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淺談應(yīng)用化學(xué)專業(yè)方向的實驗的新模式設(shè)計與實踐論文
化學(xué)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)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(xué)實驗及其相關(guān)的科學(xué)訓(xùn)練在教學(xué)中起到了相當(dāng)重要的作用，具有不可替代性。應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的主要實踐環(huán)節(jié)，在整個專業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)中占有特殊的地位。它不僅可以加深學(xué)生對所學(xué)化學(xué)理論基礎(chǔ)知識的理解，更重要的是可以培養(yǎng)學(xué)生運用相關(guān)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(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。因此設(shè)計和構(gòu)建合理的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)體系對于培養(yǎng)優(yōu)秀的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才具有重要的意義。本文介紹了近期我校化學(xué)專業(yè)(應(yīng)用化學(xué)方向)實驗教學(xué)改革的設(shè)計和教學(xué)實踐情況。
一、化學(xué)專業(yè)實驗以往開設(shè)情況
中國海洋大學(xué)化學(xué)專業(yè)為第六批國家級特色專業(yè)建設(shè)點，也是山東省特色專業(yè)，包含應(yīng)用化學(xué)和海洋化學(xué)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(xué)方向的專業(yè)實驗包括海水分析化學(xué)和化學(xué)海洋學(xué)實驗兩門課，課程教學(xué)體系完善，特色顯著，已經(jīng)出版了相應(yīng)的教材，為國內(nèi)其他高校相關(guān)專業(yè)實驗的開設(shè)提供了重要借鑒。相對于海洋化學(xué)方向，應(yīng)用化學(xué)方向?qū)I(yè)實驗課程的建設(shè)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(shè)課列入教學(xué)計劃(從2006級本科生開始執(zhí)行)，課程計劃68學(xué)時，在大學(xué)四年級第一學(xué)期開設(shè)。所以從2008年開始，我們利用教學(xué)實踐周(現(xiàn)在已固定成為夏季學(xué)期)為即將升入四年級的應(yīng)化專業(yè)方向的學(xué)生開設(shè)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗，每名學(xué)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(dǎo)教師的科研成果，實驗實行單人單題，每名教師最多指導(dǎo)5名學(xué)生。實驗過程包括文獻(xiàn)查閱、方案設(shè)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(xué)實踐，該課程開設(shè)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(xué)的反哺作用，這種方式的專業(yè)實驗訓(xùn)練為學(xué)生畢業(yè)論文的研究打下了良好的基礎(chǔ)。
二、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗改革的必要性與總體目標(biāo)
以往的教學(xué)模式取得了不錯的效果，但也存在一些需要進(jìn)一步完善的地方：教學(xué)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(chǔ)”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(chǔ)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(xué)生受訓(xùn)程度不一致，學(xué)生接觸專業(yè)領(lǐng)域面較窄的問題，專業(yè)實驗課程最好不要使學(xué)生僅僅局限在一個方面，而要使學(xué)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(biāo)準(zhǔn)難統(tǒng)一、特色方面還需進(jìn)一步凝練、課時較少等問題。在2011年中國海洋大學(xué)新一輪本科人才培養(yǎng)方案修訂過程中，我院對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗進(jìn)行了調(diào)整：課時增加到80學(xué)時，擬在春季和秋季兩學(xué)期開設(shè)，從2011級學(xué)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(yīng)化專業(yè)實驗課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)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(dāng)?shù)亩鄬哟螌嶒灲虒W(xué)新體系，設(shè)計合理的課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，使應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗起到全面培養(yǎng)學(xué)生的基本技能、專業(yè)技術(shù)、科學(xué)研究和創(chuàng)新意識的作用。實驗內(nèi)容設(shè)計結(jié)合特色專業(yè)的建設(shè)，充分體現(xiàn)了我�；瘜W(xué)應(yīng)用領(lǐng)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(xué)資源利用等，實現(xiàn)了應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才的特色培養(yǎng)。
