《綜合化學(xué)實驗》課程教學(xué)改革與實踐探討

武凱 程聰 謝昆

摘要：《綜合化學(xué)實驗》課程是化學(xué)師范專業(yè)的一門重要的實驗課程，對綜合實驗進行教學(xué)改革不僅提升學(xué)生對化學(xué)知識的綜合運用能力，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的重要途徑。強調(diào)教師在設(shè)計綜合實驗中的作用和設(shè)計性綜合實驗教學(xué)的實施以及評價辦法。

關(guān)鍵詞：綜合化學(xué)實驗；實驗教學(xué)；教學(xué)創(chuàng)新

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）12-0277-02

《綜合化學(xué)實驗》是化學(xué)師范專業(yè)的一門重要的實驗課程，是將無機、有機、分析、物化等四大化學(xué)實驗的基本原理和操作技能融為一體，各學(xué)科知識相互關(guān)聯(lián)、相互滲透，使實驗內(nèi)容具有綜合性、系統(tǒng)性和完整性，可提高學(xué)生運用化學(xué)知識綜合分析問題和解決問題的能力。我們參考了國內(nèi)外一些大學(xué)的先進成熟經(jīng)驗，結(jié)合自身實際條件和本校學(xué)生基本素質(zhì)，同時考慮本校保有實驗裝置等限制條件，積極探索綜合實驗實施辦法，有效推動教學(xué)改革。

一、提高學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力

化學(xué)基礎(chǔ)性人才的培養(yǎng)貫穿于整個本科階段的教學(xué)實踐過程，如何在課程設(shè)置方面深層體現(xiàn)基礎(chǔ)性人才培養(yǎng)的多重需求，完善所培養(yǎng)人才的知識架構(gòu)和創(chuàng)新能力，需要教師不斷思考和探索研究的教學(xué)實踐過程。

綜合化學(xué)實驗綜合了四大化學(xué)中的眾多實驗方法和技術(shù)，我們根據(jù)“知識點”來進行設(shè)計選擇，即對化學(xué)學(xué)科的內(nèi)容、要求及近幾年來的發(fā)展變化進行通盤考慮，把學(xué)生應(yīng)該掌握的知識點、實驗技術(shù)、實驗方法和各種表征手段，以及應(yīng)該了解的當(dāng)今化學(xué)研究的前沿領(lǐng)域篩選出來，進而對實驗內(nèi)容進行設(shè)計和選擇。因此綜合化學(xué)實驗具有實驗內(nèi)容的綜合性與廣泛性，實驗技能的全面性，實驗性質(zhì)的探索性，實驗操作的開放性，實驗課程設(shè)置的獨立性，綜合實驗選題的先進性等特點[1]。

習(xí)近平在十九大報告中指出，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的戰(zhàn)略支撐。中國經(jīng)濟正在走上以創(chuàng)新驅(qū)動和創(chuàng)新發(fā)展為主導(dǎo)的創(chuàng)新強國之路。我?；瘜W(xué)專業(yè)順應(yīng)時代發(fā)展，最近幾年畢業(yè)班至少一半的學(xué)生報考研究生，錄取率逐年提高，一些畢業(yè)生進入化學(xué)化工類科技企業(yè)工作。因而，綜合化學(xué)實驗開設(shè)一些若干技術(shù)操作程序融合程度比較高的準(zhǔn)科研型的化學(xué)探究實驗，讓學(xué)生感受怎樣將基礎(chǔ)實驗教學(xué)階段學(xué)過的各種分類操作和技能加以融會貫通；另一方面則根據(jù)我們實際情況，開設(shè)了一些包含某些特殊技術(shù)的實驗。這里的特殊技術(shù)有兩種含義，一是接觸一些在中低年級難以量大面廣地推開的現(xiàn)代化儀器分析和測試技術(shù)。二是讓學(xué)生接觸一些交叉學(xué)科的技術(shù)實驗，以更加直觀的方式更好體會不同學(xué)科在解決化學(xué)實際問題中的作用。新理論新發(fā)明的產(chǎn)生往往出現(xiàn)在學(xué)科的邊緣或者交叉點上，讓學(xué)生懂得，重視邊緣和交叉學(xué)科將使科學(xué)向著更深層次和更高水平發(fā)展，這是符合自然界客觀規(guī)律的。實踐證明，綜合化學(xué)實驗拓寬了學(xué)生的科學(xué)思維，可以有效提高學(xué)生繼續(xù)深造學(xué)習(xí)的積極性，并有迅速適應(yīng)科研和其他工作的心理準(zhǔn)備。

