工科高?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系重構(gòu)與實(shí)踐*

唐 艷, 陳紅祥, 邱江華, 陳 陽, 謝 靜

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué), 它的定律和學(xué)說都來源于實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、 分析問題、 解決問題的能力, 也能為學(xué)生正確認(rèn)識(shí)事物及其變化規(guī)律提供平臺(tái), 更能以獨(dú)特的方式和豐富的內(nèi)涵在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神, 創(chuàng)造能力方面發(fā)揮重要的作用。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 學(xué)科間的交叉、 滲透使得化學(xué)學(xué)科呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)四大化學(xué)不同的新格局,故基本獨(dú)立的無機(jī)、 有機(jī)、 分析、 物化實(shí)驗(yàn)課程體系已無法滿足現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。 在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中, 如何提高同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新性, 國內(nèi)許多高校對(duì)傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系進(jìn)行了改革。 王紅等[1]將“翻轉(zhuǎn)課堂” 模式應(yīng)用在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。 陶劍波等[2]嘗試了以化學(xué)競(jìng)賽思維為引領(lǐng), 對(duì)兩個(gè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)案例進(jìn)行教學(xué)改革。 宿艷等[3]探討了以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線, 按照課程建設(shè)統(tǒng)籌規(guī)劃、 課程內(nèi)容相互銜接的建設(shè)思路重構(gòu)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系。 韓莉等[4]探討了適應(yīng)大類招生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程新體系。 盧愛黨等[5]嘗試了結(jié)合專業(yè)特色開展大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。 然而各校的性質(zhì)和特點(diǎn)不同, 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式也不完全相同, 還沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。

1 傳統(tǒng)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的弊端

傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程附屬于無機(jī)、 分析、 有機(jī)和物理化學(xué)等理論課, 有系統(tǒng)嚴(yán)謹(jǐn)、 內(nèi)容成熟、 與課堂教學(xué)結(jié)合緊密等優(yōu)點(diǎn), 但也體現(xiàn)出了以下不足: 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過多, 設(shè)計(jì)性、 研究性實(shí)驗(yàn)少; 孤立的單元性操作多, 綜合性實(shí)驗(yàn)少; 經(jīng)典實(shí)驗(yàn)多, 反映學(xué)科前沿性的內(nèi)容少等。 另外, 在具體安排上需要盡量保證與理論課程設(shè)置保持同步; 再者, 學(xué)生習(xí)慣按照實(shí)驗(yàn)講義上的步驟, 循序漸進(jìn), 按部就班, 自主性差, 學(xué)習(xí)積極性不高。

針對(duì)傳統(tǒng)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的不足, 結(jié)合我校的特點(diǎn), 我們構(gòu)建了一套有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的新工科高?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系。 依據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)自身的特點(diǎn)設(shè)置的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系, 有助于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)以及科學(xué)思維的訓(xùn)練, 從而提高教學(xué)質(zhì)量。 針對(duì)不同專業(yè)設(shè)置的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系, 可以滿足我?；?、 應(yīng)化、 冶金、 材料等19 個(gè)專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求, 有助于學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的理解與掌握, 實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的緊密結(jié)合。 新的課程體系具有基礎(chǔ)性、 趣味性、 應(yīng)用性和綜合性, 有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性, 對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力有著重要的意義。

