独立学院基础化学实验的探索与实践

王月欣, 莒晓艳, 王丽华, 张　颖, 苏伟怡, 张西慧, 张　倩

(河北工业大学 化工学院, 天津　300130)



独立学院基础化学实验的探索与实践

王月欣, 莒晓艳, 王丽华, 张颖, 苏伟怡, 张西慧, 张倩

(河北工业大学 化工学院, 天津300130)

针对独立学院基础化学实验人才培养模式的现状与存在的问题,立足于培养具有创新精神和实践能力的高级应用型人才,在基础化学实验课程体系和教学模式方面进行了探索,取得了较好的效果,学生的动手能力、知识的迁移应用能力得到了普遍的提高。

基础化学实验; 实验人才; 培养模式; 实践能力

独立学院作为高等学校办学机制创新与模式改革的一项突破,已经成为我国高等教育的重要组成部分。独立学院办学的特殊性在于它是面向“三本”群体的人才培养实体。作为实施本科学历教育的高等学校,独立学院的人才培养目标定位于培养“理论基础扎实、实践能力突出的高级应用型人才”。因而以大学生实践能力培养为目标的实验教学自然成为独立学院建设、发展的一个重要环节。

基础化学实验包括无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验及物理化学实验四大基础化学实验,是化学化工类及近化学类各专业本科生必修的一门重要基础课,也是一门实践性、应用性很强的课程[1-2]。对培养学生实践能力、科学态度和职业素养具有十分重要的作用。综观目前独立学院基础化学实验人才培养模式,可以概括为以下几种情况：一是克隆母体模式,教学计划、教学大纲、课程安排等照搬所依托的母体做法；二是局部改良模式,基本沿袭所依托的母体人才培养模式的基本结构和要求,只是在局部稍许做些改造；三是降格培养,降低本科人才培养的基本要求,按照高等职业人才培养模式,将独立学院学生培养成职业技能型人才,尤其突出的是对独立学院学生的创新意识重视不够[3-4]。一直以来,人们或多或少地认为独立学院的学生基础差,创新教育和独立学院的学生关系不大,因此上述无论哪种模式,都忽视了独立学院的特殊性,致使独立学院人才培养目标迷失,在这些模式下,要培养出具有创新精神的高级应用型人才无疑是困难的。因此,构建适合独立学院特点的基础化学实验课程体系与教学模式,是其持续发展的基础和保障[5-6]。为此,近年来,我们立足于培养具有创新精神和实践能力的高级应用型人才,在基础化学实验课程体系和教学模式方面进行了许多探索,取得了较好的效果。

1　调整实验教学体系

针对“三本”学生的特点,结合高素质应用型人才的培养目标和社会对应用型、创新型人才的需求[7],我们在四大基础化学实验课程体系和内容上进行了一系列的调整：删除不同课程重复出现的内容；对实验步骤繁琐,涉及理论、技能较多的实验进行改动、拆分；增加与实际应用相结合的实验内容,降低实验的理论深度,增加解决工程实际问题的实验内容。在此基础上,对分属于无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验的基本操作、技能训练、合成制备、性质测定等实验内容与实验方法进行精选与重整,把整个基础化学实验教学环节分为基础训练型、提高型、综合设计型3个层次。

(1) 基础训练型实验重点训练学生的基本实验操作和基本技能。在此学习过程中,学生应该掌握如电子天平、酸度计、紫外-可见分光光度计、电导率仪等仪器的使用,同时也应该对称量、分离、提纯、结晶、溶液的配制、滴定和玻璃工操作等基本技能熟练运用,这部分实验开出47个。

(2) 提高型实验着重培养学生的综合实验能力和研究兴趣。在此学习过程中,学生能够综合运用理论知识和实验操作技能解决实际问题。提高型实验优化改组的原则是实验内容一定要具有典型性和应用上的代表性。按此原则,筛选出17个实验作为综合实验,如表1所示。

表1　综合实验一览表

(3) 综合设计型实验重点培养学生的思维能力和创新能力。这一阶段以提高学生综合素质为核心,选择有代表性的实验项目,让学生通过查阅相关文献,独立设计初步实验方案,实现从知识技能向研究能力的转化过程,具体做法如下：设计型实验内容不必每年都一样,可根据实际情况变动实验内容。设计型实验通常只给出实验标题和基本要求,学生按照自己的兴趣选择合适的题目,设计合理的路线来完成。如：苯甲酸的制备,传统的方法是采用高锰酸钾在水溶液中氧化甲苯,然后酸化得苯甲酸,这种方法反应时间长(8 h),而且还会产生大量的污染物二氧化锰；通过查找资料,对多种合成方法筛选,最佳的合成方法是无溶剂催化氧化法制备苯甲酸。这种方法是以苯甲醇为原料,在铜催化剂作用下制备苯甲酸,整个实验过程没有有害废物排放,而且铜催化剂还可以重复使用。该实验方法还向学生引入了绿色化学概念。

