高校应用化学专业实验教学的

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摘 要应用化学是一门很重要的学科,也是一门应用性很强的学科,要提高教学质量,就要不断调整课程内容与教学手段,逐步建立理论和实用性并重的课程体系和教学方法.笔者从应用化学专业实验课程设置的具体方法及实施方案进行了探索和实践,为应用化学实验教学中培养学生的创新意识,提高创新能力提供了一些思路和方法.

关 键 词应用化学设计性实验综合性实验创新能力

中图分类号:G642文献标识码:A

0引言

著名化学家戴安邦教授提出“化学人才的智力因素由动手、观测、查阅、记忆、思维、想象和表达七种能力组成,这些能力都可以在实验室中得到全面的训练”,由此可见化学实验教学在高校人才培养中的地位和作用.应用化学属于应用理科,培养理、工结合型的科技人才,是化学学科的拓展,它不仅是化学与化工的衔接,而且实现了与生命、医学、药物、能源、材料、环境、农学、信息等学科领域的交叉和渗透,发挥化学基础学科对相关学科的支撑和促进作用.所以它也是一门应用性很强的学科,在国民经济和现代化建设中占有重要地位.在教学过程中,通过与师生的交流,以及社会需求信息的反馈,深深感受到了实践动手能力和基本科研素质的培养对学生的重要性.因此在近几年的专业实验教学过程中,我们不断调整课程内容与教学手段,逐步建立了理论和实用性并重的课程体系和教学方法.

1应用化学专业实验设置的指导思想

应用化学专业学生的培养重点应放在学生对化学化工学科的相关知识的运用能力上,这就要求学生除了具有较为扎实的理论基础外,还必须具有较强提出问题、分析问题和解决问题的能力.而开设综合性、设计性实验,一方面可以培养学生熟练使用常用的仪器设备,查阅文献、对实验原理的理解、对实验过程进行设计以及对不同的实验结果进行总结分析的能力;另一方面,还可以使学生具备运用理论知识解决实际工程问题的能力,同时通过综合分析实验过程中出现的问题,提出解决的思路和办法,提高学生独立分析问题和解决问题的初步能力.


在应用化学专业实验课的设置中还应有意识地培养学生的创新能力,即注意培养学生的逻辑思维和形象思维以及创造性的思维,鼓励学生积极探索,自主设计实验;另外还应该注意培养学生的科研开发能力,注意对学生的钻研精神和深入思考问题能力的培养,使学生具有较强接受新理论新知识和新技术的能力,让专业实验室成为大学生一站式专业训练平台.

专业实验课的设置还应有意识地培养学生学习本专业的兴趣,在实验过程中,既要保证学生具有宽厚的理论知识体系,又要充分调动学生的主观能动性,提高学生学习本专业的兴趣和树立从事本专业研究的志向,为进一步发展成为基础扎实、视野开阔、适应能力和创新意识强的专业研究人才奠定坚实的基础.

2应用化学专业实验课程设置的具体方法及实施方案

多年的教学实践证明,以验证理论为主要内容的传统的实验模式,存在着方法单一、不能充分发挥学生的积极性、忽视对学生的综合能力的培养等弊端,必须进行改革.但在进行教学改革时,要符合客观规律,考虑学生接受知识的承受能力,不能急于求成,一蹴而就,建“空中楼阁”.根据由浅入深、循序渐进的原则,应用化学专业实验的教学体系可以分为三个阶段,即基础性实验(验证性实验)―部分设计实验―综合性设计性实验.

2.1基础性实验

基础性实验阶段是属于专业入门性质的实验.这一阶段的实验首先要引导学生将理论与实践相结合,通过实验验证在课堂上所学的理论.

在基础性实验中,主要根据我院应用化学专业的设课特点,侧重有机合成技能、产品性能、化工产品应用、分析方法的确定、日用化工产品的特点、有机精细高分子材料的应用等方面开设基础实验.

通过实验课的教学应让学生掌握科学实验的全过程,此过程应包括:(1)实验前的准备;(2)进行实验操作;(3)正确记录和处理实验数据;(4)撰写实验报告.以上四个方面是实验课的主要环节,认为实验课就是单纯进行实验“操作”的观点应该改变.

