高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐與思考

袁望章

摘要：基于高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本目標(biāo)和普遍現(xiàn)狀，分析了目前教學(xué)模式下尚可進(jìn)一步改善的問題。結(jié)合個(gè)人實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐及相關(guān)學(xué)科研究進(jìn)展，并依據(jù)指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目的探索，就如何獲得更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果提出了一些思考。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新實(shí)踐；個(gè)性化教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）30-0257-02

化學(xué)作為中心學(xué)科，經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展，產(chǎn)生了眾多分支及交叉性學(xué)科，但實(shí)踐仍是其本質(zhì)及創(chuàng)新源泉，因此實(shí)驗(yàn)課對(duì)提升學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)、造就創(chuàng)新性人才而言尤為重要。化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校化學(xué)教育的重要組成部分，其與理論教學(xué)相輔相成[1]。

一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)舉足輕重，其不僅是學(xué)生驗(yàn)證、鞏固理論知識(shí)，提高動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)，更是培養(yǎng)學(xué)生分析與解決問題能力以及創(chuàng)新意識(shí)的關(guān)鍵步驟，是學(xué)生未來從事化學(xué)相關(guān)工作的實(shí)踐基礎(chǔ)。總體而言，其主要目的如下：

1.培養(yǎng)和加強(qiáng)安全意識(shí)。安全是一切實(shí)踐活動(dòng)的最基本要求，化學(xué)實(shí)驗(yàn)課上安全意識(shí)的樹立對(duì)學(xué)生掌握正確的實(shí)驗(yàn)操作以及未來從事相關(guān)工作具有重要意義。

2.掌握基本實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的知識(shí)運(yùn)用能力。學(xué)生通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，可加深對(duì)課本基礎(chǔ)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解，思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的基本原理，同時(shí)掌握相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作技能。如通過有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，除了使學(xué)生深化對(duì)有機(jī)反應(yīng)機(jī)理的理解，掌握無(wú)水、無(wú)氧、微型化反應(yīng)等基本操作，還應(yīng)使其學(xué)會(huì)如何正確選擇合成方法，如何判定反應(yīng)進(jìn)行程度，如何合理選擇純化技術(shù)等。

3.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，樹立科研誠(chéng)信。如何完整且準(zhǔn)確地描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、如實(shí)整理及科學(xué)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)課的重要內(nèi)容。無(wú)論實(shí)驗(yàn)成敗、產(chǎn)率高低，學(xué)生都應(yīng)忠實(shí)于基本實(shí)驗(yàn)事實(shí)，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實(shí)事求是地撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)行合理的思考與討論，而決不可為了所謂的“實(shí)驗(yàn)成功”去歪曲或編造實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4.培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力培養(yǎng)是大學(xué)教育極其重要的一項(xiàng)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高具有舉足輕重的作用。好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)使學(xué)生學(xué)會(huì)思考，對(duì)新鮮事物充滿好奇，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)及提出問題，從而培養(yǎng)其獨(dú)立思考精神與創(chuàng)新能力。

二、集中實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國(guó)高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍以實(shí)驗(yàn)室集中教學(xué)為主，其能在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)訓(xùn)練和提高大量學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作技能。同時(shí)，契合可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)理念，各高校也開展了綠色化學(xué)、微量化學(xué)實(shí)驗(yàn)等[2]。但目前科學(xué)發(fā)展日新月異，化學(xué)學(xué)科前沿也不斷出現(xiàn)新的研究熱點(diǎn)，而我們的化學(xué)實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)期處于“穩(wěn)態(tài)”，未能較好地結(jié)合并反映學(xué)科的最新進(jìn)展。

1.對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度不夠。注重理論教學(xué)，對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視程度不夠是高校教學(xué)的普遍現(xiàn)狀。近年來，迫于競(jìng)爭(zhēng)壓力，教師重科研輕教學(xué)特別是輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。此外，由于各種原因，教師從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性并不高，部分面向全校相關(guān)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的公共實(shí)驗(yàn)課程在召集任課老師時(shí)尚存在困難。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)陳舊，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變化不明顯，學(xué)生缺乏相應(yīng)興趣。例如有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，我國(guó)各高校在課程內(nèi)容安排上大同小異，且長(zhǎng)期保持不變，未能反映出最新的研究成果。實(shí)驗(yàn)注重培養(yǎng)學(xué)生的操作技能，卻鮮有因地制宜、因材施教地開展新的契合學(xué)科前沿和學(xué)生個(gè)人興趣的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

3.學(xué)生重視程度不夠，預(yù)習(xí)不夠認(rèn)真。部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前一天才開始匆忙預(yù)習(xí)，甚至連第二天的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都不明確。這一情況反映了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的不重視，從而使預(yù)習(xí)效果缺失，對(duì)實(shí)驗(yàn)重要環(huán)節(jié)理解不充分，也無(wú)法完全跟上實(shí)驗(yàn)前的課堂講解，最終造成總體實(shí)驗(yàn)效果欠佳。

4.學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中理論聯(lián)系實(shí)際的能力有待提高。談起反應(yīng)，學(xué)生通常知道如何適當(dāng)控制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，但在實(shí)驗(yàn)過程中卻不能對(duì)其加以具體分析。遇到不符合教材描述的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，無(wú)法分析原因。又如在蒸餾過程中，有的同學(xué)甚至不明白溶劑餾出后，產(chǎn)物尚未餾出時(shí)，溫度計(jì)顯示溫度為何下降。

