浅谈应用化学专业方向的实验的新模式设计与实践论文

化学毕业论文 时间:2018-09-13 我要投稿

  化学实验教学环节是培养学生动手能力、解决实际问题能力及知识综合运用能力的重要途径,化学实验及其相关的科学训练在教学中起到了相当重要的作用,具有不可替代性。应用化学专业实验是应用化学专业学生学习的主要实践环节,在整个专业教学环节中占有特殊的地位。它不仅可以加深学生对所学化学理论基础知识的理解,更重要的是可以培养学生运用相关知识和技能来解决科研、生产问题的能力,特别是新产品研发和解决实际问题的能力,增强学生的创新意识和创新能力。因此设计和构建合理的应用化学专业实验教学体系对于培养优秀的应用化学专业人才具有重要的意义。本文介绍了近期我校化学专业(应用化学方向)实验教学改革的设计和教学实践情况。

  一、化学专业实验以往开设情况

  中国海洋大学化学专业为第六批国家级特色专业建设点,也是山东省特色专业,包含应用化学和海洋化学两个方向。专业实验除体现各专业特点外,还体现海洋特色,如海洋化学方向的专业实验包括海水分析化学和化学海洋学实验两门课,课程教学体系完善,特色显著,已经出版了相应的教材,为国内其他高校相关专业实验的开设提供了重要借鉴。相对于海洋化学方向,应用化学方向专业实验课程的建设起步较晚,在我校上一轮修订的本科人才培养方案中才第一次设课列入教学计划(从2006级本科生开始执行),课程计划68学时,在大学四年级第一学期开设。所以从2008年开始,我们利用教学实践周(现在已固定成为夏季学期)为即将升入四年级的应化专业方向的学生开设应用化学专业实验,每名学生利用三周时间独立完成一个实验项目,实验题目来自指导教师的科研成果,实验实行单人单题,每名教师最多指导5名学生。实验过程包括文献查阅、方案设计、实验、数据总结和报告撰写等环节。经过三年的教学实践,该课程开设的实验题目有200余项,取得了较好的效果,也很好地实现了科研对教学的反哺作用,这种方式的专业实验训练为学生毕业论文的研究打下了良好的基础。

  二、应用化学专业实验改革的必要性与总体目标

  以往的教学模式取得了不错的效果,但也存在一些需要进一步完善的地方:教学内容上,虽然“创新”得到了很好的体现,实验题目直接来自科研一线,但在“厚基础”方面尚需加强,实验技能要求跳跃幅度较大。而作为专业实验,更好地实现和基础实验的衔接是十分必要的。在实施方法上,存在着题目难度不均衡,学生受训程度不一致,学生接触专业领域面较窄的问题,专业实验课程最好不要使学生仅仅局限在一个方面,而要使学生多了解本专业方向的研究方法和手段。同时也存在仪器药品消耗巨大、资源共享不充分、成绩评判标准难统一、特色方面还需进一步凝练、课时较少等问题。在2011年中国海洋大学新一轮本科人才培养方案修订过程中,我院对应用化学专业实验进行了调整:课时增加到80学时,拟在春季和秋季两学期开设,从2011级学生开始执行新的人才培养方案。为了较好地实施新的人才培养方案,我们需要对应化专业实验课程的教学内容和教学方法做更深入的研究和探讨。

  我们拟构建内容丰富、特色显著、难易适当的多层次实验教学新体系,设计合理的课程教学内容和教学模式,使应用化学专业实验起到全面培养学生的基本技能、专业技术、科学研究和创新意识的作用。实验内容设计结合特色专业的建设,充分体现了我校化学应用领域的研究优势,如海水直接利用、海洋腐蚀与防护和海洋化学资源利用等,实现了应用化学专业人才的特色培养。

  三、应用化学专业实验的教学实践

  (一)多渠道确定实验内容

  课程内容的完善是教学改革的重点,我们采取了多种方式征集(收集)实验项目。首要的项目来源就是过去三年开设的应用化学专业实验所积累的200余个实验课题,我们对已有实验项目进行整合筛选,根据新的教学要求,精选组合形成合适的实验项目。同时我们有目的地向全院教师征集项目,组织他们编写突出海洋特色的新实验项目,实验项目设计的“灵感”来自教师发表的科技论文;指导实验的教师都具有博士学位,研究涉及应用化学的多个领域,具有丰富的科研经验。在科研中,他们总结文献的研究方法,根据本课程实验内容的总体设想,筛选改编,丰富教学内容。国内很多兄弟院校在应用化学实验教学方面已有较好的积累,我们通过文献查阅和调研,详细了解目前应用化学专业实验改革的趋势和进展,研究其他高校开设实验的基本方法和内容,借鉴其好的经验和项目。

  (二)“A”字形开设模式

  专业实验区别于基础实验的一个方面就是强调学生科学实践能力和素质的全面培养,我们设计了“A”字形开设模式,在有限的教学课时内,更好地训练了学生资料查阅、方案设计、独立思考的能力。即实验采取“窄进宽出”的方式:学生开始进入实验室,在老师的指导下完成规定的实验,总结和分析数据并完成实验报告。在此基础上,学生要查阅文献,设计与实验相关但又不一样的“新”实验。学生除提交实验报告外,还需提交规定题目的实验设计方案,方案需包含实验原理、仪器药品、实验过程等。如在完成“铜(Ⅱ)氨基酸螯合物的合成及其与DNA的作用”实验后,学生需要完成“微量元素氨基酸混配螯合物的合成及表征”实验的设计;在完成“十二烷基硫酸钠的综合实验”后,要完成“一种非离子型表面活性剂的制备及其性能测试“的实验方案设计。这种模式可以使学生很好地理解和消化实验内容。成绩评定中该设计部分占实验成绩的20%。

  实验分小组开设,每组2~4人,远少于四大化学基础实验中每组人数,这便于老师指导。实验中很多的动手机会留给学生,所有的试剂配制和仪器准备都由学生自己独立完成。当为学生提供可以自己动手的机会时,学生的表现远远超出教师预期,可谓“有惊有喜”。“惊”的是有时很简单的操作学生都会表现得很生疏,“喜”的是多数学生表现出了极大的求知欲和对实验课极高的学习兴趣。

  (三)全方位体现“综合”

  应用化学专业实验大多涉及制备、性质表征及性能评价。开设实验过程中,我们充分利用了化学基础实验教学示范中心和学院仪器共享平台,让学生有机会接触较大型表征仪器,亲手操作,获得性质和表征数据,学习数据分析方法,实现了真正意义上的“综合”。有些实验项目注重基础实验与专业实验的联系,如2012年夏季学期开设的“从红辣椒中提取红色素”实验,不仅让学生了解了利用现代分离技术分离活性有机化合物的过程和基本操作,巩固和提高了实验技能,还弥补了由于受课时限制基础实验无法开展实验技能训练的遗憾。“利用活性炭吸附提取卤水中的碘”的实验,提炼于教师科研成果,该实验不仅可以让学生了解卤水概念、吸附原理及吸附容量的影响因素等,实验本身还具有很强的延展性,学生可以根据各自的兴趣,选择不同切入点完成实验,这对于理解化学基础知识的综合应用是十分有利的。

  四、结语

  应用化学专业实验是化学专业学生学习中不可或缺的重要课程,是学生了解专业特点和科研方向的重要窗口。应用化学专业实验课程内容的设置及其教学模式是影响应用化学专业创新人才培养的主要因素。设计好的实验内容,提高学生的学习兴趣,充分利用有限的学时,全面培养学生能力应是我们一线教师追求的最终目标。

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