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(yīng)用化學專業(yè)學生的動手能力，介紹一些具體的做法.應(yīng)用化學專業(yè)實驗項目的選擇，應(yīng)從鞏固基本實驗技能、突出應(yīng)用特色、體現(xiàn)“三廢”處理、玻璃儀器向小型金屬設(shè)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(yīng)用化學專業(yè)畢業(yè)生.

關(guān)鍵詞：應(yīng)用化學專業(yè)實驗；教學內(nèi)容；教學方式

0引言

應(yīng)用化學作為介于化學和化工之間的一門應(yīng)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(yīng)用化學專業(yè)實驗是高等院校應(yīng)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(shù)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(yīng)用化學實驗及其他相關(guān)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(chǔ)，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(yīng)用化學專業(yè)實驗教學工作，加之近幾年接觸一些應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(chǔ)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?zāi)芰?，教學方式要不同于基礎(chǔ)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(yù)習、準備相關(guān)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(wù)必用相應(yīng)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(yù)習→分配實驗任務(wù)→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(yīng)用特色，貼近生活

開設(shè)貼近生活的應(yīng)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(yīng)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(guān)注，應(yīng)當開設(shè)相應(yīng)的定性或定量的檢測實驗.例如：色譜分析技術(shù)是應(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)“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(yīng)當開設(shè)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(shè)相應(yīng)的實驗，就淮北而言，固廢物方面可以開設(shè)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(shè)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(guān)資料，借鑒市場上尾氣吸收技術(shù)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(guān)，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(shù)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(guān)人員要了解常用的檢測儀器，掌握其檢測方法.因此應(yīng)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(guān)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(shè)備轉(zhuǎn)換

基礎(chǔ)化學實驗是以玻璃儀器為工具完成的，若應(yīng)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(yīng)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(shè)備的感性知識，不熟悉常見設(shè)備基本操作，就業(yè)后面對工業(yè)化的金屬設(shè)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(yīng)開設(shè)一定數(shù)量的用金屬設(shè)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)，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(guān)，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(lǐng)域.建議開設(shè)相關(guān)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(shè)“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(yīng)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(shè)不同方向的應(yīng)化專業(yè)實驗

應(yīng)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(yīng)用、精細化學品化學以及應(yīng)用分析技術(shù)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(shè)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(yīng)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(guān)資料、設(shè)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(guān)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(shè)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(shè)計方案的科學性，并且不斷完善實驗方案，最終實現(xiàn)設(shè)計目標.建立本科生為主體、研究生參與其中、教師輔助指導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(shè)計大賽、畢業(yè)設(shè)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(shè)計、制作和實驗的實驗設(shè)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(chǔ)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(shè)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用化學專業(yè)（方向）實驗的新模式設(shè)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(yīng)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(yīng)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