2　改革实验教学模式

针对不同层次的教学内容和教学目标的要求,我们采取不同的方法与手段,如表2所示。

表2　不同层次的教学内容与教学模式

2.1第一层次：基础训练型

基础操作实验的特点是突出操作训练,通过实验培养学生规范化的操作,这是基础化学实验必需的和最基本的要求。在以往的教学中,基础操作主要是实验前教师的示范讲解,但由于学生人数多,只有前面的学生看得较清楚,后面的学生一般就心不在焉了；另外操作要点比较多,学生听完后往往记不全面。所有这些都会导致学生的操作是顺其自然,很难做到规范。为解决这一问题,我们将每一个基本操作都做成视频文件,放在实验教学网站和实验室的教学屏幕上,学生可以随时观看。为引起学生的重视,保证教学效果,我们在实验考核中,更是突出基础操作规范性的比重,占总分的30%。

2.2第二层次：提高型

这一层次的实验着重培养学生的综合实验能力,即观察能力、动手能力和思维能力。“三本”学生最常见的问题有以下几个方面：

(1) 对实验现象,只观不察。学生的实验报告往往呈现的就是简单的、走马观花式的、碎片式的记录,很少将反应原理、生成物的种类、特性和实验现象结合进行深刻的思考。

(2) 动手能力明显不足。在一般的实验讲义中,每个实验都有明确的实验装置示意图,学生可以比葫芦画瓢组装实验装置,一旦换一个实验场合便不知如何使用。导致这一现象的根源是学生没有全面了解仪器的特征、原理及其用途。

(3) 思维能力差。从实验原理—实验各个步骤—产物,在整个过程中,学生是看一步做一步,实验完成后,头脑中几乎是一片空白,没有留下什么印象,主要原因就是没有将实验原理、物质物性和实验过程中采用的方法及相应使用的仪器有机的结合起来。如何培养学生实现实验原理与操作过程的有机的、具体的结合,从抽象的反应式得到具体的产物是实验教学的关键。

针对上述问题,我们从预习报告、实验报告等环节入手,进行了以下尝试。

(1) 预习报告。为了帮助学生加深对实验内容及相关知识点的理解和掌握,提高理论知识与解决实际问题相结合的能力,对每个实验制订实验预习报告样本,如有机化学实验,采用填空题、问答题、画框图等方法,规范学生预习情况，预习报告样本见图1。实验步骤采用画框图的方法,流程框图由教师给出,操作要点让学生总结,重要操作步骤要求写明其理论依据。实验注意事项采用问答题的方式。预习报告规范化的结果使学习重点一目了然,另外通过填空题、问答题的形式刺激学生思考,达到理论与实际的有机融合,这种改革方式有效地提高了学生的综合实验能力,并且提高了学习效率。另外建立了预习测试系统,我们将每个实验中的知识点设计成测试题,发布到网上,学生可以方便地检测预习效果。

图1　预习报告样本

(2) 实验报告。一改传统的实验报告按照实验顺序描述的方式,重点集中在结果与讨论部分,引导学生将实验现象和实验原理结合,在课本及相关文献中寻求理论支持。这种改革方式有效地实现了原理与过程的结合、方法与仪器的结合,最终达到表象与本质的结合,使学生综合能力明显提升[8-9]。

2.3第三层次：综合设计型

在基础化学实验教学中,更多关注的是培养动手能力,事实上,任何层次的学生都需要创新精神的培养。创新能力的培养仅靠几个创新实验是远远不够的,还需要化学思想的渗透及前沿科技成果的支持，如图2所示。只有这几方面的结合,才能启迪学生的创新意识。

图2　创新能力的培养

众所周知,化学科学的发展是在实验的基础上逐步形成的,化学史是化学方法和化学智慧的历史。在实验教学中,适时地插入一些化学史的教学内容,讲述重大化学反应的发现过程及其产生的重要影响,展示其科学魅力,不仅使学生获得科学的化学方法和科学研究的思维方式,同时激发学生的好奇心,调动学习的积极性和主动性,启迪学生的创新思维。因此在实验教学中,我们特别重视化学史的渗透。

