综合与设计性化学实验教学质量的思考与实践

成乐琴　杨英杰　陈萍　张俭　曹雪玲

在《综合与设计性化学实验》课程中进行了三方面教学改革，第一，在《综合与设计性化学实验》课程中引入了实验小组，通过分工实施与协作实施相结合共同完成实验任务；第二，实现实验数据共享，提供给学生更多的挖掘问题、分析问题、解决问题的空间；第三，实验报告与工业生产概念设计有机结合，提升和拓宽学生的知识领域。问卷调查结果显示，通过实验教学改革，学生的实验兴趣和团队协作能力得到了明显的提高，在分析问题、解决问题能力和实验报告写作能力方面也得到了一定的锻炼。《综合与设计性化学实验》教学实践结果表明，在不需要更多的人力、物力和时间投入前提下，可以帮助学生提高综合科学素养，对其它学科综合设计性实验具有一定的推广价值。

综合与设计性化学实验教学改革实验小组数据共享工业生产概念设计《综合与设计性化学实验》是在基础化学实验课程基础上开设的一门可以提高学生综合能力和科学素养，并可以衔接毕业论文的实践性很强的实验课程。

近年来对《综合与设计性化学实验》的教学改革研究非常活跃，主要围绕实验课程体系的设置=和实验教学体系的改革（如实验指导教师的配备、实验方案的自主设计、实验室开放、实验成绩的评定等方面）进行，目的在于激发学生实验兴趣，充分调动学生实验积极性和主动性，重点培养学生的研究能力和创新能力。

吉林化工学院对化学与制药工程学院和化工与材料工程学院的化学、应化、制药、药剂、化学工程与工艺、轻化等专业的大三或大四学生开设《综合与设计性化学实验》，对于在大一和大二阶段已经经历多门基础化学实验课程的历练，进入大四第二学期就要面临毕业论文环节的大三学生来说，是一门承上启下的重要的实践课程。多年来，对大四学生毕业论文指导工作中发现，绝大多数学生在实验方案的设计、同学之间的协作和毕业论文的撰写等方面表现出明显的不足，在毕业论文的撰写过程中，面对几十个在不同条件下获得的大量实验数据，不能进行较深度的剖析和讨论，不能发掘有意义的问题，不能很好地利用所学理论知识分析问题和解决问题，而且不能很好地阐述自己的观点、并提出建设性的意见和设想。

针对以上问题，为了全面提高学生的综合科学素养，对《综合与设计性化学实验》课程教学进行了如下改革，并通过对学生的问卷调查验证了实施效果。

一、《综合与设计性化学实验》教学改革

1.《综合与设计性化学实验》课程中引入实验小组，通过实验小组二次实验方案的设计和实验过程中分工实施与协作实施相结合，强化学生的团队协作能力

团队协作可以充分利用团队成员的智慧和能力，通过激发个人潜能，往往达到1+1>2的效果，因此团队协作能力越来越被视为一个人的必备素质。

过去对《综合与设计性化学实验》的教学研究中，更多地是要求学生独立完成文献检索和设计实验方案，并在实验室条件允许的情况下实施实验，这对于学生的文献检索能力和研究能力、创新能力的培养、以及激发学生主观能动性很有帮助，但由于实验过程中每个学生只针对自己的实验负责，实验过程中学生之间没有更多的机会进行相互交流。为了培养学生更多的团队协作精神，在《综合与设计性化学实验》教学中，引入了实验小组。即学生随机分成若干实验小组，每一个实验小组围绕一个因素，参考小组成员各自所设计的实验方案，通过集体协商讨论，设计进一步完善的二次实验方案，并在实验室条件允许的情况下，将分工实施和合作实施相结合，共同完成实验内容。以综合设计性实验题目《VB1催化下安息香缩合反应》为例，该实验包括四个部分内容。第一部分是实验方案的设计，是由实验小组共同参与讨论制定；第二部分是VB1催化下的安息香的合成和分离，是由小组成员按照不同的实验条件分工实施；第三部分和第四部分分别为安息香的重结晶以及安息香的红外光谱分析，是由实验小组成员协作完成。在《VB1催化下安息香缩合反应》实验实施过程中，教师引导学生找出安息香合成反应的主要影响因素，如反应温度、反应时间、催化剂VB1的用量、pH值、碱的种类、溶剂种类、溶剂配比、原料加入方式、相转移催化剂的用量、反应方式等。在学生了解各种影响反应因素的基础上，实验小组围绕各自感兴趣的实验因素进行二次实验方案的设计，通过分工实施和协作实施，完成综合设计性实验。在此期间，指导教师只提出启发性参考意见，抛砖引玉，调动学生参与实验讨论的兴趣和积极性，诱导学生的思路向能够解决问题的方向引导，使学生在《综合与设计性化学实验》过程中，由教师依赖型、实验讲义依赖型向自我依赖型和团队依赖型转变，并通过激发学生对实验的兴趣，充分调动学生的实验积极性、主动性和创造性，加强了学生团队协作能力，更有利于研究型、创新型人才的培养目标，也真正做到指导教师为主导，学生为主体的启发式教学。