2 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的重構(gòu)與實(shí)踐

2.1 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的模塊設(shè)置

由于傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系注重于對(duì)理論課堂教學(xué)的補(bǔ)充, 而忽視了實(shí)驗(yàn)課程本身的規(guī)律和特點(diǎn), 另外, 過分強(qiáng)調(diào)化學(xué)學(xué)科內(nèi)部二級(jí)學(xué)科的特點(diǎn)和系統(tǒng)性, 而忽視了各二級(jí)學(xué)科之間相互交叉滲透的特點(diǎn)。 針對(duì)以上問題, 我們對(duì)傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了重新整合, 各學(xué)科進(jìn)行了交叉和融合。 新的課程體系根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)置, 以化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)為主線, 分為常用玻璃儀器和設(shè)備的基本操作、 基本物理量的測(cè)定、 物質(zhì)的制備、 分離提純技術(shù)、 定性分析、 定量分析、 物質(zhì)性質(zhì)和性能的測(cè)定等內(nèi)容。 新的實(shí)驗(yàn)體系強(qiáng)化了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練, 優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容, 增加了綜合性實(shí)驗(yàn), 使學(xué)生在熟練掌握實(shí)驗(yàn)基本操作和基本技能的基礎(chǔ)上通過查閱文獻(xiàn)、 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、 實(shí)施方案、 分析結(jié)果、 報(bào)告總結(jié)等過程中了解從事科學(xué)研究的一般方法, 培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手和綜合能力。

2.2 適用于工科專業(yè)的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置

我校的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程面向化工、 應(yīng)化、 生工、 材料、冶金、 環(huán)境和礦加等19 個(gè)工科專業(yè), 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量將直接影響到這些專業(yè)學(xué)生能力的培養(yǎng)。 然而這些專業(yè)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的要求不盡相同, 實(shí)驗(yàn)技術(shù)的訓(xùn)練側(cè)重面也不同, 因此我們結(jié)合了各專業(yè)的特色特點(diǎn), 研究出基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程所需的模塊和模塊內(nèi)容。

三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備實(shí)驗(yàn)是一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn), 以鐵(Ⅱ) 鹽為起始原料, 通過氧化還原、 沉淀、 配位反應(yīng)等多步轉(zhuǎn)化, 最后制得三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀配合物。 該制備實(shí)驗(yàn)涉及到稱量、 水浴加熱、 蒸發(fā)、 濃縮、 結(jié)晶、 干燥、 減壓過濾等一系列化學(xué)基本操作, 實(shí)驗(yàn)制備出的產(chǎn)品三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀晶體為翠綠色大塊晶體。 由于實(shí)驗(yàn)過程中呈現(xiàn)多變的色彩, 此實(shí)驗(yàn)是歷年以來最受學(xué)生歡迎的實(shí)驗(yàn)之一。

化工專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)旨在學(xué)生“較好地掌握化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、 基本理論和基本技能, 具有創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力” 等, 我們?cè)陂_展“三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備” 的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí), 注重強(qiáng)化訓(xùn)練化工專業(yè)學(xué)生的基本知識(shí)、 基本理論和基本技能方法。 參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生一般都非常在意合成產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,教師會(huì)指導(dǎo)學(xué)生利用硫酸亞鐵的溶解度曲線來確定最佳溶解溫度, 從而獲得盡可能多的產(chǎn)品。 同時(shí), 教師也會(huì)要求學(xué)生探索產(chǎn)品的質(zhì)量和結(jié)晶過程的操作參數(shù)諸如結(jié)晶溫度的關(guān)系。 對(duì)化工專業(yè)的學(xué)生來說, 實(shí)驗(yàn)過程不僅幫助他們鞏固和深化無機(jī)化學(xué)課程的理論知識(shí), 掌握無機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的原理、 方法和操作技能, 還能提高他們運(yùn)用課堂上的理論知識(shí)和方法來分析問題、 解決實(shí)際問題的能力。

結(jié)合環(huán)境工程專業(yè)的特點(diǎn), 我們?cè)陂_設(shè)“三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備” 實(shí)驗(yàn)時(shí), 會(huì)倡導(dǎo)環(huán)境工程的學(xué)生在用盡可能少的試劑來進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 降低污染程度和不必要的浪費(fèi)。 另一方面,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中將廢液倒入廢液桶。 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后, 我們會(huì)要求學(xué)生設(shè)計(jì)出與所做實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的“三廢” 處理方案, 作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的一部分, 體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的思考與創(chuàng)新部分。 整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程我們注重強(qiáng)化學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和節(jié)約理念, 激發(fā)他們關(guān)注環(huán)境問題和解決環(huán)境問題的興趣, 探究綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和途徑, 提高學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。

