工科高等院校综合化学实验课程的教学探索与实践

2012-03-01郝勇静李慧婉冯如斌

邯郸职业技术学院学报 2012年3期

谢娟郝勇静李慧婉冯如斌

(1河北工程大学理学院，河北邯郸056038;2邯郸职业技术学院实验实训中心，河北邯郸056005)

高等教育的目标是培养高层次复合型人才。作为高校教学的重要环节，实验教学在学生创新意识和创新能力培养方面起着课堂教学无法替代的作用［1］。虽然我国工科院校的化学化工系，一般都开出了与无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、仪器分析等专业基础课程相配套的实验课，但这些实验课多存在内容单一，专业性强，验证性实验为主、综合性实验偏少，与实际生产、生活缺乏联系等问题，对学生专业发展所起到的作用非常有限。而实际上，工科与生产、生活实践密切相关，在生产或研究阶段会涉及到各方面的化学知识、手段与技巧，因此学生既要有扎实的基础知识和良好的实验技能，还应具备进行设计开发和科学研究的能力。可见，在工科高等院校开设特色明显的综合化学实验课是十分必要的。另一方面，严峻的就业形势也对毕业生的创新能力提出了更高要求。综合实验训练能够激发学生学习与探索的积极性，有效培养学生运用化学基本理论解决生产科研实际问题的能力，增强其自主创新意识［2-4］。

近年来，我们在坚持开设各门基础化学实验课、全面考虑先行课与后继课之间联系的基础上，于第三学年本科教学计划中增设了辐射面广、知识容量大、实用性及可操作性强的综合化学实验课。实验项目重视理论联系实际，主要来源于生产实践和教师的科研成果，现已建立起一个多层次的实验教学体系，显著提高了学生的综合素质和科学素养，为他们的就业及深造提供了帮助。本文从内容设置、教学方法、评价指标、实施效果和队伍建设5个方面详细介绍了作者单位开设《综合化学实验》课程的一些做法和体会，并对该课程建设的相关问题进行了初步探讨。

一、内容设置

众所周知，基础化学实验强烈依赖于理论课程，而理论化学往往相对独立、各成体系，这就严重破坏了化学实验课的系统性和完整性，导致知识分割过窄，学生因实验方法和技能的综合应用能力低而难以适应现代社会的发展要求［5］。同时，常年不变的教学内容又多为经典的验证性实验，缺乏研究性和设计性，结果使学生的学习积极性和主动性受到抑制，创造思维培养落实不到位，解决实际问题的能力始终难以提高。

基于上述原因，我系近年来在工科化学实验教学改革方面进行了积极探索与实践，组织教职员工广泛参与，通过反复论证，精选了20多个实验汇编成综合化学实验教材。其内容并非基础化学实验技术机械组合拼凑的结果，而是融无机、分析、有机、物化、仪分于一体，兼顾诸如高分子化学、催化基础、应用电化学、精细化工等未开出实验的专业课形成的一个个小型题目。部分综合化学实验见表1。

可以看出，每个综合实验都涵盖了至少两个二级学科的知识，既保留了基础训练，又体现了研究性和设计性，不但能够帮助学生站在更高的层次上去理解化学各分支学科间最本质的内在联系，还可在实验过程中培养学生的创新思维和能力。

表1 部分综合化学实验一览表

二、教学方法

综合实验不同于基础实验，沿用以教材为依据，教师现场讲解、示范，学生“照单抓药”的教学模式将严重抑制学生思维能力和创新能力的发挥。因此，我们对传统实验教学形式进行了改进。多种教学方法和途径的灵活运用既发挥了教师的主导作用，又体现了学生的主体地位。

学生首先按照兴趣爱好或专业需要选择题目，并根据项目内容确定实验完成人数(3～5人不等)。主讲老师启发式地讲解实验的基本原理和理论，之后学生独立查阅文献资料，分析相关知识，设计实验方案，组织具体实施，教师只起辅助作用，这一做法有效保证了学生创造性思维的展开。

