究性學(xué)習(xí)”這一要求，遼寧大學(xué)化學(xué)院對大三學(xué)生開設(shè)了研究型實驗。我們經(jīng)過幾年的探索與實踐，逐步摸索形成一個比較完整的實驗體系，并取得了較好的教學(xué)效果。

1建設(shè)背景

基礎(chǔ)實驗，老師常采用“注入式”教學(xué)。由教師講解，學(xué)生根據(jù)教材內(nèi)容按部就班地進行實驗，處于被動學(xué)習(xí)。

綜合實驗，利用多個原理及概念，通過不同方法實現(xiàn)教師給定題目的實驗項目，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運用專業(yè)知識的能力，強化學(xué)生分析和解決問題的能力，使學(xué)生具有基本的科研和實踐能力。

這兩種實驗都是教師處于主導(dǎo)地位，學(xué)生處于被動地位，知識獲取能力低，思維模式固化。因此，為進一步提高教學(xué)質(zhì)量，滿足人才培養(yǎng)的要求，需要進行實驗教學(xué)模式的改革，建立新型的實驗教學(xué)體系，我們開展研究型實驗教學(xué)。研究型實驗鼓勵學(xué)生探索研究，更注重對學(xué)生多元化思維模式和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。這類實驗是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下獨立自主地完成，進行的有目的、有意識的實質(zhì)性探索與研究活動。研究型實驗與常規(guī)實驗的根本區(qū)別在于：從實驗題目、方案路線、合成產(chǎn)物到檢測應(yīng)用都是自己獨立完成，整個過程充滿未知。

2實驗?zāi)Ｊ?/p>

我們化學(xué)院結(jié)合學(xué)科特點，以有機化學(xué)實驗為例，來說明如何開展該課程的研究型實驗教學(xué)。這門實驗共60學(xué)時，歷時四周完成。第1周查閱文獻，設(shè)計實驗方案;第2-3周合成產(chǎn)物，分析表證;第4周處理數(shù)據(jù)，補充實驗，上交實驗報告和文獻綜述，教師組織討論會，互相交流。在整個實驗期間，教師對學(xué)生予以指導(dǎo)和監(jiān)督，保證實驗順利完成。

2.1選題

教師在選題時把握好難度，盡量涵蓋多種實驗操作，由淺入深，循序漸進。過于簡單，僅僅是一些基礎(chǔ)實驗的重復(fù)疊加，沒有挑戰(zhàn)性難以引起學(xué)生的興趣;太難，超出學(xué)生所學(xué)范圍，又會挫傷學(xué)生的積極性。最好還兼具以下特點：新穎，激發(fā)學(xué)生興趣;實用，能結(jié)合生活實際。但研究型實驗畢竟是一種教學(xué)過程，不用過分強創(chuàng)新性，應(yīng)該更加注重培養(yǎng)良好的科研思維和實驗習(xí)慣。最后，教師在選題時還要考慮實驗室條件，儀器設(shè)備以及實驗藥品是否易購。

綜合考慮以上因素，我們精心設(shè)計了以下實驗題目：

（1）磷鎢雜多酸催化合成己二酸;（2）衣康酸類共聚物阻垢劑的合成;（3）金屬環(huán)烷酸鹽類涂料催干劑的制備與表征;（4） -萘乙醚的制備及在手工皂中的應(yīng)用;（5）Biginelli反應(yīng)的研究及單星素的制備。

2.2方案設(shè)計

4-6名同學(xué)自愿組成一個小組，每個小組配備一名指導(dǎo)教師。學(xué)生的方案設(shè)計要包括原料的選擇與用量，合成的方法與設(shè)備，檢測表征的儀器與手段等等。實驗前，教師要批閱方案并組織1-2次講座或討論會。學(xué)生用PPT匯報方案，其他同學(xué)要指出不足，大家一起討論如何改進;當(dāng)學(xué)生思路不對時，教師要及時糾正;學(xué)生對某些問題有疑惑，教師應(yīng)采用啟發(fā)式的講解。剛開始，學(xué)生比較拘謹(jǐn)，需要教師指定發(fā)言，并對學(xué)生的思維想法加以點撥。隨著交流與討論的加深，學(xué)生踴躍發(fā)言，紛紛提出自己的見解。當(dāng)學(xué)生想另辟蹊徑時，不要輕易否定，以研究為重，不怕失敗，鼓勵學(xué)生大膽嘗試，保護創(chuàng)新精神。

在實驗方案制定過程中，要始終秉承學(xué)生作為獨立主體這一觀念。但教師一定要有自己的思路，注意對學(xué)生的引領(lǐng)，保證實驗過程具備一定的完整性;學(xué)生所選擇的內(nèi)容與技術(shù)層次，現(xiàn)有的實驗水平能夠滿足;幫助學(xué)生形成逐層遞進連貫的思維模式。

