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淺談應用化學專業(yè)方向的實驗的新模式設計與實踐論文
化學實驗教學環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生動手能力、解決實際問題能力及知識綜合運用能力的重要途徑，化學實驗及其相關的科學訓練在教學中起到了相當重要的作用，具有不可替代性。應用化學專業(yè)實驗是應用化學專業(yè)學生學習的主要實踐環(huán)節(jié)，在整個專業(yè)教學環(huán)節(jié)中占有特殊的地位。它不僅可以加深學生對所學化學理論基礎知識的理解，更重要的是可以培養(yǎng)學生運用相關知識和技能來解決科研、生產(chǎn)問題的能力，特別是新產(chǎn)品研發(fā)和解決實際問題的能力，增強學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。因此設計和構(gòu)建合理的應用化學專業(yè)實驗教學體系對于培養(yǎng)優(yōu)秀的應用化學專業(yè)人才具有重要的意義。本文介紹了近期我�；瘜W專業(yè)(應用化學方向)實驗教學改革的設計和教學實踐情況。
一、化學專業(yè)實驗以往開設情況
中國海洋大學化學專業(yè)為第六批國家級特色專業(yè)建設點，也是山東省特色專業(yè)，包含應用化學和海洋化學兩個方向。專業(yè)實驗除體現(xiàn)各專業(yè)特點外，還體現(xiàn)海洋特色，如海洋化學方向的專業(yè)實驗包括海水分析化學和化學海洋學實驗兩門課，課程教學體系完善，特色顯著，已經(jīng)出版了相應的教材，為國內(nèi)其他高校相關專業(yè)實驗的開設提供了重要借鑒。相對于海洋化學方向，應用化學方向?qū)I(yè)實驗課程的建設起步較晚，在我校上一輪修訂的本科人才培養(yǎng)方案中才第一次設課列入教學計劃(從2006級本科生開始執(zhí)行)，課程計劃68學時，在大學四年級第一學期開設。所以從2008年開始，我們利用教學實踐周(現(xiàn)在已固定成為夏季學期)為即將升入四年級的應化專業(yè)方向的學生開設應用化學專業(yè)實驗，每名學生利用三周時間獨立完成一個實驗項目，實驗題目來自指導教師的科研成果，實驗實行單人單題，每名教師最多指導5名學生。實驗過程包括文獻查閱、方案設計、實驗、數(shù)據(jù)總結(jié)和報告撰寫等環(huán)節(jié)。經(jīng)過三年的教學實踐，該課程開設的實驗題目有200余項，取得了較好的效果，也很好地實現(xiàn)了科研對教學的反哺作用，這種方式的專業(yè)實驗訓練為學生畢業(yè)論文的研究打下了良好的基礎。
二、應用化學專業(yè)實驗改革的必要性與總體目標
以往的教學模式取得了不錯的效果，但也存在一些需要進一步完善的地方：教學內(nèi)容上，雖然“創(chuàng)新”得到了很好的體現(xiàn)，實驗題目直接來自科研一線，但在“厚基礎”方面尚需加強，實驗技能要求跳躍幅度較大。而作為專業(yè)實驗，更好地實現(xiàn)和基礎實驗的銜接是十分必要的。在實施方法上，存在著題目難度不均衡，學生受訓程度不一致，學生接觸專業(yè)領域面較窄的問題，專業(yè)實驗課程最好不要使學生僅僅局限在一個方面，而要使學生多了解本專業(yè)方向的研究方法和手段。同時也存在儀器藥品消耗巨大、資源共享不充分、成績評判標準難統(tǒng)一、特色方面還需進一步凝練、課時較少等問題。在2011年中國海洋大學新一輪本科人才培養(yǎng)方案修訂過程中，我院對應用化學專業(yè)實驗進行了調(diào)整：課時增加到80學時，擬在春季和秋季兩學期開設，從2011級學生開始執(zhí)行新的人才培養(yǎng)方案。為了較好地實施新的人才培養(yǎng)方案，我們需要對應化專業(yè)實驗課程的教學內(nèi)容和教學方法做更深入的研究和探討。
我們擬構(gòu)建內(nèi)容豐富、特色顯著、難易適當?shù)亩鄬哟螌嶒灲虒W新體系，設計合理的課程教學內(nèi)容和教學模式，使應用化學專業(yè)實驗起到全面培養(yǎng)學生的基本技能、專業(yè)技術、科學研究和創(chuàng)新意識的作用。實驗內(nèi)容設計結(jié)合特色專業(yè)的建設，充分體現(xiàn)了我�；瘜W應用領域的研究優(yōu)勢，如海水直接利用、海洋腐蝕與防護和海洋化學資源利用等，實現(xiàn)了應用化學專業(yè)人才的特色培養(yǎng)。
