談實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式的選擇

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摘要：就如何提高應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的動(dòng)手能力，介紹一些具體的做法.應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇，應(yīng)從鞏固基本實(shí)驗(yàn)技能、突出應(yīng)用特色、體現(xiàn)“三廢”處理、玻璃儀器向小型金屬設(shè)備的轉(zhuǎn)換、用現(xiàn)代儀器完成傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)等方面考慮.教學(xué)方式要不拘一格、靈活選擇.力爭(zhēng)培養(yǎng)出符合市場(chǎng)需求的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)畢業(yè)生.

關(guān)鍵詞：應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方式

0引言

應(yīng)用化學(xué)作為介于化學(xué)和化工之間的一門應(yīng)用型學(xué)科，它培養(yǎng)的人才要具備化學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技能［1］.應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)是高等院校應(yīng)用化學(xué)專業(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(shí)和提高實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)技能必不可缺的環(huán)節(jié)［2］.通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)及其他相關(guān)學(xué)科實(shí)驗(yàn)的興趣，提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，有著舉足輕重的作用，可以有效地為學(xué)生走向就業(yè)崗位奠定基礎(chǔ)，有利于實(shí)現(xiàn)學(xué)校、學(xué)生、企業(yè)三者共贏的局面.筆者多年承擔(dān)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，加之近幾年接觸一些應(yīng)用化學(xué)專業(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(xiàn)狀，深深意識(shí)到必須斟酌選擇應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，靈活選擇教學(xué)模式.

1鞏固基本實(shí)驗(yàn)技能，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)一般是在本科生的第6或第7學(xué)期開課，也就是說學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，具備一定的實(shí)驗(yàn)技能.但是，其實(shí)際能力往往讓用人單位失望.所以有必要在專業(yè)實(shí)驗(yàn)開課時(shí)進(jìn)行鞏固、強(qiáng)化，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，教學(xué)方式要不同于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的“照方抓藥”.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要強(qiáng)化目標(biāo)要求，比如：配制一定物質(zhì)量濃度的酸、堿、金屬離子溶液，測(cè)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(yù)習(xí)、準(zhǔn)備相關(guān)知識(shí)，課堂隨機(jī)確定同學(xué)只做其中的一兩項(xiàng)，讓學(xué)生獨(dú)立完成，教師不講授具體實(shí)驗(yàn)步驟，加強(qiáng)巡視，隨時(shí)記錄學(xué)生的操作情況，務(wù)必用相應(yīng)的儀器（如：離子濃度測(cè)定儀等）驗(yàn)證其實(shí)驗(yàn)結(jié)果，依據(jù)結(jié)果評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績.最后由教師集中點(diǎn)評(píng)本次實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，促使學(xué)生共同進(jìn)步.其教學(xué)流程為：課前預(yù)習(xí)→分配實(shí)驗(yàn)任務(wù)→學(xué)生獨(dú)立完成→驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果→教師集中點(diǎn)評(píng)→給出實(shí)驗(yàn)成績.

2突出應(yīng)用特色，貼近生活

開設(shè)貼近生活的應(yīng)用型專業(yè)實(shí)驗(yàn)，可以較好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)“應(yīng)用化學(xué)”的進(jìn)一步理解.近年來食品安全問題，已引起各級(jí)政府及普通百姓的關(guān)注，應(yīng)當(dāng)開設(shè)相應(yīng)的定性或定量的檢測(cè)實(shí)驗(yàn).例如：色譜分析技術(shù)是應(yīng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)的必開項(xiàng)目，氣相色譜法的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)是定性或定量測(cè)定苯及同系物，該實(shí)驗(yàn)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，建議開設(shè)氣相色譜法測(cè)定醬油、果汁、罐頭等調(diào)味品或飲料中的山梨酸和苯甲酸，可以依照“芝麻油”國家標(biāo)準(zhǔn)GB8233-2008，測(cè)定其中某項(xiàng)理化指標(biāo).高效液相色譜的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)是定量測(cè)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(biāo)準(zhǔn)蜂蜜》測(cè)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(cè)對(duì)象，主要是這兩類產(chǎn)品的市場(chǎng)尤其混亂，普通百姓難以判定其真假，通過開設(shè)該類實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的專業(yè)自豪感油然而生，同時(shí)也拓寬學(xué)生的知識(shí)面.也可以利用課余時(shí)間開展一些興趣實(shí)驗(yàn)，比如：摻假牛奶、面粉中有毒添加劑、問題松花蛋、食品中有害元素（或微量營養(yǎng)元素）鑒定等，不要以為該類實(shí)驗(yàn)檔次低，不足以掛齒.創(chuàng)新意識(shí)、能力的培養(yǎng)沒有高低之分,教學(xué)流程為：自帶檢材→獨(dú)立規(guī)范制樣→集中檢測(cè)→交流結(jié)果→告知百姓.

