談實驗教學內(nèi)容及教學方式的選擇

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摘要：就如何提高應用化學專業(yè)學生的動手能力，介紹一些具體的做法.應用化學專業(yè)實驗項目的選擇，應從鞏固基本實驗技能、突出應用特色、體現(xiàn)“三廢”處理、玻璃儀器向小型金屬設備的轉(zhuǎn)換、用現(xiàn)代儀器完成傳統(tǒng)實驗等方面考慮.教學方式要不拘一格、靈活選擇.力爭培養(yǎng)出符合市場需求的應用化學專業(yè)畢業(yè)生.

關鍵詞：應用化學專業(yè)實驗；教學內(nèi)容；教學方式

0引言

應用化學作為介于化學和化工之間的一門應用型學科，它培養(yǎng)的人才要具備化學的基本理論、基本知識和較強的實驗技能［1］.應用化學專業(yè)實驗是高等院校應用化學專業(yè)學生必修課程之一，是幫助學生掌握化學化工的基本理論知識和提高實驗操作技術技能必不可缺的環(huán)節(jié)［2］.通過實驗教學的實施，對培養(yǎng)學生的應用化學實驗及其他相關學科實驗的興趣，提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，有著舉足輕重的作用，可以有效地為學生走向就業(yè)崗位奠定基礎，有利于實現(xiàn)學校、學生、企業(yè)三者共贏的局面.筆者多年承擔應用化學專業(yè)實驗教學工作，加之近幾年接觸一些應用化學專業(yè)畢業(yè)生的用人單位，了解企業(yè)的需求情況.反思教學現(xiàn)狀，深深意識到必須斟酌選擇應用化學專業(yè)實驗項目，靈活選擇教學模式.

1鞏固基本實驗技能，現(xiàn)場驗證實驗結(jié)果

應用化學專業(yè)實驗一般是在本科生的第6或第7學期開課，也就是說學生已經(jīng)學習過基礎化學實驗，具備一定的實驗技能.但是，其實際能力往往讓用人單位失望.所以有必要在專業(yè)實驗開課時進行鞏固、強化，培養(yǎng)學生獨立完成實驗能力，教學方式要不同于基礎實驗的“照方抓藥”.實驗內(nèi)容要強化目標要求，比如：配制一定物質(zhì)量濃度的酸、堿、金屬離子溶液，測定未知物的熔點、沸點、閃點等.受課時的限制，首先讓學生課前預習、準備相關知識，課堂隨機確定同學只做其中的一兩項，讓學生獨立完成，教師不講授具體實驗步驟，加強巡視，隨時記錄學生的操作情況，務必用相應的儀器（如：離子濃度測定儀等）驗證其實驗結(jié)果，依據(jù)結(jié)果評定實驗成績.最后由教師集中點評本次實驗中出現(xiàn)的問題，促使學生共同進步.其教學流程為：課前預習→分配實驗任務→學生獨立完成→驗證實驗結(jié)果→教師集中點評→給出實驗成績.

2突出應用特色，貼近生活

開設貼近生活的應用型專業(yè)實驗，可以較好地提高學生的學習興趣，加深對“應用化學”的進一步理解.近年來食品安全問題，已引起各級政府及普通百姓的關注，應當開設相應的定性或定量的檢測實驗.例如：色譜分析技術是應化專業(yè)實驗的必開項目，氣相色譜法的經(jīng)典實驗是定性或定量測定苯及同系物，該實驗與生活有一定距離且有較大的毒性，也不符合環(huán)境友好的理念，建議開設氣相色譜法測定醬油、果汁、罐頭等調(diào)味品或飲料中的山梨酸和苯甲酸，可以依照“芝麻油”國家標準GB8233-2008，測定其中某項理化指標.高效液相色譜的經(jīng)典實驗是定量測定苯甲酸甲酯、奈、吡啶等，完全可以依照GB14963-2011《食品安全國家標準蜂蜜》測定其中的葡萄糖、果糖、蔗糖.這里之所以選擇芝麻油、蜂蜜作為檢測對象，主要是這兩類產(chǎn)品的市場尤其混亂，普通百姓難以判定其真假，通過開設該類實驗，學生的專業(yè)自豪感油然而生，同時也拓寬學生的知識面.也可以利用課余時間開展一些興趣實驗，比如：摻假牛奶、面粉中有毒添加劑、問題松花蛋、食品中有害元素（或微量營養(yǎng)元素）鑒定等，不要以為該類實驗檔次低，不足以掛齒.創(chuàng)新意識、能力的培養(yǎng)沒有高低之分,教學流程為：自帶檢材→獨立規(guī)范制樣→集中檢測→交流結(jié)果→告知百姓.

