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摘要:探討了利用教師的科研項目對大學化學實驗教學內容和教學方法進行改革,激發學生對化學實驗課程的興趣,訓練學生將所學理論知識用于解決科學問題或工程問題的能力,同時提高學生的創新意識和創新能力,為大學化學實驗教學改革提供一個發展方向。
關鍵詞:化學實驗;科研項目;教學改革;創新能力
化學是基于實驗的一門自然科學,因此,各類化學實驗課程在整個大學化學教學體系中舉足輕重。一般說來,化學實驗課程至少包括無機化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗和分析化學實驗等。實驗課程是基于化學原理,借助于一系列的實驗技術、手段和儀器設備來使學生對理論知識進行進一步理解和鞏固,同時提高學生的動手能力和實踐能力[1,2]。近年來,創新意識和創新能力越來越被社會所重視,具有創新能力的學生也能在將來的職業生涯中獲得更好的發展。傳統的大學化學實驗只是對學生的實驗技能和動手能力進行系統化的訓練,在創新能力的培養上效果甚微。因此,高校也急需與時俱進,對化學實驗課程進行改革,以培養具有一定創新意識和創新能力的新型人才[3]。高校教師一般會在自己的研究領域內選題申報一些科研項目,這些科研項目相對于大學化學實驗來說都具有前瞻性的探索研究,要求項目參與人員不但具備扎實的理論基礎和熟練的實驗技能,更要具備分析問題、解決問題以及在現有的研究基礎上進行創新的能力。因此,將高校教師的科研項目融入大學化學實驗教學是大學化學實驗教學改革的一個發展方向。
1將科研思路融入大學化學實驗的教學模式
1.1傳統的大學化學實驗教學思路
傳統的大學化學實驗教學一般是遵循一套固定的模式,即教師指定實驗目的、實驗試劑和儀器,實驗流程、預期實驗結果及注意事項等。學生被分成若干個小組,每個小組按照老師的既定要求和程序進行化學實驗。學生們在這種教學模式下很少會去思考為什么要如此設計實驗,再加之傳統實驗教學模式下的課程進度緊湊,實驗內容較多,學生大多抱著完成任務的心態做實驗,無暇對實驗設計方案及實驗中出現的各種現象進行深入思考。因此,這種模式僅僅對學生的動手能力進行了訓練,使學生通過成熟的實驗方案觀察到了設計好的化學實驗結果而已。其難以鍛煉學生利用所學知識發現問題、分析問題和解決問題的能力,也難以培養學生的創新能力。
1.2與科研項目相結合的新型實驗教學思路
科研項目是較為復雜的系統工程,一般包括研究背景和立項依據、研究內容和研究目標、研究方案和可行性分析、已有的研究基礎等幾大部分,而每個部分又能進一步細分。科研項目的研究內容一般是科學上或工程上亟待解決的問題,需要通過長期的實驗、數據分析、理論計算等過程來探索和解決,對項目主持人和參與人的分析問題和解決問題的能力以及創新能力有一定的要求。如果將科研項目的研究內容進行細分,將一些簡單的科學問題向學生介紹并交與學生思考,同時引導學生就解決或驗證這些科學問題自行設計實驗方案并自行選定實驗試劑和儀器,與教師共同完成對未知科學問題的實驗探索,并從中發現新的問題。這種模式不要求學生都能千篇一律地達到某一實驗結果,主要在于培養學生分析問題和解決問題的能力,也能使教師掌握每個學生在解決問題過程中的特長以及對基礎知識的掌握程度。
2將科研內容融入大學化學實驗的教學模式
2.1傳統的大學化學實驗教學內容
傳統大學化學實驗課程的內容一般比較固定,都是從實驗教材或者基礎理論課里面選取的實驗內容,其主要目的在于使學生熟悉一般的實驗操作規范及常用儀器設備的使用方法。這種教學內容比較固定,實驗過程中將會出現的現象和實驗結果也是非常明確的。學生在上這種傳統化學實驗課時,基本上只能按部就班地、機械式地重復實驗教材中的操作,對學科的新發展、新知識沒有任何的吸收,自然也難以產生新的思想和觀點。
