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化学实验教学改革探究

摘要:本文通过应化化学实验课程的特点,从基础性实验、综合性实验和创新型设计性实验对应用化学实验的改革方案进行了探讨,致力于培养学生的学习兴趣,从而提高学生在综合性实验方面的能力,增加学生的创新性意识和能力。

关键词:应用化学;教学改革;实验教学

应用化学专业是以化学学科为基础,介于化工和化学之间的一门应用型专业[1]。应用化学专业以培养具有扎实的应用化学理论知识、熟练的实验技能、并兼具创新精神的应用化学专业人才为目标[2-3]。因此,这就要求应用化学专业的学生需要掌握无机化学、分析化学、有机化学以及物理化学在内的整个化学知识体系的基础知识,而且能运用这些化学知识和实验技能来解决科研和生产过程中遇到的实际问题,从而形成科学创新的思维模式。在众多应用化学专业课程中,应用化学实验是培养大学生形成科学的思维方式与创造性能力的一种有效方式[4]。它主要是为应用化学专业学生开设的一门专业必修课,是一门实践性、综合性强,范围广的课程,除了涉及到化学领域中无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、化学工艺等基础学科,还涉及到精细化工、环境保护、新能源开发等领域。因此,应用化学实验是应用化学专业学习的必不可少的内容,同时也是培养应用型人才不可缺少的重要环节。根据培养创新型人才的要求,以我校2015级应用化学专业两个班的学生为研究对象,从基础性实验、综合性实验和创新型设计性实验三个方面出发,合理安排应用化学实验内容,初步探索从实验内容上如何提高学生的综合素质及增强其创新能力。其目标是致力于培养学生对应用化学实验的学习兴趣、培养学生查阅文献资料的能力、巩固学生的基本实验技能以及培养学生的专业实验操作的能力。

