科研成果转化为综合性实验项目的研究与实践

李艳霞,陈亚红

(周口师范学院化学系,河南周口466001)

分析化学实验是一门应用性、实践性很强的学科,它对于学生获取新知识、实现知识和能力的转化、理论与实践的结合起着举足轻重的作用[1]。但师范类分析化学实验项目内容及实验仪器装置都十分陈旧,验证性实验比例较大等不利于人才培养的一些因素,造成学生对实验不感兴趣、疲于应付,甚至根据预期编造实验结果,严重影响了学生严肃科学态度和严谨学术作风的形成[2]。为此,笔者除了积极进行分析实验课教学改革,从教学体系到实验报告撰写形式及实验考核方法改进之外,还结合周口师范学院分析化学方向教师科研成果较多,成果与实际应用联系紧密,一些新方法可操作性、精密度、准确度较高等特点,把这些科研成果进一步成熟化、简便化,设计成综合性、设计性实验带到课堂上让学生思考、讨论、体会方法的理论依据及其创新点,从而设计出新颖、独创的实验方案,再让学生在实际的实验操作中修正实验方案,完善实验方法,做出实验结果,处理实验数据等一整套完整的实验体系。培养学生学习的参与性、主动性、责任心及实验成功后的自信心,使学生变被动学习为主动学习,在获得书本知识的同时获得一些本学科最前沿的知识,用以开阔眼界,同时激发学生对本专业的学习兴趣。现就河南省教育厅自然科学基金资助项目“电化学分析在环境污染物测定中的应用研究”的部分研究成果——自动电位滴定法测定铁矿石中全铁含量[3],转化为综合性实验内容的相关内容及体会报告如下。

1 教学实践

1.1 实验内容和安排

由于本综合实验涉及基础分析化学、仪器分析化学、无机化学、环境化学、工业分析等多门学科的知识,故笔者按实验内容主题不同,将实验分成4个版块(见表1)。

1.2 取得成果

此综合性实验内容经过周口师范学院化学系2006-2009级应用化学专业4个班级200多人的具体实验,取得了较好的效果,不仅实验内容引起了学生的极大兴趣,也充分调动了学生探究性学习的兴趣。由于在整体串讲中他们了解了大量与实验课题有关的知识,使他们在具体实验中敢于提出问题、发现问题、再通过资料查阅与互相合作解决问题,增强了学生的自豪感和学习自信心。结果显示,接受过本系列实验训练的同学大都较系统地了解了科研的基本过程和方法,表现出较强的创新意识、创新能力和科研潜力。在笔者的指导下,目前指导学生在中文核心刊物上发表论文2篇,非核心期刊公开发表论文3篇,中文核心刊物已录用拟发表论文3篇,学生成功申请到周口师范学院实验室开放项目1项,大学生科研创新基金项目2项。

表1 实验内容、学时安排和预期目的

2 具体措施和建议

在多年的教学实践中发现,要想成功将教师的科研成果转化为综合性、设计性实验,必须在学生学期选择、实验题目设定、实验具体实施途径和实验考核评价中注意以下问题。

2.1 学生学期选择

教师科研成果转化的综合性、设计性实验内容具有涉及基础知识面广、学科前沿知识多、与实际应用联系紧密等特点,所以要求学生理论知识扎实,动手能力强,有一定的文献查阅、理解能力。大一新生因刚从应试教育的高中阶段进入大学不久,化学学科的几大基础课还未学完,具体实验动手能力还在培养阶段,对文献的查阅调研能力还较欠缺。大二学生,特别是大二下学期的学生,化学学科的基础知识已经具备,通过一年半的基础实验训练已经熟练掌握了化学学科的基本实验技能,由于受大学学术氛围的熏陶,对科研创新有一定的要求与热情。而大三学生因已准备考研,忙于复习几大主干理论课和英语课,对较占时间的系列性综合实验热情不高。大四学生忙于考研、找工作及毕业论文设计等事项,在时间上更是不能保证。因此,本实验特选大二学生作此实验训练。

2.2 恰当的实验选题

在教师科研成果较多的情况下,如何选出与教学联系紧密,又具有完整性、应用性和可操作性的科研成果来转化为教学资源,实验选题的恰当定位是非常关键的。为此,选题应遵循以下原则。

2.2.1 选题内容不能过大过难,依托的科研成果内容应与教学要求联系紧密

教师科研成果很多是呈系列性的,具有很强的继承性,其综合性强、难度大、涉及知识面宽,具体实验需要较高的实验技巧[4]。如果将此类成果照搬到学生的实验课中,学生往往会较难接受,实验成功率较低,达不到预期效果,从而使学生产生畏难情绪和挫折情结,不利于学生的发展。因此,在选择教师科研成果时,应选一些相对较为独立,内容不是太复杂,与教学要求联系紧密的,且又具有完整性、创新性、应用性和可操作性的科研成果转化为教学资源。如本实验选题依托的教师科研成果为“自动电位滴定法测定铁矿石中全铁含量”,此科研成果内容是一个测定铁矿石全铁含量的新方法的确立,成果内容相对较为独立,涉及的知识点和测定方法与学生已具备的理论知识、实验技能联系紧密。在具体实验过程中,学生感觉实验内容既具有一定的挑战性,又具有可行性。因此,学生实验积极性空前高涨,不仅在实验前积极查阅文献,设计实验方案,在实验过程中,还敢于发现问题、提出问题、解决问题。实验后,实验报告的撰写、实验数据的处理更是科学认真。此次实验结果表明,恰当的实验选题,不仅能提高学生的实验积极性、科学创新性,还能给予学生科研自信心,为以后学生的科研创新打下一定基础。