三、應用化學專業(yè)實驗的教學實踐
(一)多渠道確定實驗內(nèi)容
課程內(nèi)容的完善是教學改革的重點，我們采取了多種方式征集(收集)實驗項目。首要的項目來源就是過去三年開設的應用化學專業(yè)實驗所積累的200余個實驗課題，我們對已有實驗項目進行整合篩選，根據(jù)新的教學要求，精選組合形成合適的實驗項目。同時我們有目的地向全院教師征集項目，組織他們編寫突出海洋特色的新實驗項目，實驗項目設計的“靈感”來自教師發(fā)表的科技論文;指導實驗的教師都具有博士學位，研究涉及應用化學的多個領域，具有豐富的科研經(jīng)驗。在科研中，他們總結(jié)文獻的研究方法，根據(jù)本課程實驗內(nèi)容的總體設想，篩選改編，豐富教學內(nèi)容。國內(nèi)很多兄弟院校在應用化學實驗教學方面已有較好的積累，我們通過文獻查閱和調(diào)研，詳細了解目前應用化學專業(yè)實驗改革的趨勢和進展，研究其他高校開設實驗的基本方法和內(nèi)容，借鑒其好的經(jīng)驗和項目。
(二)“A”字形開設模式
專業(yè)實驗區(qū)別于基礎實驗的一個方面就是強調(diào)學生科學實踐能力和素質(zhì)的全面培養(yǎng)，我們設計了“A”字形開設模式，在有限的教學課時內(nèi)，更好地訓練了學生資料查閱、方案設計、獨立思考的能力。即實驗采取“窄進寬出”的方式：學生開始進入實驗室，在老師的指導下完成規(guī)定的實驗，總結(jié)和分析數(shù)據(jù)并完成實驗報告。在此基礎上，學生要查閱文獻，設計與實驗相關但又不一樣的“新”實驗。學生除提交實驗報告外，還需提交規(guī)定題目的實驗設計方案，方案需包含實驗原理、儀器藥品、實驗過程等。如在完成“銅(Ⅱ)氨基酸螯合物的合成及其與DNA的作用”實驗后，學生需要完成“微量元素氨基酸混配螯合物的合成及表征”實驗的設計;在完成“十二烷基硫酸鈉的綜合實驗”后，要完成“一種非離子型表面活性劑的制備及其性能測試“的實驗方案設計。這種模式可以使學生很好地理解和消化實驗內(nèi)容。成績評定中該設計部分占實驗成績的20%。
實驗分小組開設，每組2～4人，遠少于四大化學基礎實驗中每組人數(shù)，這便于老師指導。實驗中很多的動手機會留給學生，所有的試劑配制和儀器準備都由學生自己獨立完成。當為學生提供可以自己動手的機會時，學生的表現(xiàn)遠遠超出教師預期，可謂“有驚有喜”。“驚”的是有時很簡單的操作學生都會表現(xiàn)得很生疏，“喜”的是多數(shù)學生表現(xiàn)出了極大的求知欲和對實驗課極高的學習興趣。
(三)全方位體現(xiàn)“綜合”
應用化學專業(yè)實驗大多涉及制備、性質(zhì)表征及性能評價。開設實驗過程中，我們充分利用了化學基礎實驗教學示范中心和學院儀器共享平臺，讓學生有機會接觸較大型表征儀器，親手操作，獲得性質(zhì)和表征數(shù)據(jù)，學習數(shù)據(jù)分析方法，實現(xiàn)了真正意義上的“綜合”。有些實驗項目注重基礎實驗與專業(yè)實驗的聯(lián)系，如2012年夏季學期開設的“從紅辣椒中提取紅色素”實驗，不僅讓學生了解了利用現(xiàn)代分離技術分離活性有機化合物的過程和基本操作，鞏固和提高了實驗技能，還彌補了由于受課時限制基礎實驗無法開展實驗技能訓練的遺憾。“利用活性炭吸附提取鹵水中的碘”的實驗，提煉于教師科研成果，該實驗不僅可以讓學生了解鹵水概念、吸附原理及吸附容量的影響因素等，實驗本身還具有很強的延展性，學生可以根據(jù)各自的興趣，選擇不同切入點完成實驗，這對于理解化學基礎知識的綜合應用是十分有利的。
四、結(jié)語
應用化學專業(yè)實驗是化學專業(yè)學生學習中不可或缺的重要課程，是學生了解專業(yè)特點和科研方向的重要窗口。應用化學專業(yè)實驗課程內(nèi)容的設置及其教學模式是影響應用化學專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的主要因素。設計好的實驗內(nèi)容，提高學生的學習興趣，充分利用有限的學時，全面培養(yǎng)學生能力應是我們一線教師追求的最終目標。
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