談實(shí)驗教學(xué)內容及教學(xué)方式的選擇論文
摘要：就如何提高應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的動(dòng)手能力，介紹一些具體的做法.應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗項目的選擇，應從鞏固基本實(shí)驗技能、突出應用特色、體現“三廢”處理、玻璃儀器向小型金屬設備的轉換、用現代儀器完成傳統實(shí)驗等方面考慮.教學(xué)方式要不拘一格、靈活選擇.力爭培養出符合市場(chǎng)需求的應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生.
關(guān)鍵詞：應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗；教學(xué)內容；教學(xué)方式
0引言
應用化學(xué)作為介于化學(xué)和化工之間的一門(mén)應用型學(xué)科，它培養的人才要具備化學(xué)的基本理論、基本知識和較強的實(shí)驗技能［1］.應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗是高等院校應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修課程之一，是幫助學(xué)生掌握化學(xué)化工的基本理論知識和提高實(shí)驗操作技術(shù)技能必不可缺的環(huán)節［2］.通過(guò)實(shí)驗教學(xué)的實(shí)施，對培養學(xué)生的應用化學(xué)實(shí)驗及其他相關(guān)學(xué)科實(shí)驗的興趣，提高發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，有著(zhù)舉足輕重的作用，可以有效地為學(xué)生走向就業(yè)崗位奠定基礎，有利于實(shí)現學(xué)校、學(xué)生、企業(yè)三者共贏(yíng)的局面.筆者多年承擔應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)工作，加之近幾年接觸一些應用化學(xué)專(zhuān)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(xué)現狀，深深意識到必須斟酌選擇應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗項目，靈活選擇教學(xué)模式.
1鞏固基本實(shí)驗技能，現場(chǎng)驗證實(shí)驗結果
應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗一般是在本科生的第6或第7學(xué)期開(kāi)課，也就是說(shuō)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習過(guò)基礎化學(xué)實(shí)驗，具備一定的實(shí)驗技能.但是，其實(shí)際能力往往讓用人單位失望.所以有必要在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗開(kāi)課時(shí)進(jìn)行鞏固、強化，培養學(xué)生獨立完成實(shí)驗能力，教學(xué)方式要不同于基礎實(shí)驗的“照方抓藥”.實(shí)驗內容要強化目標要求，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(diǎn)、沸點(diǎn)、閃點(diǎn)等.受課時(shí)的限制，首先讓學(xué)生課前預習、準備相關(guān)知識，課堂隨機確定同學(xué)只做其中的一兩項，讓學(xué)生獨立完成，教師不講授具體實(shí)驗步驟，加強巡視，隨時(shí)記錄學(xué)生的操作情況，務(wù)必用相應的儀器（如：離子濃度測定儀等）驗證其實(shí)驗結果，依據結果評定實(shí)驗成績(jì).最后由教師集中點(diǎn)評本次實(shí)驗中出現的問(wèn)題，促使學(xué)生共同進(jìn)步.其教學(xué)流程為：課前預習→分配實(shí)驗任務(wù)→學(xué)生獨立完成→驗證實(shí)驗結果→教師集中點(diǎn)評→給出實(shí)驗成績(jì).
2突出應用特色，貼近生活
開(kāi)設貼近生活的應用型專(zhuān)業(yè)實(shí)驗，可以較好地提高學(xué)生的學(xué)習興趣，加深對“應用化學(xué)”的進(jìn)一步理解.近年來(lái)食品安全問(wèn)題，已引起各級政府及普通百姓的關(guān)注，應當開(kāi)設相應的定性或定量的檢測實(shí)驗.例如：色譜分析技術(shù)是應化專(zhuān)業(yè)實(shí)驗的必開(kāi)項目，氣相色譜法的經(jīng)典實(shí)驗是定性或定量測定苯及同系物，該實(shí)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(kāi)設氣相色譜法測定醬油、果汁、罐頭等調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(shí)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(lèi)產(chǎn)品的市場(chǎng)尤其混亂，普通百姓難以判定其真假，通過(guò)開(kāi)設該類(lèi)實(shí)驗，學(xué)生的專(zhuān)業(yè)自豪感油然而生，同時(shí)也拓寬學(xué)生的知識面.也可以利用課余時(shí)間開(kāi)展一些興趣實(shí)驗，比如：摻假牛奶、面粉中有毒添加劑、問(wèn)題松花蛋、食品中有害元素（或微量營(yíng)養元素）鑒定等，不要以為該類(lèi)實(shí)驗檔次低，不足以?huà)忑X.創(chuàng )新意識、能力的培養沒(méi)有高低之分,教學(xué)流程為：自帶檢材→獨立規范制樣→集中檢測→交流結果→告知百姓.
