综合院校农科专业基础化学实验教学改革与实践

李水清　(长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

综合院校农科专业基础化学实验教学改革与实践

李水清(长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

[摘要]分析了长江大学传统基础化学实验教学体系中存在地问题,有针对性的提出了相应的改革对策。实践证明,该基础化学实验教学体系能锻炼和培养学生的实践动手能力和创新能力。

[关键词]基础化学;实验教学;实验内容;创新能力

化学是实践性很强的学科，化学中很多新领域的发展源于实验过程中新现象的发现与捕捉，现有的化学理论与规律大部分也都是从实验中总结出来的[1,2]。基础化学实验是涉农专业的一门重要学科基础课程，包括无机及分析化学、有机化学、物理化学的实验教学内容。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》指出，高校应全面提升教育教学质量，在教学中着力培养学生的实践动手能力、创新意识和创新能力[3,4]。基础化学实验课是农科类实践课程重要的一部分，其在培养学生实践动手能力、创新意识及创新能力，提升学生的实践技能，培养学生科研素养方面有着重要且不可替代的作用[5,6]。

长江大学是由原江汉石油学院、湖北农学院、荆州师范学院、湖北省卫生职工医学院合并组建而成的学科门类齐全的综合性大学，为湖北省重点建设的骨干高校，建有湖北省基础化学实验教学示范中心。该中心具有较好的实验教学条件，承担化学化工、环境、石油、地质、地球化学、医学、农学、植物保护、动物科学、水产养殖、园艺等专业的基础化学实验教学任务。为充分利用基础化学实验教学示范中心的资源，提高涉农专业的基础化学实验教学质量和水平，近年来对农科专业基础化学实验教学进行了一系列改革和实践，并取得了良好的效果。

1传统基础化学实验教学体系中存在的问题

1.1　实验课授课时间安排不合理，且与理论课脱节

通过对长江大学所有涉农专业的基础化学实验授课时间和内容进行分析，发现主要存在以下2个方面的问题。一是授课时间不合理。如第3学期学习有机化学理论课程，第4学期学习有机化学实验课程，学生经过一个寒假，很多理论知识都已遗忘，对有机化学实验中所涉及的化学反应原理理解起来显得力不从心，从而不可避免地出现简单重复实验操作、达不到实验教学的目的和效果、更谈不上培养学生的创新能力的局面；二是实验教学内容与理论课教学内容不同步。如物理化学理论课与实验课同学期进行，但理论课上还没讲到的内容却要求学生做实验，学生对实验原理不理解，只是机械重复实验操作，对数据的处理一知半解，最终不能从实验数据中归纳总结出实验结论。

1.2　实验内容陈旧、单一，实验结果评价手段简单

在无机及分析化学实验课程中，部分实验内容过于简单，很多学生在高中阶段就学习过，不能激发学生的学习兴趣，如电光分析天平的称量练习，学生在高中阶段就接触过，且现在的称量手段已迅速发展，化学实验中已普遍采用电子天平，仍将电光分析天平的称量练习作为实验内容，显然与学科的发展不同步。

在有机化学实验中，验证性的实验内容偏多,综合性、设计性的实验较少，各实验内容相对独立，前后实验内容无任何关联，不能体现实验内容的连贯性、综合性,涉及当今化学学科最新成果和发展趋势的相关实验内容就更少，学生做实验没有压力，敷衍了事，不利于培养学生的实践能力和创新能力。如果将不同的实验关联起来，此次实验的产物是下一次实验的反应物，此次实验不成功直接影响下次实验，因而会使学生产生压力，从而更认真地进行实验。另外，授课教师对学生实验结果的评定仅停留在表象，如对有机合成产物的鉴定仅仅是对产物进行看、闻，若能选取部分样品通过红外光谱或元素分析进行结构表征，这样学生能直观地感受到自己的实验成果。

1.3　数据处理软件应用课程缺乏

部分无机及分析化学实验和物理化学实验数据多，实验结果的数据处理繁琐，如磷的比色分析、燃烧热的测定、粘度法测定高聚物的相对分子量、凝固点降低法测相对分子量等，实验结束后需要通过电脑软件对数据进行分析处理，从而巩固理论课上所学的化学基本原理与基本方法。但很多学生数据处理软件应用能力较差，仍通过坐标纸等原始、低端的手段进行数据处理，费时费力且效果差。