3開設(shè)“三廢”處理實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)

環(huán)境保護(hù)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，或者說如何變“三廢”為資源，是擺在化學(xué)工作者面前的長期課題.應(yīng)當(dāng)開設(shè)固體廢棄物的再利用、廢水的無害化處理、廢氣的資源化吸收實(shí)驗(yàn)，重在培養(yǎng)意識(shí)、拓展視野、養(yǎng)成習(xí)慣.當(dāng)然，不同的地區(qū)其“三廢”特色不盡相同，可以結(jié)合本地實(shí)際開設(shè)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，就淮北而言，固廢物方面可以開設(shè)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(yàn)，廢水方面可以開設(shè)有色廢水的脫色或降解、COD的測(cè)定、有害元素的去除等實(shí)驗(yàn)，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，然后開展模擬試驗(yàn)，重在培養(yǎng)解決問題的能力.

4合成化學(xué)實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的檢測(cè)

傳統(tǒng)的合成化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往偏重于制備過程，只在表觀上判定目標(biāo)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“藥材好，藥才好”，講的是企業(yè)要嚴(yán)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(yán)格把守“進(jìn)”“出”兩關(guān)，這里不是說生產(chǎn)過程不重要，對(duì)企業(yè)來講其生產(chǎn)工藝、技術(shù)參數(shù)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(cè)儀器，掌握其檢測(cè)方法.因此應(yīng)把這一理念引入日常教學(xué)中，認(rèn)真測(cè)定原料和目標(biāo)產(chǎn)物的理化指標(biāo)，在條件許可的情況下，讓學(xué)生多見識(shí)相關(guān)的檢測(cè)儀器（比如：旋光儀、卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀、粘度儀、密度儀、白度儀等）.

5玻璃儀器向小型金屬設(shè)備轉(zhuǎn)換

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以玻璃儀器為工具完成的，若應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)還是在玻璃儀器中實(shí)現(xiàn)制備、結(jié)晶、分離等操作，不能更好地讓學(xué)生體會(huì)到專業(yè)實(shí)驗(yàn)的特色，況且應(yīng)用化學(xué)專業(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(chǔ)備一些常用化工設(shè)備的感性知識(shí)，不熟悉常見設(shè)備基本操作，就業(yè)后面對(duì)工業(yè)化的金屬設(shè)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?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)很難打開局面，不得不補(bǔ)習(xí)該類知識(shí)板塊.因此專業(yè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)開設(shè)一定數(shù)量的用金屬設(shè)備來完成的制備實(shí)驗(yàn).重在豐富學(xué)生的實(shí)踐閱歷，為就業(yè)以后盡快適應(yīng)工作崗位做鋪墊.當(dāng)然，也存在開課成本高及制備出的產(chǎn)品的去路問題，可以考慮無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.可以考慮開設(shè)如下項(xiàng)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(xiàn)代儀器完成傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)研究的基石，是化學(xué)工作者的基本能力之一，隨著時(shí)代的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)手段也在不斷更新，應(yīng)讓學(xué)生多了解一些現(xiàn)代的儀器，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.利用氧化還原反應(yīng)原理可以制備多種精細(xì)化工產(chǎn)品，傳統(tǒng)的方法是讓氧化劑（無機(jī)物或有機(jī)物）與還原劑（有機(jī)物或無機(jī)物）在適當(dāng)?shù)臈l件下反應(yīng)，最終獲取某種目標(biāo)產(chǎn)物，不僅成本高且對(duì)環(huán)境或多或少地造成污染（產(chǎn)生“三廢”）.有機(jī)電解合成是現(xiàn)代化工業(yè)尤其是精細(xì)化工中的一個(gè)“高效清潔”的新工藝.電化學(xué)不僅與有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)及無機(jī)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.建議開設(shè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，比如：由馬來酸電解法制備琥珀酸，該實(shí)驗(yàn)周期短、現(xiàn)象明顯.有機(jī)物的批量生產(chǎn)，其分離提純是基本操作單元之一，傳統(tǒng)方法是采用蒸餾、分餾（精餾）等方式來提高產(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(xiàn)代的方法是采用“分子蒸餾”可以輕松得到高純度目標(biāo)產(chǎn)物，建議開設(shè)“分子蒸餾”實(shí)驗(yàn).再如微電解處理污水、微波干燥、超聲提取等，均可以引入應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)中.切實(shí)做到從玻璃儀器實(shí)驗(yàn)為主向以機(jī)、電、光、磁等實(shí)驗(yàn)為主轉(zhuǎn)變.