二、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力

實驗項目的綜合性培養(yǎng)了學(xué)生獨立的科研能力。綜合化學(xué)實驗是以具體的實驗項目為載體，將基礎(chǔ)化學(xué)理論知識、實驗基礎(chǔ)知識和基本操作技能融會貫通而設(shè)置的綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)。在化學(xué)一級學(xué)科的層面上研究無機物或有機物的制備、分離：分析、表征等各種實驗技術(shù)。很多實驗內(nèi)容反映化學(xué)各研究方向的重大進展、前沿和交叉領(lǐng)域，集合成、分離提純、物理化學(xué)性質(zhì)的測定、結(jié)構(gòu)表征、性能研究等為一體，具有系統(tǒng)性和創(chuàng)新性[2]。當(dāng)實驗所用藥品有一定的毒性時，要求學(xué)生實驗前就要檢索藥品的物化特征，從而預(yù)防實驗中可能出現(xiàn)的危險和危害。實驗的關(guān)鍵是“知識”到“人”的轉(zhuǎn)變。這不僅可以激發(fā)人的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)人的生存能力，包括觀察能力、知識搜索能力、整合和運用能力、研究與合作能力等，而且能夠造就有素養(yǎng)、有獨立思考和批判精神、有社會價值的人。

化學(xué)是實用性很強的學(xué)科，但是以前很多化學(xué)師范專業(yè)畢業(yè)生并不熟悉與生活密切相關(guān)的化學(xué)應(yīng)用，例如每個家庭日常生活都會用到的洗滌劑和化妝品，主要成分其實都是表面活性劑，2020年全球表面活性劑產(chǎn)量將達到2280萬t，年均增長率近6%。我們開出了對洗滌劑和化妝品進行配方并優(yōu)化的實驗，學(xué)生在完成實驗的同時也對日化產(chǎn)品的應(yīng)用和發(fā)展有了深入了解，建立與社會主義市場經(jīng)濟相符合的環(huán)保意識、成本意識、質(zhì)量意識、安全意識和團隊協(xié)作意識。

發(fā)達國家大學(xué)很注重讓本科生參與科學(xué)研究工作，以美國普林斯頓大學(xué)為例，理工科學(xué)生在一年級時就有教授和幾名同學(xué)的小范圍專題研討，本科生需要在畢業(yè)前能完成一篇文章或一個研究課題，并要獨立完成畢業(yè)論文。因此，我們利用綜合化學(xué)實驗課教學(xué)的特點，篩選了部分優(yōu)秀教師的科研成果改編成實驗項目。引導(dǎo)學(xué)生了解項目相應(yīng)領(lǐng)域的研究熱點和最新技術(shù)，從化學(xué)專業(yè)技術(shù)視角來對待科學(xué)技術(shù)問題，鍛煉查閱文獻、獨立思考和結(jié)果評估的能力，以鍛煉學(xué)生面對挑戰(zhàn)、整合知識、解決問題的能力，從而實現(xiàn)研究導(dǎo)向型學(xué)習(xí)和開發(fā)潛能的目的。

三、教師在設(shè)計綜合實驗中起統(tǒng)領(lǐng)和評判的作用

教師安排實驗項目給學(xué)生，學(xué)生應(yīng)該自主完成實驗并對其獲取的實驗結(jié)果進行判斷、分析。在實驗中所遇到的疑點和問題，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生獨自規(guī)劃實驗實施方案。在實驗開始前，教師的首要任務(wù)是檢查學(xué)生們的設(shè)計路線，指導(dǎo)學(xué)生們進行實際操作和安全問題防范，最后對實驗結(jié)果進行檢查和評判。