3開設“三廢”處理實驗，培養(yǎng)環(huán)保意識

環(huán)境保護已引起人們的高度重視，基于化學學科特點，其生產(chǎn)過程中或多或少的要產(chǎn)生“三廢”，如何降低“三廢”的排放，或者說如何變“三廢”為資源，是擺在化學工作者面前的長期課題.應當開設固體廢棄物的再利用、廢水的無害化處理、廢氣的資源化吸收實驗，重在培養(yǎng)意識、拓展視野、養(yǎng)成習慣.當然，不同的地區(qū)其“三廢”特色不盡相同，可以結(jié)合本地實際開設相應的實驗，就淮北而言，固廢物方面可以開設煤矸石制備凈水劑、粉煤灰制備氧化鋁、磷石膏制備化肥等實驗，廢水方面可以開設有色廢水的脫色或降解、COD的測定、有害元素的去除等實驗，廢氣方面可以讓學生利用互聯(lián)網(wǎng)查閱相關資料，借鑒市場上尾氣吸收技術提出自己的新方案，然后開展模擬試驗，重在培養(yǎng)解決問題的能力.

4合成化學實驗，強化對實驗產(chǎn)品的檢測

傳統(tǒng)的合成化學實驗教學往往偏重于制備過程，只在表觀上判定目標產(chǎn)物的質(zhì)與量，這與化工企業(yè)的生產(chǎn)管理是不相符的，有一則廣告語“藥材好，藥才好”，講的是企業(yè)要嚴把原料的質(zhì)量，好原料是生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品的首要條件，上游企業(yè)的產(chǎn)品又是下游企業(yè)的原料，所以企業(yè)都嚴格把守“進”“出”兩關，這里不是說生產(chǎn)過程不重要，對企業(yè)來講其生產(chǎn)工藝、技術參數(shù)一旦確定，基本保持固定的操作方式，輕易不作變動，而原料、產(chǎn)品的批次不盡相同，相關人員要了解常用的檢測儀器，掌握其檢測方法.因此應把這一理念引入日常教學中，認真測定原料和目標產(chǎn)物的理化指標，在條件許可的情況下，讓學生多見識相關的檢測儀器（比如：旋光儀、卡爾費休水分測定儀、粘度儀、密度儀、白度儀等）.

5玻璃儀器向小型金屬設備轉(zhuǎn)換

基礎化學實驗是以玻璃儀器為工具完成的，若應用化學專業(yè)實驗還是在玻璃儀器中實現(xiàn)制備、結(jié)晶、分離等操作，不能更好地讓學生體會到專業(yè)實驗的特色，況且應用化學專業(yè)的畢業(yè)生大部分就業(yè)到化工企業(yè)，大學期間若不儲備一些常用化工設備的感性知識，不熟悉常見設備基本操作，就業(yè)后面對工業(yè)化的金屬設備會一片茫然，用人單位自然會俯視我們的畢業(yè)生，以致他們在短時間內(nèi)很難打開局面，不得不補習該類知識板塊.因此專業(yè)實驗應開設一定數(shù)量的用金屬設備來完成的制備實驗.重在豐富學生的實踐閱歷，為就業(yè)以后盡快適應工作崗位做鋪墊.當然，也存在開課成本高及制備出的產(chǎn)品的去路問題，可以考慮無償送給有需求的單位或個人，做到物盡其用，比如，生產(chǎn)（制備）的涂料可以送給學校后勤用于美化校園，若是制備某日化產(chǎn)品（如：洗衣粉等）可以讓學生帶回去享用自己的勞動成果.可以考慮開設如下項目，1）特色涂料的制備，2）天然色素的提取，3）特色洗衣粉的制備，4）建筑脫模劑的制備，5）建筑用膠的制備.

6用現(xiàn)代儀器完成傳統(tǒng)實驗

傳統(tǒng)實驗是化學研究的基石，是化學工作者的基本能力之一，隨著時代的發(fā)展，實驗手段也在不斷更新，應讓學生多了解一些現(xiàn)代的儀器，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力.利用氧化還原反應原理可以制備多種精細化工產(chǎn)品，傳統(tǒng)的方法是讓氧化劑（無機物或有機物）與還原劑（有機物或無機物）在適當?shù)臈l件下反應，最終獲取某種目標產(chǎn)物，不僅成本高且對環(huán)境或多或少地造成污染（產(chǎn)生“三廢”）.有機電解合成是現(xiàn)代化工業(yè)尤其是精細化工中的一個“高效清潔”的新工藝.電化學不僅與有機化學、分析化學及無機化學有關，還滲透到環(huán)境科學、能源科學和生物科學等諸多科學研究領域.建議開設相關的實驗，比如：由馬來酸電解法制備琥珀酸，該實驗周期短、現(xiàn)象明顯.有機物的批量生產(chǎn)，其分離提純是基本操作單元之一，傳統(tǒng)方法是采用蒸餾、分餾（精餾）等方式來提高產(chǎn)品的純度，受自身原理的限制很難制得更高純度的產(chǎn)品.而現(xiàn)代的方法是采用“分子蒸餾”可以輕松得到高純度目標產(chǎn)物，建議開設“分子蒸餾”實驗.再如微電解處理污水、微波干燥、超聲提取等，均可以引入應用化學專業(yè)實驗中.切實做到從玻璃儀器實驗為主向以機、電、光、磁等實驗為主轉(zhuǎn)變.