7結(jié)合實(shí)際開設(shè)不同方向的應(yīng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)在發(fā)展過程中逐漸形成天然產(chǎn)物化學(xué)及其應(yīng)用、精細(xì)化學(xué)品化學(xué)以及應(yīng)用分析技術(shù)3個(gè)專業(yè)大方向［3］.而每個(gè)大方向又有多個(gè)分支.如精細(xì)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(shù)等諸多因素的限制，不可能開設(shè)太多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以以選做或開放實(shí)驗(yàn)的方式將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提前告知學(xué)生，學(xué)生結(jié)合自己的興趣選做某方面的實(shí)驗(yàn).項(xiàng)目來源要結(jié)合本校教師的研究方向及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的具體條件進(jìn)行確定，當(dāng)然也要限定一定數(shù)量的學(xué)生參與，避免“冷熱不均”現(xiàn)象的發(fā)生［4］.

8專業(yè)實(shí)驗(yàn)依托畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)不僅要訓(xùn)練學(xué)生熟練的實(shí)驗(yàn)操作技能，更重要的是培養(yǎng)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(yàn)可以較全面的鍛煉學(xué)生查閱相關(guān)資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的綜合能力.本科學(xué)生可以自由結(jié)合成立課題小組，建立高年級(jí)研究生與本科生組合實(shí)驗(yàn)的模式，讓高年級(jí)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(diào)能力，更有“教學(xué)相長”的功效，本科生可以借鑒研究生在科研思維、實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)技巧等方面的優(yōu)勢(shì)，通過小組內(nèi)的討論及交流，集思廣益直至形成基本的研究思路，設(shè)計(jì)出具有探索性或啟發(fā)性的實(shí)驗(yàn)方案，從理論及實(shí)踐兩方面論證其可行性，有選擇地通過實(shí)踐驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性，并且不斷完善實(shí)驗(yàn)方案，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo).建立本科生為主體、研究生參與其中、教師輔助指導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式.

9開放實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)挑戰(zhàn)性課題

目前，我們的實(shí)驗(yàn)室只有在開課時(shí)學(xué)生才能進(jìn)入，且僅能完成教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，限制學(xué)生思維、實(shí)踐活動(dòng)，與當(dāng)前的教育導(dǎo)向不相符.當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)室的開放確實(shí)存在成本、安全、管理等方面的顧慮，筆者認(rèn)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(duì)學(xué)生開放.實(shí)驗(yàn)室開放不僅可以提高實(shí)驗(yàn)室的利用率，提高投資效益，而且對(duì)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)高質(zhì)量的創(chuàng)新人才具有十分重要的意義［6］.學(xué)生可以利用開放實(shí)驗(yàn)室實(shí)施自己的創(chuàng)意，驗(yàn)證新思路的可行性，探索一些未知的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從中受到相應(yīng)的啟發(fā)，進(jìn)而修正自己的實(shí)驗(yàn)方案，直至實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意目標(biāo).與此同時(shí)，又可以將取得的階段性成果申報(bào)挑戰(zhàn)性課題，學(xué)生通過參與科技創(chuàng)新項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽等活動(dòng)，培養(yǎng)并提高動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力.實(shí)驗(yàn)室開放還可以給學(xué)生提供可自行完成設(shè)計(jì)、制作和實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)手段，使學(xué)生在親身實(shí)踐的過程中理解、拓展和提高基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識(shí)，得到全方位的科研訓(xùn)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(yǎng)的完整體系.實(shí)驗(yàn)室的開放形式要靈活多樣，體現(xiàn)“以人為本”的教學(xué)理念.總之，專業(yè)實(shí)驗(yàn)的開設(shè)既要鞏固學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，也要注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，養(yǎng)成善于思考、勤于動(dòng)手、樂于挑戰(zhàn)、堅(jiān)忍不拔的好習(xí)慣.

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作者:王永秋 魏振中 單位:淮北師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院