2.3開展實驗

實驗以小組為單位展開，每個人所承擔(dān)的實驗內(nèi)容不同，有的考察催化劑，有的考察反應(yīng)時間等等。教學(xué)過程模擬科學(xué)研究。實驗裝置的搭建，試劑的配置，合成條件的摸索，都是學(xué)生自己解決。剛開始遇到問題，學(xué)生習(xí)慣性地找老師解決。但隨著實驗逐漸深入，學(xué)生對反應(yīng)的觀察更細(xì)致，考慮事情也更加周全，遇到問題開始自己分析，與小組同學(xué)一起討論，查閱資料，積極主動尋找解決辦法，教師僅僅予以指導(dǎo)和監(jiān)督。

比如在萘乙醚的合成實驗中，產(chǎn)物需要用水和乙醇重結(jié)晶，但是文獻中沒有給出具體比例和用量，是學(xué)生自己通過多次實驗摸索得出最佳實驗條件，體驗到解決問題后的喜悅與自豪。這些都培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考和分析解決問題的能力。

在整個實驗過程中，基本涵蓋了有機實驗的基本操作，蒸餾、回流、重結(jié)晶、熔點測定，薄層色譜檢測，柱色譜提純都有所涉及。學(xué)生的基本操作得到鍛煉和提高，為以后從事科學(xué)研究打下堅實基礎(chǔ)。

2.4實驗管理制度

實驗過程中，實驗室完全對外開放，學(xué)生可以根據(jù)自身情況來調(diào)整實驗進度，實驗時間更為自由靈活;對實驗室和儀器設(shè)備的申請使用，則需通過相應(yīng)的流程預(yù)約來實現(xiàn)，促進實驗室管理制度更為規(guī)范、科學(xué)化、增大資源利用率。

2.5成績考核

實驗結(jié)束后，學(xué)生處理數(shù)據(jù)上交實驗報告和文獻綜述。老師組織大家對結(jié)果進行討論，總結(jié)出最佳實驗條件，指出實驗中的不足以及如何進行完善。

教師在評定成績時，應(yīng)建立科學(xué)多元的考核體系。既要考慮學(xué)生文獻查閱、方案設(shè)計、實驗操作的自身能力，還要考慮對整體過程的貢獻與小組成員合作等多方面因素。我們有機實驗教學(xué)老師經(jīng)過研究，決定以下表為標(biāo)準(zhǔn)進行成績評定，更能保證客觀性和公平性。

3教學(xué)效果

研究型教學(xué)模式更注重創(chuàng)新性教育的研究，豐富了素質(zhì)教育的實踐內(nèi)涵，對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)具有積極意義。

（1）提高了學(xué)生自學(xué)能力。增強了他們查閱文獻、運用學(xué)習(xí)資源的能力，培養(yǎng)了學(xué)生在團隊中合作學(xué)習(xí)的能力等。

（2）提高了學(xué)生解決實際問題的能力。通過研究型實驗的學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生分析和解決復(fù)雜現(xiàn)實問題的能力。

（3）提高了學(xué)生綜合實驗?zāi)芰?，激發(fā)了學(xué)生科研創(chuàng)新意識，增強了學(xué)生對有機化學(xué)的興趣。

4教學(xué)感想

首先，實驗中的交流很必要。以前絕大部分實驗都是老師講—學(xué)生聽—學(xué)生提問—老師再次講解。而在研究性實驗中，學(xué)生與老師及時交流討論，敢于發(fā)表自己的看法，對于問題的分析解決，和實驗方案的進一步完善，學(xué)生有時會有出人意料的好想法，甚至要優(yōu)于教師的方案。教師要學(xué)會傾聽學(xué)生的想法，只有這樣才能真正做到了教學(xué)相長、學(xué)學(xué)相長。

其次，學(xué)生的實驗?zāi)繕?biāo)明確，態(tài)度端正，不再以完成學(xué)時，早下課為目的。當(dāng)學(xué)生真正以研究為目的開展實驗，全身心投入實驗中，他們對自己的實驗產(chǎn)物付出了辛苦、傾注了心思，當(dāng)產(chǎn)物和預(yù)想有所出入，學(xué)生們甚至?xí)约褐鲃右笤黾庸ぷ髁?、延長實驗時間進一步驗證，找出原因所在。這與基礎(chǔ)訓(xùn)練時，不求甚解，只求完成實驗早點下課大大不同。

5結(jié)語

研究性實驗還有很大的開發(fā)空間，需要不斷的創(chuàng)新和改革，進一步完善實驗的各個環(huán)節(jié)。為了保證研究水平，未來最好能引入更多的教師的科研課題，并嘗試開展學(xué)生自主提出研究題目。希望通過不斷的學(xué)習(xí)實踐和改革創(chuàng)新，培養(yǎng)出一批具有創(chuàng)新意識和自主能力的人才，為將來進行科研工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

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