7結(jié)合實際開設不同方向的應化專業(yè)實驗

應用化學專業(yè)在發(fā)展過程中逐漸形成天然產(chǎn)物化學及其應用、精細化學品化學以及應用分析技術3個專業(yè)大方向［3］.而每個大方向又有多個分支.如精細化學品又分為表面活性劑、日用化學品、涂料與粘合劑、輕工化學品、納米材料、工業(yè)催化劑等，受學時數(shù)等諸多因素的限制，不可能開設太多的實驗項目，可以以選做或開放實驗的方式將實驗項目提前告知學生，學生結(jié)合自己的興趣選做某方面的實驗.項目來源要結(jié)合本校教師的研究方向及實驗場所的具體條件進行確定，當然也要限定一定數(shù)量的學生參與，避免“冷熱不均”現(xiàn)象的發(fā)生［4］.

8專業(yè)實驗依托畢業(yè)論文實驗

應用化學專業(yè)實驗不僅要訓練學生熟練的實驗操作技能，更重要的是培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)和實踐創(chuàng)新能力［5］.畢業(yè)論文實驗可以較全面的鍛煉學生查閱相關資料、設計實驗方案、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的綜合能力.本科學生可以自由結(jié)合成立課題小組，建立高年級研究生與本科生組合實驗的模式，讓高年級的研究生參與到相關的課題組，既可以鍛煉研究生的組織協(xié)調(diào)能力，更有“教學相長”的功效，本科生可以借鑒研究生在科研思維、實驗方法及實驗技巧等方面的優(yōu)勢，通過小組內(nèi)的討論及交流，集思廣益直至形成基本的研究思路，設計出具有探索性或啟發(fā)性的實驗方案，從理論及實踐兩方面論證其可行性，有選擇地通過實踐驗證設計方案的科學性，并且不斷完善實驗方案，最終實現(xiàn)設計目標.建立本科生為主體、研究生參與其中、教師輔助指導的實驗教學新模式.

9開放實驗室，鼓勵學生申報挑戰(zhàn)性課題

目前，我們的實驗室只有在開課時學生才能進入，且僅能完成教學計劃規(guī)定的實驗項目，限制學生思維、實踐活動，與當前的教育導向不相符.當然，實驗室的開放確實存在成本、安全、管理等方面的顧慮，筆者認為不能因噎廢食.第一步可以在一定前提下，在非教學時間段對學生開放.實驗室開放不僅可以提高實驗室的利用率，提高投資效益，而且對調(diào)動學生學習的積極性和主動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、動手能力、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)高質(zhì)量的創(chuàng)新人才具有十分重要的意義［6］.學生可以利用開放實驗室實施自己的創(chuàng)意，驗證新思路的可行性，探索一些未知的實驗現(xiàn)象，從中受到相應的啟發(fā)，進而修正自己的實驗方案，直至實現(xiàn)創(chuàng)意目標.與此同時，又可以將取得的階段性成果申報挑戰(zhàn)性課題，學生通過參與科技創(chuàng)新項目、實驗設計大賽、畢業(yè)設計大賽等活動，培養(yǎng)并提高動手能力和創(chuàng)新能力.實驗室開放還可以給學生提供可自行完成設計、制作和實驗的實驗設備與實驗手段，使學生在親身實踐的過程中理解、拓展和提高基礎理論及專業(yè)知識，得到全方位的科研訓練，學到科學的思維方式和研究方法，逐步形成有利于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的完整體系.實驗室的開放形式要靈活多樣，體現(xiàn)“以人為本”的教學理念.總之，專業(yè)實驗的開設既要鞏固學生的基本實驗技能，也要注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，養(yǎng)成善于思考、勤于動手、樂于挑戰(zhàn)、堅忍不拔的好習慣.

參考文獻：

［1］教育部理科化學教學指導委員.化學專業(yè)化學教育基本內(nèi)容［J］.大學化學，1999，14（3）：13-22.

［2］章青，周雙六，王小龍.應用化學專業(yè)實驗的教學改革與探討［J］.廣東化工，2014，41（24）：122-125.

［3］陳創(chuàng)前.應用化學實驗過程中對學生安全環(huán)保意識的培養(yǎng)［J］.山東化工，2015，44（22）：142-143.

［4］馮麗娟，李先國，張棟梅.應用化學專業(yè)（方向）實驗的新模式設計與實踐［J］.化工高等教育，2015（2）：48-50.

［5］王永壘，方紅霞，李海云.應用化學專業(yè)實驗改革［J］.高教學刊，2016（1）：69-70.

［6］李凡修，孫首臣，鄧仕英.淺談應用化學專業(yè)實驗教學改革與實踐［J］.實驗室研究與探索，2014，33（4）：198-201.

作者:王永秋 魏振中 單位:淮北師范大學化學與材料科學學院