2.2.2 选题内容应与实施教师的研究方向、特长和兴趣相符合

在科研成果转化为具体实验内容的过程中,教师是整个教学活动的主导者,是科研成果能否成功转化为实验教学内容的关键所在,也是科研成果转化的首位接受者和具体实践者。因此,实施教师对科研成果转化意义的理解、对科研成果的认可、理解和掌握程度以及教师本身的教学能力、创新意识、教学责任心以及科研成果转化的经验等,都是制约科研成果顺利转化的因素。所以,实验选题应与实施教师的兴趣、特长和研究方向相符合。只有这样,实施教师才能较快理解、接受转化科研成果的内容和创新,在自己熟悉的科研方向上,保持积极、主动和乐观的心态去实施科研成果转化为综合性、设计性实验的具体工作。笔者在选题时,根据实验内容涉及文献检索、基础分析化学内容和仪器分析化学内容等的特点,结合不同教师专长,将实验课题分为4大块,由相关教师协作分工完成,取得了较好的实验结果。

2.3 实验具体实施途径

“内容多、课时少、耗费高、经费少”是当前综合性、设计性实验在实施过程中普遍存在的问题[5]。怎样才能将此类实验成功开设下去,在具体实验教学过程中,笔者结合学校特点,主要采取了以下具体途径。

2.3.1 列入常规教学计划,引起领导、学生重视

为顺利通过本科教学质量评估,要加大基础实验课中综合性、设计性实验所占比例。以此为契机,笔者将科研成果转化的综合性、设计性实验纳入学生必修的教学内容。这样,不仅引起了系领导的重视,因实验成绩记入学生评优、评先和奖学金的总成绩内,也引起了学生的高度重视。在具体实验实施时,考虑到综合性、创新性实验的内容多、实验难度大、数据处理麻烦等特点,笔者将单人单组实验模式转化为2～3人一组的实验模式。这样,在整个实验过程中,学生可发扬团队精神,互相协作,讨论方案,解决问题,确保实验的顺利进行。

2.3.2 积极申报与学生有关的各级、各类科研项目

为解决综合性、设计性实验经费少、耗费高等问题,应积极鼓励学生申报与学生有关的各级、各类科研项目。一般此类项目都会有或多或少的经费资助,一旦有学生申报成功,对申报学生不仅是一个极大的鼓舞,还对周边学生起到激励的作用,能调动广大学生参与科研的积极性,使带有科研性质的综合性、设计性实验的开设更具有吸引力,以取得更好的教学效果。此类项目在周口师范学院有:大学生科研创新基金项目(资助500.00～1 000.00元),实验室开放项目(资助1 000.00～2 000.00元)等。笔者指导的学生已成功申请到大学生科研创新项目2项,实验室开放项目1项。

2.4 合理的实验考核评价

在当今大学生评优、评先和奖助学金的评定条例下,学生非常重视考试成绩,综合性、设计性实验成绩的合理规定也显得尤为重要。在此类实验的学生实验成绩评价过程中,既要注重实验的基本理论、涉及知识、实验操作技能等基本因素,又要考虑学生综合实验能力、发现问题解决问题能力、自主协调能力和文献综合利用能力等因素。根据具体实验过程中学生各种能力(文献使用情况,实验方案设计情况,基本操作情况,仪器安装使用情况,实验观察情况,发现解决问题情况等)及实验结果(实验报告撰写情况,数据处理能力,有关化学的计算机软件应用情况)给出具体实验成绩,从而确保实验考核的合理性。

3 结束语

从科研成果(自动电位滴定法测定铁矿石中全铁含量)成功转化为综合性学生实验项目的实施过程及取得成绩可以看出,教师科研成果转化为教学资源是切实可行的,也是高校实验教学改革的一个重要途径。高校教师应积极参与到科研成果向教学资源转化的研究实施中去,以实现“教学带动科研,科研促进教学”的良性循环。

[1]孔祥平,王娟,吕海涛.开放式分析化学实验教学模式研究[J].实验技术与管理,2011,28(7):164-166.

[2]杜娜娜.分析化学设计性实验的探索与实践[J].科技信息,2011(9):510.

[3]李艳霞,李敏,谢红,等.自动电位滴定法测定铁矿石中全铁含量[J].周口师范学院学报,2008,25(2):77-79.

[4]周权锁,马宗骏,高彦征,等.科研内容和成果向专业实验教学项目的转化[J].中国农业教育,2009(5):59-61.

[5]曹小华,喻国贞,雷艳红,等.科研成果转化为综合性设计性实验的教学探索与实践[J].化学教育,2009(11): 15-16.