5.學(xué)生動(dòng)手能力有差異，集中教學(xué)無(wú)法因材施教。實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生往往被動(dòng)參與，實(shí)驗(yàn)積極性并不高，教學(xué)效果欠佳，也不利于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三、對(duì)未來化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一點(diǎn)兒思考

基于對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度不夠、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為傳統(tǒng)而無(wú)法反映學(xué)科最新發(fā)展、學(xué)生參與積極性不高等現(xiàn)狀，結(jié)合作者本人在上海交通大學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐計(jì)劃、 政項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)等經(jīng)歷，對(duì)進(jìn)一步改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)，服務(wù)于激發(fā)學(xué)生興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的目標(biāo)，提出對(duì)未來實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一些個(gè)人看法與思考。

1.從思想與行動(dòng)上真正重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。目前，無(wú)論是教師還是學(xué)生，重理論課輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)象普遍存在，將實(shí)驗(yàn)課看作是服務(wù)于理論課的補(bǔ)充和附庸。部分高校在考核上將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)區(qū)別對(duì)待是這一現(xiàn)象的最直接反映。其后果便是實(shí)驗(yàn)課未能有效發(fā)揮其應(yīng)有作用。

2.與時(shí)俱進(jìn)地改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方式與方法，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的探索興趣。結(jié)合學(xué)科的最新研究進(jìn)展，調(diào)整和更新現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，引入創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。如我國(guó)學(xué)者唐本忠教授于2001年提出聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）概念[3]，如今，AIE研究已成為化學(xué)與材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與前沿。典型AIE化合物，包括噻咯（silole）和四苯基乙烯（tetraphenylene）衍生物的合成及其光物理性質(zhì)研究的實(shí)驗(yàn)已在我國(guó)及北美的部分高校開展，學(xué)生對(duì)此類新穎的實(shí)驗(yàn)饒有興趣。

另外，任課教師也可將自己的科研經(jīng)歷及學(xué)科的最新研究進(jìn)展在課堂上與學(xué)生分享，將學(xué)科前沿及基本原理融合到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去，啟發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的探索興趣。同時(shí)，可利用現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，如采用多媒體教學(xué)手段，發(fā)揮智能手機(jī)交互式教學(xué)優(yōu)勢(shì)，借鑒《美麗化學(xué)》帶給我們的啟示等[4]，改革教學(xué)內(nèi)容與方式，增加現(xiàn)象明顯的實(shí)驗(yàn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探索熱情。

3.鼓勵(lì)學(xué)生參加研究小組組會(huì)，接觸學(xué)科前沿，提高分析與解決問題能力。當(dāng)前，我國(guó)各高校科研實(shí)力快速增強(qiáng)，在化學(xué)及相關(guān)學(xué)科前沿不斷獲得突破，鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)校研究小組日常組會(huì)不僅有利于學(xué)生接觸最新科學(xué)知識(shí)，開闊視野，啟迪思考，更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)如何分析數(shù)據(jù)、提出問題。

4.開展綜合實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)個(gè)性化實(shí)驗(yàn)。與一般單元實(shí)驗(yàn)相比，綜合實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng)，但對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)、提高分析與解決問題能力有更好的訓(xùn)練。我國(guó)高校，特別是一些研究型大學(xué)均具有良好的公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，具備開展綜合實(shí)驗(yàn)的條件。同時(shí)，還可利用高校各科研小組的條件，將集中教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)樾〗M教學(xué)，開展個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這樣，由一位教師集中指導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)楸姸嘟處焻⑴c的個(gè)性化教學(xué)，從而充分利用各種資源。

可喜的是，我國(guó)許多高校早已開始鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間到老師課題組從事創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究，并設(shè)置了從申請(qǐng)立項(xiàng)、中期檢查到結(jié)題答辯等一系列的評(píng)審與監(jiān)管措施。如筆者所在的上海交通大學(xué)通過設(shè)立校內(nèi)及上海市創(chuàng)新實(shí)踐計(jì)劃項(xiàng)目、 政項(xiàng)目等，通過一定的經(jīng)費(fèi)支持，鼓勵(lì)學(xué)生自主選題或與指導(dǎo)教師協(xié)商選題，從事科學(xué)研究。這樣不僅能使學(xué)生得到長(zhǎng)期的科研實(shí)踐機(jī)會(huì)，更能使其受到課題組成員潛移默化的影響，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，并初步掌握科學(xué)思考與解決問題的方法，從而提高創(chuàng)新能力。

總之，在看到我國(guó)高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)步的同時(shí)，我們也應(yīng)注意到一些普遍存在的、尚需改進(jìn)的問題。從思想上增強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要性的認(rèn)識(shí)，改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與手段，開展創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)及個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，將進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，從而培養(yǎng)有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]柏銘，馬慶林，孟凡君.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與改進(jìn)[J].化學(xué)教育，2015，36（14）：42.-44.

[2]鄭小琦，查正根，汪志勇.《工科化學(xué)概論》系列教材建設(shè)的研究與實(shí)踐[J].大學(xué)化學(xué)，2010，25（6）：12-16.

[3]Luo，J.；Xie，Z.；Lam，J.K.Y.；Cheng，L.；Chen，H.；Qiu，C.；Kwok，H.S.；Zhan，X.；Liu，Y.；Zhu，D.；Tang，B.Z.Chem.Commun.2001，（18），1740-1741.

[4]https：//www.envisioningchemistry.com.