三、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗的教學(xué)實踐
(一)多渠道確定實驗內(nèi)容
課程內(nèi)容的完善是教學(xué)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(shè)的應(yīng)用化學(xué)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(jìn)行整合篩選，根據(jù)新的教學(xué)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(shè)計的“靈感”來自教師發(fā)表的科技論文;指導(dǎo)實驗的教師都具有博士學(xué)位，研究涉及應(yīng)用化學(xué)的多個領(lǐng)域，具有豐富的科研經(jīng)驗。在科研中，他們總結(jié)文獻(xiàn)的研究方法，根據(jù)本課程實驗內(nèi)容的總體設(shè)想，篩選改編，豐富教學(xué)內(nèi)容。國內(nèi)很多兄弟院校在應(yīng)用化學(xué)實驗教學(xué)方面已有較好的積累，我們通過文獻(xiàn)查閱和調(diào)研，詳細(xì)了解目前應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗改革的趨勢和進(jìn)展，研究其他高校開設(shè)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(shè)模式
專業(yè)實驗區(qū)別于基礎(chǔ)實驗的一個方面就是強調(diào)學(xué)生科學(xué)實踐能力和素質(zhì)的全面培養(yǎng)，我們設(shè)計了“A”字形開設(shè)模式，在有限的教學(xué)課時內(nèi)，更好地訓(xùn)練了學(xué)生資料查閱、方案設(shè)計、獨立思考的能力。即實驗采取“窄進(jìn)寬出”的方式：學(xué)生開始進(jìn)入實驗室，在老師的指導(dǎo)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(chǔ)上，學(xué)生要查閱文獻(xiàn)，設(shè)計與實驗相關(guān)但又不一樣的“新”實驗。學(xué)生除提交實驗報告外，還需提交規(guī)定題目的實驗設(shè)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(xué)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(shè)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(shè)計。這種模式可以使學(xué)生很好地理解和消化實驗內(nèi)容。成績評定中該設(shè)計部分占實驗成績的20%。
實驗分小組開設(shè)，每組2～4人，遠(yuǎn)少于四大化學(xué)基礎(chǔ)實驗中每組人數(shù)，這便于老師指導(dǎo)。實驗中很多的動手機會留給學(xué)生，所有的試劑配制和儀器準(zhǔn)備都由學(xué)生自己獨立完成。當(dāng)為學(xué)生提供可以自己動手的機會時，學(xué)生的表現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出教師預(yù)期，可謂“有驚有喜”。“驚”的是有時很簡單的操作學(xué)生都會表現(xiàn)得很生疏，“喜”的是多數(shù)學(xué)生表現(xiàn)出了極大的求知欲和對實驗課極高的學(xué)習(xí)興趣。
(三)全方位體現(xiàn)“綜合”
應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗大多涉及制備、性質(zhì)表征及性能評價。開設(shè)實驗過程中，我們充分利用了化學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)示范中心和學(xué)院儀器共享平臺，讓學(xué)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(xué)習(xí)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(chǔ)實驗與專業(yè)實驗的聯(lián)系，如2012年夏季學(xué)期開設(shè)的“從紅辣椒中提取紅色素”實驗，不僅讓學(xué)生了解了利用現(xiàn)代分離技術(shù)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(chǔ)實驗無法開展實驗技能訓(xùn)練的遺憾�！袄没钚蕴课教崛←u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(xué)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(xué)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(xué)基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用是十分有利的。
四、結(jié)語
應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗是化學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)中不可或缺的重要課程，是學(xué)生了解專業(yè)特點和科研方向的重要窗口。應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗課程內(nèi)容的設(shè)置及其教學(xué)模式是影響應(yīng)用化學(xué)專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的主要因素。設(shè)計好的實驗內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分利用有限的學(xué)時，全面培養(yǎng)學(xué)生能力應(yīng)是我們一線教師追求的最終目標(biāo)。
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