綜合性設(shè)計實驗在提高應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生實驗技能作用的研究

摘要：結(jié)合我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)方向特色，在應(yīng)用化學(xué)專業(yè)綜合性實驗開設(shè)的實踐基礎(chǔ)上，闡述了在探索綜合性實驗過程中的體會和思考。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用化學(xué)；綜合性設(shè)計實驗；探索

中圖分類號：G424.31 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）17-0267-02

應(yīng)用化學(xué)是一門化學(xué)類綜合性學(xué)科，與有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)、能源科學(xué)、生命科學(xué)互相關(guān)聯(lián)和滲透。應(yīng)用化學(xué)專業(yè)旨在培養(yǎng)理工結(jié)合型化學(xué)專業(yè)的綜合性人才，因此實踐教學(xué)在應(yīng)用化學(xué)專業(yè)教學(xué)中占十分重要的地位。綜合性實驗的實驗內(nèi)容涉及各個方面，既要有相關(guān)的綜合性知識和具體的實驗方法、實驗手段，又要加強(qiáng)對學(xué)生的知識、能力以及素質(zhì)等解決問題能力的培養(yǎng)。在實驗教學(xué)過程中，我們針對以前的實踐教學(xué)中存在著的主要問題，針對學(xué)校的定位及以此制定的培養(yǎng)方案，從體現(xiàn)專業(yè)方向性、創(chuàng)新性、開放性以及與科研實踐相結(jié)合的角度，在應(yīng)用化學(xué)綜合實驗中探索和嘗試了綜合設(shè)計性實驗這種新的實踐教學(xué)模式。

一、設(shè)計綜合設(shè)計性實驗的過程

1.教學(xué)與學(xué)習(xí)模式。打破長期以來大學(xué)傳統(tǒng)三段式實驗教學(xué)模式，采用學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的新的實驗教學(xué)模式。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，分組討論，自己設(shè)計實驗方案，擬定實驗過程，開展實驗并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析處理。運(yùn)用學(xué)生與教師合作的“雙主”方式，使教師的角色從傳統(tǒng)的信息完全提供者逐步變?yōu)閷W(xué)生求知實踐過程中的合作者與引導(dǎo)者。這樣初步實現(xiàn)了學(xué)生是課程的主體，教師是輔助的教學(xué)模式，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性。實驗結(jié)束后進(jìn)行全實驗室各小組之間進(jìn)行交流討論，共性的疑惑難點(diǎn)問題由老師進(jìn)行補(bǔ)充式解釋，將實驗中的“惑”排除。這種新型上課模式極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，從被動的“等、靠、背”到主動的“查、學(xué)、思”。

2.適合課題的選擇。根據(jù)學(xué)校現(xiàn)有的實驗設(shè)備條件和本科生掌握知識的水平及實驗操作能力，設(shè)計了這一系列綜合實驗。其內(nèi)容新、綜合性強(qiáng)、難度適中、可操作性強(qiáng)。涉及到水蒸氣蒸餾、反相懸浮、測定表面活性劑張力等課堂只接觸理論部分的知識，在實驗過程中，通過查閱文獻(xiàn)、觀察記錄等方法對這些書本上生澀的知識有了具體的了解。例如，在“苯丙乳膠的制備”實驗中的乳化聚合，在課堂上學(xué)生只學(xué)到其有四個階段，對于每個階段形象的過程或者特點(diǎn)都不是很了解，在這個實驗預(yù)習(xí)過程中，通過查閱文獻(xiàn)了解到：在乳化階段，形成膠束，增溶膠束，單體珠滴；在成核階段由于加引發(fā)劑、加熱、鍵引發(fā)，溶液中增溶膠束形成乳膠粒子；在乳膠粒子長大階段，由單體珠滴向初級乳膠粒子擴(kuò)散、聚合形成大乳膠粒子；在聚合反應(yīng)完成階段，單體珠滴消失、單體消失，聚合結(jié)束。

3.實驗操作。學(xué)生按照教師提供的實驗材料認(rèn)真進(jìn)行預(yù)習(xí)，明確實驗?zāi)康暮蛯嶒炘恚煜せ镜膶嶒灢襟E，老師在旁指導(dǎo)，共同探討，使學(xué)生產(chǎn)生濃烈的求知欲。教師演示后，每個實驗學(xué)生都要自己動手進(jìn)行操作，整個實驗過程中，老師以鼓勵為主，并不過多參與，實驗結(jié)束后老師對各個小組的每個學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評。這樣做學(xué)生能保持對實驗的興趣，也能從失敗的經(jīng)歷中總結(jié)自己的不足，從而提高實驗?zāi)芰Α?/p>

