開設分析化學設計性實驗的探索與實踐

景紅霞　李巧玲　徐春燕　任紅軍

摘 要： 作者根據在開設化學“設計性”實驗過程中的問題，提出了一系列改革措施，從實驗教材改革、實驗教學方法改善、學生創新學分和指導教師工作量的核定等方面進行探討，對學生的綜合能力和創新能力的培養起到良好效果。

關鍵詞： 分析化學 “設計性實驗” 探索與實踐 創新能力

培養高素質的具有創新能力的人才是當今高等教育改革的主題，實驗教學是培養合格人才的基本環節，在學生能力培養和綜合素質提高方面有其獨特作用。通過實驗教學，可以培養學生的動手能力、分析和解決問題的能力、正確的思維方法及嚴謹的科學態度和工作作風等，在培養“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的創造性人才方面具有重要意義[1，2]。分析化學實驗是一門應用性、實踐性很強的學科，它對于學生獲取新知識、實現知識和能力的轉化、理論與實踐的結合起著舉足輕重的作用[3]。

在分析化學實驗教學中，“驗證性”實驗對培養學生熟練地掌握基本實驗技能、加深對基本理論的理解是非常重要的，但對于培養學生獨立思考和解決實際問題的能力是遠遠不夠的。“設計性”實驗對調動學生學習積極性、培養學生的動手能力、創新能力及綜合運用知識能力具有重要作用，將引導學生由知識學習向科學研究初步改變[4]。因而，我系對分析化學實驗教學進行了積極的改革和探索，將“設計性”實驗引入實驗教學中，我對近幾年在分析化學“設計性”實驗教學中存在的問題進行了剖析，并提出相應對策。

一、開設分析化學“設計性”實驗教學中存在的問題

1.從教學計劃實施方面來說，由于對某一個實驗，不同學生設計出的實驗方案和實驗過程不盡相同，因而實驗完成時間具有很大的不確定性。這樣就給制訂和實施實驗教學計劃帶來很大困難。

2.從經費方面來說，由于學生要對實驗器材和藥品做出選擇，可能一個實驗所需器材和藥品無論是種類和數量都很多，而實驗室經費是有限的，難以滿足這些實驗所需的藥品和儀器；同時，設計性實驗很多因素的不確定性也在很大程度上增加了實驗教師和實驗工作人員的工作量。

3.從時間和實驗室安排上來說，實驗周期性延長，實驗場地緊缺。設計性實驗包括兩大階段，即實驗設計階段和實驗操作階段。在進行設計性實驗期間，學生查閱資料和制訂方案都安排在課外。在實驗室完成課題的時間，根據班級多少不等，再加上實驗場地緊缺，至少都在2周以上。

二、改革分析化學“設計性”實驗教學，增強教學效果

1.實驗教材的改革。我們實驗室于2011年自行編寫了《無機化學與分析化學實驗》教材，這本教材在原教材的基礎上增設了綜合、設計性實驗，例如“納米BaTiO3的制備與表征”、“納米TiO2的低溫制備、表征及光催化活性檢測”、“工業廢水BOD的測試”、“蛋殼中鈣、鎂含量的測定”等，這些實驗使學生既能了解當代科技發展的新材料的制備方法及表征手段，又能掌握生活、工業中一些物質的分析手段，從而大大提高學生的積極性、動手能力及創新能力。解決了教學計劃難以制訂和實施的困難。

2.實驗教學方法的改善。在開設的設計性實驗中，指導老師分組給定或學生選定題目，并講述該題目的相關知識背景，讓學生自行設計實驗步驟、數據處理和分析。使學生分析問題、解決問題的能力得以提高，減少學生在實驗過程中所需藥品和儀器的種類，這樣就節省了實驗經費，為設計性實驗順利、成功地開展提供了保證。

3.學生創新學分和指導教師工作量的核定。在完成設計性實驗的過程中，學生需花費大量時間查閱資料，制訂方案。我們根據學生在整個實驗過程中的表現給2～3個創新學分，這樣更能激發學生的創造性和深入研究的探索精神。指導教師在設計性實驗題目的布置、對學生制訂方案討論、實驗過程中的必要指導和對學生實驗結果的評價等方面，需要付出相當的精力，而實驗室工作人員儀器與藥品的準備工作也隨學生自擬課題的增加，較普通實驗的難度更大更多。鑒于上述考慮，應參考原工作量核算中的一些規定和相等工作量計算方法，適當增加一些權重，比如權重取1.5或2，這樣有利于調動實驗教師和實驗室管理人員的工作積極性。

三、結語

在近幾年分析化學“設計性”實驗教學的改革中，“設計性”實驗內容能夠充分反映學科前沿成果，并不斷更新，不斷改進實驗方法，不斷完善實驗成績考核方法，這樣學生不僅能掌握分析方法和基本操作技能，而且實踐基礎能力也得以提高，綜合能力和創新能力也得到加強，從而為社會培養出更多、更好的創新型人才。

參考文獻：

[1]李克華.有機化學設計性實驗教學內容的選擇與實施[J].科技視界，2011，（22）：32-33.

[2]薛蒙偉，施梅，陳新，周宏，李麗.有機化學實驗教學中學生創新能力的培養[J].化工時刊，2011，25（12）：62-64.

[3]許晶，徐寶榮，徐雅琴.考核性設計實驗在分析化學實驗教學中的應用[J].實驗室研究與探索，2007，26（11）：95-97.

[4]劉玲，韋壽蓮.淺議分析化學教學中的“設計性”實驗[J].實驗室研究與探索，2006，25（1）：85-86.

基金項目：中北大學教學改革與研究項目。