根據(jù)不同專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,不僅實(shí)現(xiàn)了與專業(yè)實(shí)踐的銜接和融合, 還能使學(xué)生學(xué)到更多和專業(yè)緊密結(jié)合的知識(shí)和分析方法。 在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作中融入專業(yè)特色, 激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣, 培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力和專業(yè)能力。

2.3 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新

傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多, 設(shè)計(jì)性、 研究性實(shí)驗(yàn)少的弊端, 學(xué)生可以不用思考和分析, 只需要按講義“照方抓藥”, 就能完成實(shí)驗(yàn)。 為了培養(yǎng)學(xué)生的積極主動(dòng)性和動(dòng)手能力, 我們盡量減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn), 取消陳舊實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)綜合性實(shí)驗(yàn), 這類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇了思考性強(qiáng)、 聯(lián)系實(shí)際、有助于提高學(xué)生分析問題、 解決問題的實(shí)驗(yàn)。 通過增加綜合性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練, 學(xué)生可以將書本知識(shí)、 研究方法以及實(shí)驗(yàn)技巧等更好地融會(huì)貫通及應(yīng)用, 更大程度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣, 同時(shí)還可以拓寬學(xué)生的知識(shí)面, 加強(qiáng)學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的能力, 培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)素質(zhì), 基本掌握化學(xué)研究的一般方法。

2.4 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材的編寫

依據(jù)模塊化設(shè)置的實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及各專業(yè)對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的要求, 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材的編寫吸收了國內(nèi)外教學(xué)研究成果和一線教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作經(jīng)驗(yàn), 在保證基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)性和科學(xué)性的前提下, 選擇了重要的、 有代表性的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn), 同時(shí)兼顧了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的趣味性、 應(yīng)用性及綜合性等特點(diǎn)。 在綜合性實(shí)驗(yàn)中編排了探索性和開放性的問題, 給學(xué)生留下一定的思考空間, 自主探索實(shí)踐, 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。 為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和當(dāng)前的科技發(fā)展, 教材增加了一些現(xiàn)代儀器的操作技術(shù)介紹, 便于學(xué)生了解先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)和測(cè)試方法, 體現(xiàn)教材內(nèi)容的與時(shí)俱進(jìn), 以及基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)代化發(fā)展情況。

2.5 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革

傳統(tǒng)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式是填鴨式或者灌輸式, 學(xué)生的熱情不高。 在新的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系中, 我們開展了啟發(fā)式的教學(xué)方式, 把傳統(tǒng)“照方抓藥” 的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生為主體、 教師為主導(dǎo)” 的模式。 教師會(huì)要求學(xué)生提前查閱相關(guān)資料, 并按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書做好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí)。 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中, 采取課堂提問的方式, 鼓勵(lì)學(xué)生積極思考。 學(xué)生通過課前預(yù)習(xí), 發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)可能存在的問題, 然后在實(shí)驗(yàn)課上有針對(duì)性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 同時(shí), 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中相互交流、 相互討論, 解決預(yù)習(xí)過程中遇到的問題。 這種教學(xué)模式為學(xué)生自覺學(xué)習(xí)提供了更廣闊的天地, 對(duì)提高學(xué)生的實(shí)踐能力, 最大限度調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性, 培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新思維能力起到了積極的作用。

3 結(jié) 語

針對(duì)不同專業(yè)設(shè)置的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系, 滿足了我?；ぁ?應(yīng)化、 冶金、 材料等19 個(gè)專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求, 幫助學(xué)生理解與掌握了所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。 新的課程體系具有基礎(chǔ)性、 趣味性、 應(yīng)用性和綜合性, 充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性, 培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。