研究型實驗教學模式探討

林覓 關宏宇 姜玉春 馮大明 黃鵬 劉洋

摘 要 傳統實驗教學，存在模式單一、內容陳舊、操作步驟刻板等不足，既限制學生主動參與的積極性，又降低實驗教學內容的創新性。而研究性實驗具有實驗內容的自主性、實驗結果的未知性以及實驗方法手段的創新性三個基本特征，能培養學生正確運用各種學科知識獨自分析、解決問題的能力，教師在實驗過程中只起引導作用。本文結合實驗內容，從實驗流程的各個方面進行探討，如何有效開展研究型實驗。

關鍵詞 研究型實驗 有機化學 教學模式改革

實驗教學是高校教育體系的一個重要環節，重點培養學生的實驗操作能力、獨立探索能力和科研創新能力。為適應“建立新型的適應學生能力培養，鼓勵探索的多元實驗考核方法和實驗教學模式，推進學生自主學習、合作學習，研究性學習”這一要求，遼寧大學化學院對大三學生開設了研究型實驗。我們經過幾年的探索與實踐，逐步摸索形成一個比較完整的實驗體系，并取得了較好的教學效果。

1建設背景

基礎實驗，老師常采用“注入式”教學。由教師講解，學生根據教材內容按部就班地進行實驗，處于被動學習。

綜合實驗，利用多個原理及概念，通過不同方法實現教師給定題目的實驗項目，主要培養學生綜合運用專業知識的能力，強化學生分析和解決問題的能力，使學生具有基本的科研和實踐能力。

這兩種實驗都是教師處于主導地位，學生處于被動地位，知識獲取能力低，思維模式固化。因此，為進一步提高教學質量，滿足人才培養的要求，需要進行實驗教學模式的改革，建立新型的實驗教學體系，我們開展研究型實驗教學。研究型實驗鼓勵學生探索研究，更注重對學生多元化思維模式和創新意識的培養。這類實驗是學生在教師的指導下獨立自主地完成，進行的有目的、有意識的實質性探索與研究活動。研究型實驗與常規實驗的根本區別在于：從實驗題目、方案路線、合成產物到檢測應用都是自己獨立完成，整個過程充滿未知。

2實驗模式

我們化學院結合學科特點，以有機化學實驗為例，來說明如何開展該課程的研究型實驗教學。這門實驗共60學時，歷時四周完成。第1周查閱文獻，設計實驗方案;第2-3周合成產物，分析表證;第4周處理數據，補充實驗，上交實驗報告和文獻綜述，教師組織討論會，互相交流。在整個實驗期間，教師對學生予以指導和監督，保證實驗順利完成。

2.1選題

教師在選題時把握好難度，盡量涵蓋多種實驗操作，由淺入深，循序漸進。過于簡單，僅僅是一些基礎實驗的重復疊加，沒有挑戰性難以引起學生的興趣;太難，超出學生所學范圍，又會挫傷學生的積極性。最好還兼具以下特點：新穎，激發學生興趣;實用，能結合生活實際。但研究型實驗畢竟是一種教學過程，不用過分強創新性，應該更加注重培養良好的科研思維和實驗習慣。最后，教師在選題時還要考慮實驗室條件，儀器設備以及實驗藥品是否易購。

綜合考慮以上因素，我們精心設計了以下實驗題目：

（1）磷鎢雜多酸催化合成己二酸;（2）衣康酸類共聚物阻垢劑的合成;（3）金屬環烷酸鹽類涂料催干劑的制備與表征;（4） -萘乙醚的制備及在手工皂中的應用;（5）Biginelli反應的研究及單星素的制備。

2.2方案設計

4-6名同學自愿組成一個小組，每個小組配備一名指導教師。學生的方案設計要包括原料的選擇與用量，合成的方法與設備，檢測表征的儀器與手段等等。實驗前，教師要批閱方案并組織1-2次講座或討論會。學生用PPT匯報方案，其他同學要指出不足，大家一起討論如何改進;當學生思路不對時，教師要及時糾正;學生對某些問題有疑惑，教師應采用啟發式的講解。剛開始，學生比較拘謹，需要教師指定發言，并對學生的思維想法加以點撥。隨著交流與討論的加深，學生踴躍發言，紛紛提出自己的見解。當學生想另辟蹊徑時，不要輕易否定，以研究為重，不怕失敗，鼓勵學生大膽嘗試，保護創新精神。