1应用化学实验教学体系改革必要性

根据15版的培养方案应用化学实验被安排在二年级下学期,这主要是因为二年级下学期的学生已经开设过了无机化学实验、有机化学实验以及分析化学实验,学生已经学习了化学基础实验,初步掌握了化学实验的基本操作如:过滤、减压过滤、萃取以及蒸馏等操作,因而学生具备了基础的实验技能,但是还不够熟练和扎实并且综合操作能力还欠缺。因此,通过应用化学专业实验的教学改革可以有效的提高学生的综合实验操作能力和创新意识。就目前而言,我校的应用化学专业实验教学内容还存在一些不足:①实验内容安排不能根据时代的变迁而与时俱进、教学方法过于传统,主要以验证理论为主的传统型“灌输”式实验模式,这种教学方法比较单一、不能很好的调动学生的兴趣和充分发挥学生的主观能动性,而且忽视了对学生综合能力的培养。②仍然是以老师传授、实验教材内容为主的教学模式,不能充分利用校内数据库查阅相关文献。因此,学生查阅文献资料的能力不能得到有效的提高,从而导致学生独立思考和创新性思维的能力降低。③在应化实验教学体系中实验涉及的领域单一化(主要是精细化工),随着科技的进步应用化学专业涉及的领域越来越广泛,就需要实验内容更加多元化。因此,迫切需要在应化实验中涉及到医药、化工和能源等应用领域的实验,从而提高学生的综合实验技能。④缺少学生设计实验,因而降低了学生对科学问题发现、探索的兴趣以及科研素养的培养,导致学生综合能力和探索精神及创新能力的欠缺。因此,必须对应用化学实验教学体系改革。1.1培养学生对应用化学实验的学习兴趣。推动学生求知的内在力量就是兴趣,如果学生对应用化学实验的内容非常有兴趣,就会产生强烈的求知欲而主动地去学习。因此,有必要在应用化学实验教学过程中改变教学方法,由传统的“灌输”式转变为“启发”式,激发学生对应用化学实验的学习兴趣[5]。例如在做“从番茄中提取番茄红素和β-胡萝卜素”实验时,可以引导学生联系教材中的知识,启发式地提出一些相关问题,为什么新鲜番茄要在95%的乙醇中回流5min,为什么残渣留在瓶内,加入30mL二氯甲烷,水浴上再加热回流5min。这样可以使学生从以前只是按照课本和老师的讲解转变为自己思考问题,同时学生还可以在做实验的过程中及时发现问题、解决问题。通过这一过程的锻炼可以大大提高学生思考问题的能力,并且学生对实验过程产生的现象会有深刻的印象。另外在应化实验教学中可以将相关最前沿的研究成果介绍给学生,促进学生对应用化学专业相关的知识有所了解,拓宽他们的知识面,增加学生的创新意识。1.2培养学生在实验过程中查阅文献资料的能力。在接触一门新课程、新项目的第一步工作就是文献资料的查阅,通过文献资料查阅可以了解这一领域的研究进展。在应用化学实验教学过程中,培养学生查阅文献的能力对今后本科毕业论文的顺利完成尤为重要。在做实验前学生根据老师提供的实验题目收集资料,这是做实验前的一个十分重要环节。因为只有充分了解了前人的经验,才有助于自己顺利开展实验[6]。资料的查阅可以通过多种方式,比如学生可以到校图书馆查找相关资料,学生还可以通过互联网进行资料的查找,也可以从学校数字图书馆的中国期刊网、万方数据库查找中文文献。当学生通过以上的渠道搜集到各种资料后,学生应该根据不同的类别分类和整理,同时要考虑到实际的实验条件是否符合文献的要求,对文献资料进行筛选并找到具有参考价值的文献。综上所述,可以看出在实验教学过程中文献资料的查阅非常重要。因此,在应化实验教学改革中我们加入了尿囊素的制备,尿囊素的制备有很多工艺包括三氯乙醛合成法、乙二醛氧化法、乙醛酸钙盐酸溶解法等。学生必须通过查阅文献了解各个工艺的优缺点,从而选择适合实验室条件的合成路线。在这一过程中充分锻炼了学生查阅文献的能力。1.3巩固学生的基本实验技能。基本实验技能是任何化学专业实验的基础,尤其对应用化学实验来说直接关系到一个实验的成功与否。在应化实验教学中,巩固学生的基本操作技能,使学生能熟练使用常规玻璃仪器,比如毛细管、滴管、玻璃棒的简单加工,电子天平、容量瓶及滴定管的使用。常压过滤、减压过滤、热过滤、结晶、重结晶等在物质的分离和提纯中的操作。因而我们增加了乙酰苯胺的实验,通过这个实验可以让学生再练习重结晶,减压过滤、热过滤等基本操作。此外,在“番茄中提取番茄红素和β-胡萝卜素”的实验锻炼薄层层析的基本操作。1.4提高学生的专业实验技能实验技能是应用化学专业能力的一个重要组成部分。在应用化学实验教学改革中增加设计综合实验,让学生由简单到复杂、循序渐进在掌握基本实验技能的基础上,逐渐增加难度开设综合实验,这非常有利于学生综合能力的提高,还可以培养学生的创新能力以及探索精神。如:增加对硝基苯甲酸乙酯的制备,学生经过基础实验的训练以及文献查阅能力的培养,制定出对硝基苯甲酸乙酯制备实验的实施方案,包括准备药品、实验所需仪器、实验条件的制定、实验操作以及实验结果的分析。在设计型综合实验开设的过程中,是以学生作为主体,鼓励学生多思考、多借助文献资料独立解决和分析问题。在这一过程中能有效的提高学生的科学素养,锻炼学生的探索精神和创新能力。

2结语

通过应用化学实验教学的改革与探索,可以提高学生独立思考能力,加深学生对于应用化学实验理论知识的理解和掌握,同时通过应用化学实验教改可以使学生具有独立思考和解决问题的能力,尤其有助于提高对实验现象的观察能力、突发事件的应变能力以及科技的创新能力,从而可以提高大学毕业生在就业中的竞争力。

参考文献

[1]陈贵聪.应用化学实验改革的研究[J].化工设计通讯,2017,43(6):141.

[2]蒋定洋.应用化学实验教学改革研究[J].现代盐化工,2016,43(3):70-71.

[3]张静,曹剑瑜,王钰蓉,等.应用化学专业实验教学改革探索与实践[J].广州化工,2013,41(20):185-186.

[4]陈燕勤,杜光明,吴国莲.应用化学专业实践教学的改革与实践研究[J].广东化工,2012,39(9):193.

[5]吴静.浅谈应用化学实验课程体系的教学改革[J].教育观察,2014,3(13):55-56.

[6]李慧泉,马继龙,朱美安.应用化学专业本科生科研能力培养的探索[J].阜阳师范学院学报(自然科学版),2009,26(2):73-76.

作者:王娜 余海燕 曾一 单位:包头师范学院

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