3開(kāi)設“三廢”處理實(shí)驗，培養環(huán)保意識
環(huán)境保護已引起人們的高度重視，基于化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，其生產(chǎn)過(guò)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(shuō)如何變“三廢”為資源，是擺在化學(xué)工作者面前的長(cháng)期課題.應當開(kāi)設固體廢棄物的再利用、廢水的無(wú)害化處理、廢氣的資源化吸收實(shí)驗，重在培養意識、拓展視野、養成習慣.當然，不同的地區其“三廢”特色不盡相同，可以結合本地實(shí)際開(kāi)設相應的實(shí)驗，就淮北而言，固廢物方面可以開(kāi)設煤矸石制備凈水劑、粉煤灰制備氧化鋁、磷石膏制備化肥等實(shí)驗，廢水方面可以開(kāi)設有色廢水的脫色或降解、COD的測定、有害元素的去除等實(shí)驗，廢氣方面可以讓學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)資料，借鑒市場(chǎng)上尾氣吸收技術(shù)提出自己的新方案，然后開(kāi)展模擬試驗，重在培養解決問(wèn)題的能力.
4合成化學(xué)實(shí)驗，強化對實(shí)驗產(chǎn)品的檢測
傳統的合成化學(xué)實(shí)驗教學(xué)往往偏重于制備過(guò)程，只在表觀(guān)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(yǔ)“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(jìn)”“出”兩關(guān)，這里不是說(shuō)生產(chǎn)過(guò)程不重要，對企業(yè)來(lái)講其生產(chǎn)工藝、技術(shù)參數一旦確定，基本保持固定的操作方式，輕易不作變動(dòng)，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.因此應把這一理念引入日常教學(xué)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(xué)生多見(jiàn)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備轉換
基礎化學(xué)實(shí)驗是以玻璃儀器為工具完成的，若應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗還是在玻璃儀器中實(shí)現制備、結晶、分離等操作，不能更好地讓學(xué)生體會(huì )到專(zhuān)業(yè)實(shí)驗的特色，況且應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生大部分就業(yè)到化工企業(yè)，大學(xué)期間若不儲備一些常用化工設備的感性知識，不熟悉常見(jiàn)設備基本操作，就業(yè)后面對工業(yè)化的金屬設備會(huì )一片茫然，用人單位自然會(huì )俯視我們的畢業(yè)生，以致他們在短時(shí)間內很難打開(kāi)局面，不得不補習該類(lèi)知識板塊.因此專(zhuān)業(yè)實(shí)驗應開(kāi)設一定數量的用金屬設備來(lái)完成的制備實(shí)驗.重在豐富學(xué)生的實(shí)踐閱歷，為就業(yè)以后盡快適應工作崗位做鋪墊.當然，也存在開(kāi)課成本高及制備出的產(chǎn)品的去路問(wèn)題，可以考慮無(wú)償送給有需求的單位或個(gè)人，做到物盡其用，比如，生產(chǎn)（制備）的涂料可以送給學(xué)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(xué)生帶回去享用自己的勞動(dòng)成果.可以考慮開(kāi)設如下項目，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用現代儀器完成傳統實(shí)驗
傳統實(shí)驗是化學(xué)研究的基石，是化學(xué)工作者的基本能力之一，隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，實(shí)驗手段也在不斷更新，應讓學(xué)生多了解一些現代的儀器，培養學(xué)生的創(chuàng )新能力.利用氧化還原反應原理可以制備多種精細化工產(chǎn)品，傳統的方法是讓氧化劑（無(wú)機物或有機物）與還原劑（有機物或無(wú)機物）在適當的條件下反應，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”）.有機電解合成是現代化工業(yè)尤其是精細化工中的一個(gè)“高效清潔”的新工藝.電化學(xué)不僅與有機化學(xué)、分析化學(xué)及無(wú)機化學(xué)有關(guān)，還滲透到環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)和生物科學(xué)等諸多科學(xué)研究領(lǐng)域.建議開(kāi)設相關(guān)的實(shí)驗，比如：由馬來(lái)酸電解法制備琥珀酸，該實(shí)驗周期短、現象明顯.有機物的批量生產(chǎn)，其分離提純是基本操作單元之一，傳統方法是采用蒸餾、分餾（精餾）等方式來(lái)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(kāi)設“分子蒸餾”實(shí)驗.再如微電解處理污水、微波干燥、超聲提取等，均可以引入應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗中.切實(shí)做到從玻璃儀器實(shí)驗為主向以機、電、光、磁等實(shí)驗為主轉變.