2.实现实验数据共享，强化有深度实验报告的撰写能力，为毕业环节打下良好基础

无论是《基础化学实验》还是《综合与设计性化学实验》，过去更多注重实验技能的培养，强调一人一组进行实验，并只针对自己的单一实验结果进行数据处理，进行讨论，实验信息量少，获取知识量少。通过教学改革，我们将实验人员编成若干实验小组，每一个实验小组对不同的实验因素进行探索实验，并通过同一实验小组的实验数据的共享，使学生通过一次综合设计性实验，就可以获取多次实验才能获得的大量实验数据，学生对实验条件的变化对反应的影响有更直观的体验，拥有更多的实验数据可供处理、更多的实验过程中产生的问题可供发掘、分析和解决，这对于培养学生探究能力、创新能力、培养学生有深度实验报告的撰写能力均有很大帮助，对于大四毕业论文的撰写是一个很好的锻炼机会。

3.实验报告与工业生产概念设计有机结合

《综合与设计性化学实验》中，将合成实验与化工原理课程学习相结合，进行工业生产概念设计，即在实验过程中引入工业生产中的物料衡算、设备选型等内容，可进一步加强实验与理论、工业生产的相结合，进一步提升和拓宽学生的知识领域。

二、《综合与设计性化学实验》教学改革问卷调查

为了验证教学改革对学生综合能力的影响，以文献检索和整理能力的提高、团队协作能力的提高、实验报告写作能力的提高等为调查选项，对吉林化工学院09化学专业88名同学为调查对象，发放了问卷调查表，共回收79份调查表，统计结果见表1。

回收的问卷调查结果表明，通过《综合设计性化学实验》的教学改革，学生不仅在文献检索和整理能力、实验方案设计能力、分析问题和解决问题能力方面得到了提高，而且在文字编辑和制表制图能力、实验报告写作能力方面也得到较显著的提高，尤其是在团队协作能力和实验兴趣的提高方面提高更加显著。为了更直观地了解教学改革对学生能力提高的影响，以调查选项为横坐标，显著提高和较显著提高的百分比之和为纵坐标，绘制了如下柱形图。

注：（1）文献检索能力的提高；（2）文献整理能力的提高；（3）实验方案自主设计能力的提高；（4）发现问题、分析问题和解决问题能力的提高；（5）团队协作能力的提高；（6）文字编辑，制表制图能力的提高；（7）实验报告写作能力的提高；（8）实验兴趣的提高

由图1可以看出，经过综合设计性实验的教学改革与实践，对各项能力提高较显著和显著的比例均超过了60%，其中团队协作能力和实验兴趣的提高百分率最高，在回收的调查表中占到87.2%（如果考虑未回收到的调查表，占比为75.0%），而文字编辑、制表制图能力的提高和实验报告写作能力的提高百分率最低，分别为65.8%和69.6%（如果考虑未回收到的调查表，占比分别为60.2%和62.5%），这也说明了给学生更多的“我的实验我做主”的机会，学生的实验兴趣会得到明显提高，另外实验课程在设计上，增加了集体设计实验方案和共同协作进行部分实验内容，增加了学生间沟通和协商的机会，团队协作能力同样得到明显的提高。反观文字编辑、制表制图能力的提高和实验报告写作能力的提高百分率相对较低表明，这些能力的培养并不能通过一两次实验就能得到大幅度提高，而是需要反复的锻炼才能得到理想的效果。

三、结论

目前对《综合与设计性化学实验》的改革更多地强调个人研究能力和创新能力的培养，而忽略了对团队协作能力的培养，而且对实验过后形成的报告关注度相对较低。

通过对综合设计性实验的三方面的教学改革，学生不仅在文献检索和整理能力、实验方案的设计能力、实验过程中分析问题和解决问题的探究能力、创新能力方面得到提高，而且在团队协作能力和实验报告的写作能力方面得到相应的锻炼和提高，这对于毕业班级学生顺利开展毕业论文，乃至培养研究型、创新型人才都具有很大帮助。

对《综合与设计性化学实验》的教学改革不需要明显的人力投入和物力投入，在安全的实验室环境下，通过有限的学时，可以让学生学到更多的知识和能力，可操作性强，便于管理、实施和推广，对今后教学建设与改革工作有较高的参考价值。

参考文献：

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