1.4　实验教学内容满堂灌，设备陈旧、落后

部分基础化学实验授课教师授课时讲解过于仔细，包括实验原理、实验步骤、实验方法、反应现象、反应结果等，学生没有自由发挥的空间，只是按照老师的示范要求按部就班地进行实验，这种机械式模仿的实验教学方法不能很好地发挥学生的主观能动性，不能激发学生的学习兴趣，甚至会引起部分学有余力的学生的反感。另外，实验设备陈旧、落后，实验数据不稳定，实验过程中故障多，仪器数量不足导致每组实验学生人数偏多，从而减少了学生动手的机会，而实验仪器种类偏少又影响了实验内容的选择。

2基础化学实验教学改革对策

2.1　调整教学计划，实验课与理论课内容同步

2013年，长江大学组织各院系对2014级各专业的人才培养计划进行了全面修订，化工学院对涉农专业的基础化学实验按照无机及分析化学、有机化学、物理化学课程的内在联系将全部实验整合为3门课程，分别为基础化学实验A(上、下)(96学时)、基础化学实验B(48学时)及基础化学实验D(40学时)。基础化学实验A(上)是无机及分析化学实验内容，基础化学实验A(下)是有机化学实验内容，各占48学时；基础化学实验B既有无机及分析化学，也有有机化学的实验内容，学时各占一半；基础化学实验D是物理化学实验内容，只对部分专业开设，如食品科学与工程专业、资源环境与利用专业等。各学院在修订教学计划时可根据学校对学时、学分的要求及各专业培养的目标要求进行课程选择及授课时间的选择。尽量使实验内容与理论课一致，以解决以往基础化学实验教学中教学内容与理论课教学不同步的问题，这样有利于提高教学质量。

2.2　重构基础化学实验教学课程体系，优化实验教学内容

在3门基础化学实验课中，每门课程在实验内容的选择上应既有基础型实验内容，也有综合设计型和创新研究型实验内容，并且将4大基础化学的理论知识应用到各基础化学实验课程中，体现了化学实验技术综合性、内容交叉性的特点，从而形成了“三层一线”(基础层、综合设计层及创新研究层，以提高实验技能为主线)的基础化学实验教学新体系。

基础化学实验A(上、下)共96学时。48学时为无机及分析化学的实验内容，共12个实验。其中，粗食盐的提纯、电解质溶液、分析天平称量练习、滴定练习、标准溶液的配制及标定、间接碘量法测定铜盐中的铜含量、双氧水含量的测定、水的总硬度测定、磷的比色分析为基础型实验，训练学生的基本操作技能，如称量、过滤、重结晶、滴定、溶液的配制等；可溶性氯化物中氯含量的测定、硫酸亚铁铵的制备及分析为综合设计型实验；混合酸的电位滴定、混合碱的分析为创新研究型实验。另外48学时为有机化学实验内容，有12个实验项目。其中，薄层层析、熔点测定、环己烯的合成与性质、从茶叶中提取咖啡因、1-溴丁烷的制备、烟碱的提取和性质、正丁醚的合成为基础型实验，学生通过这些实验可掌握混合物的分离与鉴定、蒸馏、分馏、回流、提取、升华、凝华、气体吸收、水蒸气蒸馏等技能；乙酰水杨酸的制备(微波法)、鉴定未知有机化合物为综合设计型实验；乙酰苯胺的合成(2种方法即醋酸法和乙酸酐法)、乙酸乙酯的制备、甲基橙的制备为研究创新型实验。

基础化学实验B共48学时。实验内容一半是无机及分析化学，一半是有机化学。涉及无机及分析化学的实验内容有化学实验基础知识介绍及粗食盐的提纯、分析天平称量练习、标准溶液的配制及标定、混合碱的分析、水的总硬度测定、磷的比色分析；涉及有机化学的实验项目有熔点测定、薄层层析、1-溴丁烷的制备、烟碱的提取和性质、乙酸乙酯的制备、乙酰苯胺的制备。