2.2與科研項目相結合的新型實驗教學內容
科學都是在不斷地探索中產生新的成果和新的知識[4,5]。因此,大學教師自身就應當積極關注學科發展,不斷吸收最新的科研成果,擴充自己的知識儲備,同時積極申報科研項目,探索學科發展的最前沿。這樣一來,教師本身就能積累一些創新性的想法和思維。如果將教師科研項目中的一部分融入到實驗教學中,并于學生一起設計實驗方案、開展實驗、分析實驗過程中的現象和實驗結果,就有可能獲得一些探索性的成果,在此過程中也能鍛煉學生的創新意識。例如,我們在做電化學綜合實驗的時候,可以把教師或研究生合成的新型電池材料帶到本科生的實驗課堂中,講解目前新型電池材料的特點和發展趨勢,并讓本科生用這種新型電池材料組裝成電池,自己選定電化學測試方案對新材料進行表征,最后對這種新型材料進行評價,提出優缺點等。這種教學模式更有利于激發學生的科研興趣,讓學生在做實驗的過程中主動思考。同時,這種教學模式也能促進教師與學生之間互動,使教師在教學的過程中也能積極思考,與學生一起完成實驗數據的分析和整理,這既能有利于教師科研項目的進展,又能促進教師自身能力的提高。
3將科研資源與大學化學實驗教學共享
教師的科研項目一般會用到一些較為復雜的儀器設備或特制的裝置,而大學化學實驗教學一般只配備一些常用的儀器設備。在正常的實驗課程中,可以設置一些用常規儀器就能完成的實驗項目,如果在此過程中有學生提出更新的想法,想進一步借用教師自用的科研設備探索或者證實新想法,就可以鼓勵學生大膽地進行嘗試,同時將教師自用的科研設備向學生開放共享。這種改革可以彌補目前大學化學實驗教學在硬件上的不足,也能鼓勵學生更早的接觸科研環境,使教師及早發現一些科研天賦好的學生。
4鼓勵學生將化學實驗拓展為大學生創新項目
在大學化學實驗教學過程中,可能會出現一些基礎扎實、動手能力強、勤于思考、有創新意識的學生。如果只是按照傳統的模式進行實驗教學,有可能難以發現這類學生;如果將科研項目融入到實驗教學中,同時鼓勵學生在課后對實驗中所發現的問題繼續思考,則有可能充分發掘這類學生的潛力,并及早將他們培養成具有科研素養的人才。在此過程中,可以鼓勵所有學生積極申報大學生創新項目,借助大學生創新項目這一平臺,全方位的鍛煉學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。同時,借助大學生創新項目的經費支持,可以讓學生對實驗課程中所發現的問題進一步的進行前瞻性探索,鍛煉學生的創新思維和創新能力。
5結語
為了培養新一代創新型人才,我們首先應當鍛煉學生的創新意識和創新能力。而實驗教學環節在創新意識和創新能力的培養上舉足輕重,同時也是高校“產、學、研三位一體”式發展的重要依托。通過對大學化學實驗教學的改革和探索,能夠更有效的發揮實驗教學的作用,培養社會需要的應用型人才和創新型人才,同時也對學生在畢業后的職業或深造生涯中的個人發展起到積極的作用。
參考文獻:
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[3]朱湘萍,熊文元,包本剛.用科研項目推進大學物理實驗教學改革的研究與探索[J].大學物理實驗,2011,24(3):110-113.
[4]臧雙全,王建設,韋永麗,等.大學無機化學教學改革的探索與實踐[J].大學化學,2012,27(5):33-35.
[5]郭婷,孟濤,方伊,等.“理論、實踐與科研三位一體”物理化學實驗教學改革[J].實驗室研究與探索,2015,34(5):138-140.
[6]孫健,陸國棟.高校實驗教學隊伍建設的思考與探索[J].實驗室研究與探索,2008,27(10):92-95.
作者:黃斌 姚金環 楊建文 李延偉 溫玉清 陸振歡 單位:桂林理工大學