为使学生对于实验有严肃的态度、严格的要求和严密的作风,我们建立了以下的实验流程:

(1)认真阅读实验指导书和有关参考资料,了解实验目的和要求;

(2)进行实验室现场预习.了解实验装置,摸清实验流程、测试点、操作控制点,此外还需了解所使用的检测仪器、仪表;

(3)预先组织好2~3人的实验小组,实验小组讨论并拟订实验方案,预先作好分工,并写出实验的预习报告,预习报告的内容应包括:a.实验目的和内容;b.实验的基本原理及方案;c.实验装置;d.实验操作要点实验数据的布点;e.设计原始数据的记录表格;

预习报告应在实验前交给实验指导教师审阅,获准后学生方能参加实验;

(4)进行实验操作,要求认真细致地记录实验原始数据.操作中应能进行理论联系实际的思考;

(5)实验数据的处理,根据具体实验由实验教师具体安排;

(6)撰写实验报告.撰写实验报告是实验教学的重要组成部分,应避免单纯填写表格的方式,而应由学生自行撰写成文,内容大致包括:a.实验目的和原理;b.实验装置;c.实验数据及数据处理;d.实验结果及讨论.

2.2设立设计性实验

结合教师的科研项目,选取教师具有相当科研经验的课题进行实验,就会即促进教师的科研工作,同时让学生感到科研工作的乐趣,增强对专业的感知,提高对专业课的学习兴趣.如淀粉接枝乙烯基单体制备天然高分子改性絮凝剂,是我专业教师长期从事的一个科研项目,不仅教师具有丰富的科研经验,而且该项目在国内是有影响的,将其开设为学生的设计性实验,使学生了解了教师的科研工作,同时通过查阅文献,了解该课题的前沿发展趋势,使学生的专业自豪感大幅度提升.

同时,在具体的化工生产中,常常会遇见合成路线、产品质量等工艺优化问题,这类问题,工作量大,如果选为设计性实验,可通过学生在较短的实验课时内试验较多的优化条件.如我们开设连续萃取精流的实验,让学生自主选择工艺条件,而且相互间通过沟通使之互不重复,每个学生对自己的实验结果与其他同学各不相同很感兴趣,增加了对该实验的兴趣,教师适当引导他们,可以使他们进行深入的思考.

2.3设立新技术、新方法与传统方法对比型设计性实验

设立新技术、新方法型设计性实验,将有利于拓宽学生的思维,培养创新意识.我们准备开展微波化学合成与传统合成方法对比实验,让学生从中已感受到新技术,新方法在应用方面的优越性.如我们准备开始进行用微波法进行对淀粉改性的研究.

要求学生首先通过文献调研、集体讨论,并在老师的引导下确定最佳路线,通过常规方法和微波方法实验,探讨最佳方案.从而,巩固理论知识,使学生由被动接受实验操作流程,向主动了解、掌握所需知识,进行创新性实践转变.逐步培养学生成为既具扎实的理论基础又具有过硬实践能力的全才.具体运作方式如图1:

学生实验后可知微波辐射法明显比传统加热方法优越.传统加热合成法需要数小时甚至数十小时才能完成的反应,利用微波辐射多数能缩短到30分钟以内,甚至数分钟即可完成,而且微波辅助有机合成常常伴随着高转化率及高收率.笔者认为学生从中对“工欲善其事,必先利其器”会有新的、更深的认识.

同时微波化学合成操作简便、安全,副反应少,因而对环境污染也小,这就使污染较严重的合成化学实验向着绿色化学实验方向转变.为转变学生对化学合成的畏惧心理开了一个好头.

在应用化学专业本科设计性实验中引入微波化学、超声化学、新试剂、新反应等方法,有利于扩大学生知识面,从而激发学生对化学交叉学科、边缘学科以及新技术的学习热情.

总之,造就具有创新意识的综合型应用化学专业人才,离不开新技术、新方法的应用,因此,我们感到应用化学专业本科设计性综合性实验及其教学手段的改革意义重大且任重道远,本教学探讨仅仅是迈出了第一步,有待于更好、更新的实验教学改革的探索与研究.

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