7結合實(shí)際開(kāi)設不同方向的應化專(zhuān)業(yè)實(shí)驗
應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)在發(fā)展過(guò)程中逐漸形成天然產(chǎn)物化學(xué)及其應用、精細化學(xué)品化學(xué)以及應用分析技術(shù)3個(gè)專(zhuān)業(yè)大方向［3］.而每個(gè)大方向又有多個(gè)分支.如精細化學(xué)品又分為表面活性劑、日用化學(xué)品、涂料與粘合劑、輕工化學(xué)品、納米材料、工業(yè)催化劑等，受學(xué)時(shí)數等諸多因素的限制，不可能開(kāi)設太多的實(shí)驗項目，可以以選做或開(kāi)放實(shí)驗的方式將實(shí)驗項目提前告知學(xué)生，學(xué)生結合自己的興趣選做某方面的實(shí)驗.項目來(lái)源要結合本校教師的研究方向及實(shí)驗場(chǎng)所的具體條件進(jìn)行確定，當然也要限定一定數量的學(xué)生參與，避免“冷熱不均”現象的發(fā)生［4］.
8專(zhuān)業(yè)實(shí)驗依托畢業(yè)論文實(shí)驗
應用化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗不僅要訓練學(xué)生熟練的實(shí)驗操作技能，更重要的是培養學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐創(chuàng )新能力［5］.畢業(yè)論文實(shí)驗可以較全面的鍛煉學(xué)生查閱相關(guān)資料、設計實(shí)驗方案、發(fā)現問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力.本科學(xué)生可以自由結合成立課題小組，建立高年級研究生與本科生組合實(shí)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)調能力，更有“教學(xué)相長(cháng)”的功效，本科生可以借鑒研究生在科研思維、實(shí)驗方法及實(shí)驗技巧等方面的優(yōu)勢，通過(guò)小組內的討論及交流，集思廣益直至形成基本的研究思路，設計出具有探索性或啟發(fā)性的實(shí)驗方案，從理論及實(shí)踐兩方面論證其可行性，有選擇地通過(guò)實(shí)踐驗證設計方案的科學(xué)性，并且不斷完善實(shí)驗方案，最終實(shí)現設計目標.建立本科生為主體、研究生參與其中、教師輔助指導的實(shí)驗教學(xué)新模式.
9開(kāi)放實(shí)驗室，鼓勵學(xué)生申報挑戰性課題
目前，我們的實(shí)驗室只有在開(kāi)課時(shí)學(xué)生才能進(jìn)入，且僅能完成教學(xué)計劃規定的實(shí)驗項目，限制學(xué)生思維、實(shí)踐活動(dòng)，與當前的教育導向不相符.當然，實(shí)驗室的開(kāi)放確實(shí)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(xué)時(shí)間段對學(xué)生開(kāi)放.實(shí)驗室開(kāi)放不僅可以提高實(shí)驗室的利用率，提高投資效益，而且對調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的積極性和主動(dòng)性，培養學(xué)生的創(chuàng )新意識、動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養高質(zhì)量的創(chuàng )新人才具有十分重要的意義［6］.學(xué)生可以利用開(kāi)放實(shí)驗室實(shí)施自己的創(chuàng )意，驗證新思路的可行性，探索一些未知的實(shí)驗現象，從中受到相應的啟發(fā)，進(jìn)而修正自己的實(shí)驗方案，直至實(shí)現創(chuàng )意目標.與此同時(shí)，又可以將取得的階段性成果申報挑戰性課題，學(xué)生通過(guò)參與科技創(chuàng )新項目、實(shí)驗設計大賽、畢業(yè)設計大賽等活動(dòng)，培養并提高動(dòng)手能力和創(chuàng )新能力.實(shí)驗室開(kāi)放還可以給學(xué)生提供可自行完成設計、制作和實(shí)驗的實(shí)驗設備與實(shí)驗手段，使學(xué)生在親身實(shí)踐的過(guò)程中理解、拓展和提高基礎理論及專(zhuān)業(yè)知識，得到全方位的科研訓練，學(xué)到科學(xué)的思維方式和研究方法，逐步形成有利于創(chuàng )新能力培養的完整體系.實(shí)驗室的開(kāi)放形式要靈活多樣，體現“以人為本”的教學(xué)理念.總之，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗的開(kāi)設既要鞏固學(xué)生的基本實(shí)驗技能，也要注重創(chuàng )新能力的培養，養成善于思考、勤于動(dòng)手、樂(lè )于挑戰、堅忍不拔的好習慣.
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