基础化学实验D共40学时，10个实验。其中，电动势的测定及应用、最大气泡法测溶液的表面张力、溶胶的制备及性质、凝固点降低法测相对分子量、液体的饱和蒸汽压的测定、燃烧热的测定、溶解热的测定为基础型实验；蔗糖水解反应速率常数的测定、乙酸乙酯皂化反应的速率常数测定、粘度法测定高聚物的相对分子量为综合性实验内容。

在涉及有机化学实验内容的选择上，注重操作技术的前后关联，如在从茶叶中提取咖啡因的实验中要用到普通蒸馏装置，在1-溴丁烷的合成实验中，既要用到普通蒸馏装置，也要用到气体吸收装置，体现了实验技术渐进性、综合性的特点。另外，对有机合成的产物，每班选择3~5组实验效果较好的产品，将样品进行红外光谱鉴定，在下次课上对红外光谱进行解析，从而增强学生的感性认识，提高学生成就感，进而提升其学习兴趣。

2.3　加强绘图软件、统计软件知识的学习，提高数据处理能力

有机化学实验结果的处理相对简单，而部分无机及分析化学、物理化学实验结果的处理相对繁琐，需要专用电脑软件，如根据实验数据绘图、进行统计分析等。可在计算机基础的教学中适当增加绘图软件、统计软件使用方法的学习，也可由基础化学实验授课教师在实验前安排1学时对学生进行绘图软件、统计软件的专门培训。实践证明，该做法取得了很好的教学效果。

2.4　开展基础化学实验技能竞赛，提高学生学习积极性

自长江大学组建以来，在学校领导、教务处及化工学院的高度重视下，长江大学基础化学实验教学示范中心每年举行全校性的基础化学实验操作技能竞赛，分为专业组和非专业组，化工学院应用化学专业和化学专业的学生为专业组，化工学院环境工程专业、化学工程与工艺专业、高分子材料科学与工程专业为非专业组Ⅰ组，涉农专业的学生为非专业组Ⅱ组。参赛学生首先进行实验理论考试，入围者再进行实验操作考试。竞赛优胜者给予表扬与奖励，计课外学分并推荐参加湖北省大学生化学实验技能竞赛。通过基础化学实验技能竞赛，学生对基础化学实验的学习积极性显著提高。

2.5　增加仪器设备投入，提高实验教学质量

在基础化学实验教学中，应注重仪器设备的投入，注重引入新的实验技术，以培养学生的创新能力。2007年，长江大学曾大规模更新、添置实验室仪器设备，但这批仪器设备已运行了8年，现今有的锈迹斑斑，有的运行不平稳，影响实验数据的准确性，且大多已达到正常的使用寿命，应及时淘汰并引进先进的实验设备。如在用提勒管测定固体物质的熔点实验中，在要求学生掌握经典测定方法的同时，还要求学生运用显微熔点测定仪测定熔点。

3结语

培养适应社会需要的高素质的实践型、创新性人才是当今高等学校责无旁贷的任务[7]。长江大学基础化学实验教学改革为我校涉农专业学生动手能力与创新能力的培养提供了良好的平台，是增强学生实践动手能力、培养学生创新能力不可替代的重要手段。通过近几年的改革，已取得了很好的教学效果，也得到了同类高校和学生的普遍赞誉。

[参考文献]

[1]庄京，彭卿，王训.谈基础化学实验教学改革观念[J].大学化学，2010,25(1):13～15,22.

[2]田曙坚,廖一平,焦书明.化学实验课教学规律探析[J].大学化学,2005,20(1)：25.

[3]王静康.贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》深化全国化工学科教育改革[J].化工高等教育,2011,28(1)：1～12.

[引著格式]李水清.综合院校农科专业基础化学实验教学改革与实践[J].长江大学学报(自科版)，2015，12(27)：89～92.

[中图分类号]G642.423

[文献标识码]A

[文章编号]16731409(2015)27008904

[作者简介]李水清(1969-)，男，博士，教授，主要从事有机化学、农药化学教学与研究，shuiqing2000@163.com。

[基金项目]长江大学教学研究项目(JY2014008)。

[收稿日期]2015-04-20