4.實驗總結(jié)。在每次實驗結(jié)束后，各小組同學(xué)總結(jié)實驗過程中出現(xiàn)的問題，分析其原因，討論解決方案或者改進(jìn)措施，并多組同學(xué)進(jìn)行討論，分享自己成功的經(jīng)驗，虛心請教自己的不足，向其他同學(xué)學(xué)習(xí)。老師分析解答實驗中學(xué)生無法解答的問題，根據(jù)學(xué)生實驗結(jié)果和態(tài)度給出點(diǎn)評。

二、開設(shè)綜合設(shè)計性實驗的意義與收獲

綜合設(shè)計性實驗是將基礎(chǔ)理論知識與多種實驗技能和方法進(jìn)行歸納、分析并相互滲透的一種有效的實驗形式。開設(shè)綜合性和設(shè)計性實驗的主要目的就是開闊學(xué)生的思路和激發(fā)他們進(jìn)行實驗的興趣，引導(dǎo)和造就學(xué)生的探索和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)實驗技巧和技能，使學(xué)生對化學(xué)實驗產(chǎn)生濃厚的興趣。

1.重拾了學(xué)生對實驗課程的興趣。在綜合設(shè)計性實驗中，不但產(chǎn)物是與生活息息相關(guān)的香料、固體膠、油漆等，實驗過程中出現(xiàn)的問題也是小組觀察討論，每個人都參與其中，抒發(fā)自己的見解。使每個學(xué)生都充分發(fā)揮了自己的作用和能力，從而重拾了學(xué)習(xí)興趣。

2.提高了應(yīng)用知識的能力。綜合設(shè)計性實驗加強(qiáng)了理論教學(xué)與實踐的聯(lián)系，通過實驗將理論知識與應(yīng)用過程結(jié)合起來。在這類實驗中，以高分子聚合實驗為主，結(jié)合精細(xì)化工上學(xué)習(xí)的知識（如，表面活性劑表面張力及CMC的測定）和少量分析實驗的知識（如，以SDS為原料，配制不同濃度的溶液），綜合運(yùn)用了大學(xué)學(xué)習(xí)的知識。

3.培養(yǎng)了創(chuàng)新性。綜合設(shè)計性化學(xué)實驗改變了過去各基礎(chǔ)實驗自成體系、相互脫節(jié)的狀況。在我們具體的實驗方案中，由于各個小組選擇的不同，必然導(dǎo)致實驗方法、實驗原料以及實驗產(chǎn)品性能的區(qū)別。老師將各方法一起對比總結(jié)，便可以找出更適合在實驗室可行性更高的方法。所以無論在具體操作流程上還是產(chǎn)物性能上，都具備了很大的自主性、開放性和創(chuàng)新性。

4.增強(qiáng)了團(tuán)結(jié)協(xié)作的意識。綜合設(shè)計性實驗老師特意讓學(xué)生分組工作，每一組的同學(xué)在實驗設(shè)計、具體實驗過程及實驗結(jié)束后進(jìn)行結(jié)果分析的過程中，小組中每個成員發(fā)表自己的觀點(diǎn)和見解，在相互配合的過程中，能將不同觀點(diǎn)相結(jié)合，充分體現(xiàn)團(tuán)隊合作的精神。

5.培養(yǎng)了學(xué)生的抗挫能力。綜合設(shè)計實驗對于學(xué)生來說，涉及知識點(diǎn)多、實驗操作復(fù)雜，由于知識、經(jīng)驗不足，難免會遇到問題。因此實驗失敗，得不到理想中的產(chǎn)品的現(xiàn)象時有發(fā)生。在實驗過程中我們鼓勵學(xué)生積極思考出現(xiàn)問題的原因，大膽嘗試用不同的方法來解決問題，并希望參與具有挑戰(zhàn)性的實驗工作，常常試驗多次才制備出所需的產(chǎn)物。遇到挫折后同學(xué)們沒有退縮，反而“越挫越勇”，培養(yǎng)了學(xué)生堅強(qiáng)、樂觀上進(jìn)的學(xué)習(xí)態(tài)度，大大提高其抗挫能力。

實踐證明，這種“雙主”型綜合性設(shè)計實驗，通過精心的實驗項目挑選、更加注意綜合實驗教學(xué)內(nèi)容、涵蓋學(xué)科知識的交叉性，在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面起著積極的作用，學(xué)生從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，從而發(fā)揮其潛能、提高綜合運(yùn)用知識的能力、培養(yǎng)其創(chuàng)新性和團(tuán)隊合作意識。通過實驗教學(xué)改革的進(jìn)一步深入，必將在提高實驗教學(xué)質(zhì)量、形成學(xué)生的創(chuàng)新思維、加深學(xué)生的理論聯(lián)系實踐等方面發(fā)揮越來越大的作用。

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基金項目：湖北省教育廳教研項目（A201006）；湖北大學(xué)教研項目（I201115）

通訊作者：何培新（1957-），男，湖北孝感人，教授，主要從事應(yīng)用化學(xué)教學(xué)與研究。