化学的发展突飞猛进,科技成果层出不穷,科技前沿成果的合理渗透能使实验教学充满现代化的气息,有效激发学生探究事物的动力。因此在教学中,我们结合实验内容及时将相关科技成果介绍给学生。通常是在实验前就将相关内容发布在教学网站或课程QQ群中,通过图片或视频的展示,这种形式在很大程度上激发了学生对探索化学实验的热情,使学生更加关注化学及相关领域的新进展[10]。

在教学中,实验项目不仅是验证课堂所讲授的内容,更重要的是通过实验教学培养学生的独立思考能力,让学生在变化万千的实验中激发学习化学的浓厚兴趣,开发学生的创新能力。因此在这一层次教学中,一方面由教师结合自身科研成果选定实验项目,也可通过教师引导学生自己选定[11-12]。

3　结语

独立学院基础化学实验经过几年的改革与实践,取得了可喜的成果,事实证明,学生的动手能力、知识的迁移应用能力得到了普遍的提高,尤其在2015年市级大学生化学知识与应用大赛中,独立学院在由8人组成的实验竞赛中7人获奖,独立学院的毕业生考研率明显提高,企业对我校的毕业生也给予了很高的评价。尽管取得了一些成绩,但深化实验教学改革,为社会培养高素质人才仍是我们今后努力的方向。

References)

[1] 陆广浓,杨柳.基础化学实验在人才培养中的作用[J].高校实验室工作研究,2015(1):105-106

[2] 邱会东,苏小东,原金海,等.中美高校基础化学实验课程教学比较[J].实验技术与管理,2015,32(9):215-217.

[3] 李巧云,徐肖邢,杨高文.基础化学实验课程改革及建设的探索与实践[J].中国电力教育,2011(1):115-116.

[4] 王仁国,赵茂俊,张云松.基础化学实验改革的反思[J].实验技术与管理,2010,27(8):132-134.

[5] 杨竞鸣,赵芳林,陈融旭.从大学生就业看高校基础实验教学改革[J].大学化学,2010,25(4):16-18.

[6] 彭梦侠,陈梓云,郝洪庆.适应应用型人才培养目标的基础化学实验改革[J].嘉应学院学报,2012,30{2):86-89.

[7] 陶阿丽,曹殿洁,冯学花.基于应用型人才培养的基础化学实验教学改革[J].长江大学学报：自然科学版,2015,12(21):78-80.

[8] 王建华,王建军,杜光明.基础化学实验考核模式改革研究[J].吉林省教育学院学报,2015,31(9):91-92.

[9] 刘天宝,彭艳芬,刘廷国,等.基础化学实验考核方法改革初探[J].广东化工,2015,42(20):170-171.

[10] 王红,曾秀琼,刘秋平,等.基础化学实验翻转课堂教学模式的研究和实践[J].实验技术与管理,2015,32(5):196-199.

[11] 段江莲,徐建国,于有伟.实验室开放管理探索与实践[J].实验室科学,2011,14(3):126-128.

[12] 牛焕双,李宇,杜林,等.科研实验转化成综合化学教学实验的探索[J].实验室研究与探索,2014,33(2):150-154.

Exploration and practice of fundamental chemical experiment in independent colleges

Wang Yuexin, Ju Xiaoyan, Wang Lihua, Zhang Ying, Su Weiyi, Zhang Xihui, Zhang Qian

(School of Chemical Engineering,Hebei University of Technology,Tianjin 300130, China)

Aiming at the actuality and problems on training mode of fundamental chemical experimental talents in independent colleges, this paper presents the exploration of experimental course system and teaching mode based on cultivating advanced application- oriented talents with innovative spirit and practical ability .The students’ capability of doing experiments and their ability of knowledge transfer are improved.

independent college； fundamental chemical experiment； experimental talent； training mode； practical ability

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.05.005

2015- 11- 20修改日期：2016- 01- 02

河北省高等教育教学改革项目“独立学院基础化学实验课程体系与教学模式的改革与实践”(2012GJJG153)

王月欣(1965—)，女，河北晋州，博士，教授，基础化学部主任，研究方向为基础化学实验教学与科研

E-mail：wyx@hebut.edu.cn

张倩(1982—)，女，石家庄，硕士，实验师，研究方向为基础化学实验课程体系改革.

E-mail：zhangqian@hebut.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2016)5- 0014- 03