四、設(shè)計性綜合實驗教學(xué)的設(shè)計以及實施

1.對實驗任務(wù)的具體要求。把制備符合標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)產(chǎn)品特點的檢測和表征作為目標(biāo)。把自己所學(xué)的理論知識與查閱的資料相結(jié)合，自主地完成設(shè)計實驗中的合成方式、條件反應(yīng)、使用的原材料；在實驗中所出現(xiàn)的問題都是通過學(xué)生自身的能力去尋找解決方法。

2.做好實驗前準(zhǔn)備工作。為激發(fā)學(xué)生實驗興趣，實驗前可以自由組合分組。學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代技術(shù)圍繞實驗內(nèi)容搜集資料、集體討論、開展研究、提出方案。實驗后，應(yīng)撰寫實驗報告，對現(xiàn)象進行解釋，回答相關(guān)問題，總結(jié)經(jīng)驗和教訓(xùn)。

3.產(chǎn)物的鑒定和表征。在物質(zhì)產(chǎn)物合成后，學(xué)生要利用已經(jīng)學(xué)過的技術(shù)手段進行密度、沸點、折光率的測定，老師要對測定的數(shù)據(jù)進行復(fù)核，教師應(yīng)對有錯誤的數(shù)據(jù)通過指引的方式讓學(xué)生找到問題的根源并妥善糾正。教師指導(dǎo)學(xué)生把譜圖進行針對性分析，若符合樣品標(biāo)準(zhǔn)的就進一步進行紅外測定、質(zhì)譜測定以及核磁測定。最后，在教師的指導(dǎo)下統(tǒng)一進行圖譜的分析，全部都要獲得正確的合成分析結(jié)論。

4.評價設(shè)計方案和實驗報告整理提交。教師對學(xué)生們所得到的實驗設(shè)計方案進行評價，幫助學(xué)生找出不足之處，同時發(fā)現(xiàn)潛在的優(yōu)秀學(xué)生，并在后續(xù)的學(xué)習(xí)中進行積極引導(dǎo)，做科學(xué)引路人。整理實驗報告可以讓學(xué)生進一步理清實驗思路、加深對理論知識的理解。[3]實驗報告是對整個實驗過程的系統(tǒng)反饋，學(xué)生能夠分析出自己的各種問題原因、思考新方法以及新技術(shù)的展望。

五、總結(jié)

綜合化學(xué)實驗強調(diào)興趣驅(qū)動、知識的整合和應(yīng)用，鼓勵自主、能動和互動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神、組織才能和互動創(chuàng)新精神。因此，綜合實驗的開設(shè)可以開發(fā)學(xué)生潛在的科研能力、探索能力、創(chuàng)新能力，最終目的是培養(yǎng)順應(yīng)時代發(fā)展要求的專業(yè)人才。

參考文獻

[1]羅婭君，胡曉黎，李松，等.探索綜合化學(xué)實驗培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新能力[J].實驗室研究與探索，2011，11（30）：100-106.

[2]陳小燕，李冰，魏希文，等.綜合化學(xué)實驗的綠色化探索[J].廣州化工，2012，4（40）：168-169.

[3]蘇小虎.探究有機化學(xué)設(shè)計性綜合實驗教學(xué)改革與實踐[J].化工管理，2017，（1）：97-98.

Teaching Reform and Practice of Comprehensive Chemistry Experiment Course

WU Kai，CHENG Cong，XIE Kun

（School of Environmental and Chemical Engineering，Chongqing Three Gorges University，Chongqing 404100，China）

Abstract："Comprehensive chemical experiment" course is an important course of experimental chemistry teachers professional，teaching reform of comprehensive experiment can not only improve the students' comprehensive application ability of chemical knowledge，but also an important way to cultivate students' innovative spirit and ability. It emphasizes the role of teachers in designing comprehensive experiments and the design and implementation methods of designing comprehensive experimental teaching.

Key words：Comprehensive chemistry experiment；teaching reform；teaching innovation