在實驗方案制定過程中，要始終秉承學生作為獨立主體這一觀念。但教師一定要有自己的思路，注意對學生的引領，保證實驗過程具備一定的完整性;學生所選擇的內容與技術層次，現有的實驗水平能夠滿足;幫助學生形成逐層遞進連貫的思維模式。

2.3開展實驗

實驗以小組為單位展開，每個人所承擔的實驗內容不同，有的考察催化劑，有的考察反應時間等等。教學過程模擬科學研究。實驗裝置的搭建，試劑的配置，合成條件的摸索，都是學生自己解決。剛開始遇到問題，學生習慣性地找老師解決。但隨著實驗逐漸深入，學生對反應的觀察更細致，考慮事情也更加周全，遇到問題開始自己分析，與小組同學一起討論，查閱資料，積極主動尋找解決辦法，教師僅僅予以指導和監督。

比如在萘乙醚的合成實驗中，產物需要用水和乙醇重結晶，但是文獻中沒有給出具體比例和用量，是學生自己通過多次實驗摸索得出最佳實驗條件，體驗到解決問題后的喜悅與自豪。這些都培養了學生獨立思考和分析解決問題的能力。

在整個實驗過程中，基本涵蓋了有機實驗的基本操作，蒸餾、回流、重結晶、熔點測定，薄層色譜檢測，柱色譜提純都有所涉及。學生的基本操作得到鍛煉和提高，為以后從事科學研究打下堅實基礎。

2.4實驗管理制度

實驗過程中，實驗室完全對外開放，學生可以根據自身情況來調整實驗進度，實驗時間更為自由靈活;對實驗室和儀器設備的申請使用，則需通過相應的流程預約來實現，促進實驗室管理制度更為規范、科學化、增大資源利用率。

2.5成績考核

實驗結束后，學生處理數據上交實驗報告和文獻綜述。老師組織大家對結果進行討論，總結出最佳實驗條件，指出實驗中的不足以及如何進行完善。

教師在評定成績時，應建立科學多元的考核體系。既要考慮學生文獻查閱、方案設計、實驗操作的自身能力，還要考慮對整體過程的貢獻與小組成員合作等多方面因素。我們有機實驗教學老師經過研究，決定以下表為標準進行成績評定，更能保證客觀性和公平性。

3教學效果

研究型教學模式更注重創新性教育的研究，豐富了素質教育的實踐內涵，對創新人才的培養具有積極意義。

（1）提高了學生自學能力。增強了他們查閱文獻、運用學習資源的能力，培養了學生在團隊中合作學習的能力等。

（2）提高了學生解決實際問題的能力。通過研究型實驗的學習，提高了學生分析和解決復雜現實問題的能力。

（3）提高了學生綜合實驗能力，激發了學生科研創新意識，增強了學生對有機化學的興趣。

4教學感想

首先，實驗中的交流很必要。以前絕大部分實驗都是老師講—學生聽—學生提問—老師再次講解。而在研究性實驗中，學生與老師及時交流討論，敢于發表自己的看法，對于問題的分析解決，和實驗方案的進一步完善，學生有時會有出人意料的好想法，甚至要優于教師的方案。教師要學會傾聽學生的想法，只有這樣才能真正做到了教學相長、學學相長。

其次，學生的實驗目標明確，態度端正，不再以完成學時，早下課為目的。當學生真正以研究為目的開展實驗，全身心投入實驗中，他們對自己的實驗產物付出了辛苦、傾注了心思，當產物和預想有所出入，學生們甚至會自己主動要求增加工作量、延長實驗時間進一步驗證，找出原因所在。這與基礎訓練時，不求甚解，只求完成實驗早點下課大大不同。

5結語

研究性實驗還有很大的開發空間，需要不斷的創新和改革，進一步完善實驗的各個環節。為了保證研究水平，未來最好能引入更多的教師的科研課題，并嘗試開展學生自主提出研究題目。希望通過不斷的學習實踐和改革創新，培養出一批具有創新意識和自主能力的人才，為將來進行科研工作奠定堅實的基礎。

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