实验过程中，教师鼓励学生大胆尝试多元化设计方案，以使学生碰到更多的问题，观察到丰富的实验现象，得出多样化的实验结果，进而提高学生制订实验方案、观察实验现象、分析实验结果的能力。例如液相沉淀法制备ZnO纳米粉实验，可考察不同原料配比或反应时间对产物结构及性能的影响，并通过对比研究找出最佳工艺路线。

实验结束后，师生对整个实验过程共同质疑、讨论，教师为学生解疑释惑，帮助其理清实验的整体思路，将感性认识上升到理性认识，体会综合实验的思想内涵。实验报告要求以组为单位完成，突出现象描述、数据分析、结果讨论及心得体会，为日后的毕业设计/论文环节打下良好基础。

由于每位教师负责的实验项目不同，学生所选实验的总学时数又在60～80左右，为保证师生共同参与的时间和精力投入，实验室还采取了开放管理形式。学生可不受时间限制，根据情况随时进入实验室做实验，并鼓励学生利用课余时间、双休日及寒暑假将部分源于教师科研课题的综合实验上升为大学生科技创新项目，真正实现因材施教。

三、评价指标

实验课程考核不仅能够检验教与学的效果，促进教学内容的完善、教学方法的改进，还是促使学生重视实验课，努力学习以提高成绩的有效方法［6，7］。通过积累，我们逐步建立起一套过程评价与结果评价并重的考核制度。

综合化学实验成绩的考核主要分为文献调研、方案设计、实验操作和分析报告4部分，各占总成绩的10%、40%、30%和20%。文献调研主要依据所查文献的数量和质量，阅读理解的水平及参考文献对方案设计的指导作用;方案设计重点考察实验方案设计的合理性、可行性与最终的执行效果;实验操作评判的标准为操作的规范性与熟练度，以及实验记录的详实状况;分析报告注重的是实验数据的处理、实验结果的分析和对实验中存在问题的思考。

反馈信息显示，该考核办法因科学、公正地评价了学生实验的水平而普遍受到欢迎，起到了激励学生重视实验的作用，达到了提高教学质量的目的。

四、实施效果

工科综合化学实验的目的在于引导学生将所学的化学理论知识和实验技能运用到各领域的研究与开发中去，这就要求综合化学实验的项目必须能够反映出化学与生产、生活的联系，如材料、能源、食品、生物等。

教学实践表明，我们的综合化学实验教学是成功的。“理论联系实际”的教学思想不仅增强了学生对课程的兴趣，进一步巩固了学生的理论知识和基本操作，实现了多门学科知识的融会贯通，还使学生掌握了多种物质的合成、分离、提纯、表征与性能测定等综合实验技能，形成了“知”转化为“用”，并在“用”中“学”的良好循环。“教为主导、学为主体”的教学原则强烈激发了学生学习的主动性和积极性，培养和训练了他们提出问题、分析问题、解决问题的能力，思维能力和创新能力得到全面提升，对其将来就业或深造有着实质性的帮助。

此外，由于综合化学实验在进行中会遇到很多挫折和失败，团结互助、克服困难、寻找答案的过程还可增强学生的团队精神和协作意识，提高其对挫折的承受力，磨练他们的意志，塑造出坚忍不拔的优秀品格。

五、队伍建设

综合实验对教师队伍要求较高，教师不仅要全面理解专业教学目标，准确把握实验内容特点，还必须实现角色转变，由知识的传授者、教学的管理者和成绩的裁判者转换为课程计划的组织者，学生学习的合作者，及其成长的促进者。

为此，我们抽调了教学经验丰富，科研背景好的教师主讲综合化学实验课程，其中高级职称人员占40%，具有博士、硕士学位者达到100%，充分保障了实验教学的水平与质量。长期从事纵向、横向科研项目的经历，使教师们不但对相关学科和专业的最新发展趋势颇为了解，可将自身一些成熟的课题与结果转化为实验教学内容，而且能在指导学生实验的过程中，与之分享自己的学习体会和成败经验，为学生今后的学习、工作提供有益借鉴。同时，为了更好地进行综合化学实验课程建设，我们还专门成立了综合实验教研小组，确定了课程建设负责人，定期开展教研活动，组织教师进行经验交流，收集整理学生的反馈信息，及时通报本领域国内外发展动态，从而不断提高教师自身素质。