應用型本科教育在我國實行的時間不是很長,教育部在第二次普通高等學校本科教學工作會議和 “2003 ~2007 年教育振興行動”中都明確提出要進一步加強學生實驗能力和創新能力培養,進一步加快實驗教學改革和建設,提升辦學水平和教育質量[1].隨著人才競爭的日益激烈,各高校特別是地方高校對培養應用型人才越來越重視,而對應用化學專業的學生而言,實驗教學在培養應用型人才綜合素質和創新能力方面起著其他教育形式無法替代的重要作用。如何提高應化專業學生的綜合實驗能力已成為各理工科教育工作者的研究熱點[2 -4].高分子化學作為我院一門重要的應用化學專業,肩負著培養具有較強綜合能力的高分子專業人才。本文將以高分子科學實驗為對象,結合本專業的特點,圍繞綜合實驗技能培養模式的改革進行了初步探討,旨在提高學生綜合能力。
1 應化專業綜合實驗技能培養模式改革的設計原則
應用化學是介于化學與化工之間的應用型理工科專業,是培養理工結合型的 “用”化學的人才,它與化學專業培養“做”化學的人才在知識結構上不同?!坝谩被瘜W要求有扎實的化學基礎知識,必須有較強的應用實驗研究和開發能力[5 -6].這就給應用化學專業本科生的綜合實驗技能的培養模式提出了迫切而現實的任務。正因為如此,應化專業綜合實驗技能培養模式中,實驗的設計和內容的安排應該遵守以下幾個原則:
( 1) 綜合性既然是綜合實驗技能,那就首先就要考慮實驗的綜合性,綜合性應該是考慮實驗內容的學科交叉性,從應用化學專業方向來看,各個實驗內容都要具有一定的綜合性,即不但要把無機、有機、物化、分析、合成與表征、分離與鑒定等多方面的知識和技巧有機地結合起來,還應該與生物、醫藥、環境、材料和精細化工等學科相結合; 另外,應化專業的學生畢業后,主要是去企業,公司或工廠工作,而作為企業,公司或工廠而言,爭取最大利益是根本,如果一個學生去后,盡管理論功底扎實或動手能力強,但不會考慮生產的成本和回收的效益,企業、公司或工廠也是不會歡迎的,因此,在實驗的綜合性中,除了首先從實驗內容考慮外,其次,也要從實驗材料和試劑的成本方面進行考慮,也就是說,在實驗過程中,不但要學生考慮怎么把實驗做好,還要考慮每一步的產品怎么處理,或每個實驗的材料和試劑是否可從其它實驗的產物而來,而且實驗完成后,試劑是否可以回收再利用等等。也就是說,綜合實驗技能不但要培養具有綜合專業知識和技能,而且還要培養具有經濟頭腦的綜合全能人才。
( 2) 專業方向性現代教育目標要求培養 “厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的應用型和復合型的創新人才。因此,作為教學實驗,首先就得以專業方向的內容為基礎。應用化學專業有很多方向,作為教學實驗,當然不能離開專業方向。例如,我院的應化專業中有一個方向是高分子方向,因此,在設計綜合實驗時,必須以高分子內容為基礎,就要設計出包括高分子物質的合成、性能檢測與應用的實驗題目。
( 3) 可行性作為教學實驗,必須要考慮綜合實驗的可行性,要根據每個專業,每個學校的實驗條件及學生所處年級情況來設計實驗方案,只有這樣才能保證實驗的可行性和可操作性,因為,實驗的目的是培養學生的綜合實驗技能,因此,所設計的實驗每一步都必須在現有條件下能夠由學生操作完成。
2 應化專業綜合實驗技能培養模式改革的實踐
當前,有關學生綜合實驗技能的培養方面的改革和探討已有大量報道[7 -10],但他們共同的特點都是主張用開放實驗的形式或參與教師科研項目的方法去鍛煉學生的綜合實驗能力,但由于各種條件的限制,并不是所有學生都能有機會參加開方實驗和教師的科研項目研究,因此,那些方法均具有一定的局限性。作為一個專業的綜合實驗技能培養,應該面向全體學生,因此,作者認為,應該把綜合實驗技能培養放進正常的教學課堂里,使全體學生受益,應該采用以下模式來進行: 課前師生共同設計多個實驗串聯的綜合方案→課中師生共同實施實驗內容→課后師生共同總結實驗效果。
( 1) 課前師生共同設計多個實驗串聯的綜合方案應該打破傳統的備課方法,不再由教師一個人在冥思苦想設計教案,而是由教師和學生共同設計綜合實驗教學方案。具體做法是,教師先提出綜合實驗的設計思路,然后,再由學生完成具體方案。例如,我院在高分子方向的實驗中,有高分子化學實驗和高分子物理實驗,高分子化學中有用乳液聚合,懸浮聚合,溶液聚合等方法合成高聚物,高分子物理實驗中有注塑機的使用,高聚物拉伸強度和斷裂伸長率的測定及高分子物質分子量的測定等。教師可提出要把高分子化學實驗和高分子物理實驗串聯起來進行教學設計,盡量減少試劑和原材料的使用,降低實驗成本,盡可能把上一次的實驗產品作為下一個實驗的原料。然后,要學生按照此要求去制定具體的實驗方案。
例如,可設計下列的綜合實驗方案,用高分子化學合成實驗合成聚丙烯,然后,用制得的聚丙烯去進行注塑機的使用實驗,再把由注塑機制備出來的聚丙烯條狀物去進行高聚物拉伸強度和斷裂伸長率的測定。
( 2) 課中師生共同實施實驗內容在傳統的實驗教學模式中,學生在實驗開始前完全按照實驗教材上規定的內容撰寫實驗預習報告,通過老師詳細講解和示范操作步驟后,按老師規定的操作步驟安裝實驗裝置并完成實驗。通過師生共同制定實驗內容后,在教學中,教師只要強調學生注意觀察實驗現象,并記錄好實驗現象,對實驗中出現的不正常的現象,教師不要正面給出答案,只要提醒學生從哪個方面去考慮,最后要學生給出答案,如果答案不對,再與學生一起討論,要學生再思考,直到學生給出正確的答案為止。
合成完成后,提醒學生,因為產品要作為注塑機的使用,高聚物拉伸強度和斷裂伸長率的測定及高分子物質分子量的測定等高分子物理實驗的原料,一定要對產品進行提純,引導學生通過有機學到的知識對對聚合物進行提純和干燥。
( 3) 課后師生共同總結實驗效果課后總結是實驗技能進一步鞏固和提升的重要環節。高分子物理實驗對高分子化學合成的高聚物的各種性能進行了測試,引導學生對結果進行分析判斷,根據測試結果分析實驗方案的正確與否,引導學生對整個實驗方案的設計,實施和結果進行系統的歸納,總結和反思,寫出自己的心得。
3 結 語
應用化學專業綜合化學實驗把多個實驗串聯起來,改變了各實驗自成一體,互相脫節的傳統模式。對增強學生綜合實驗技能,培養創新和科學思維能力,養成良好的科學研究習慣起到了積極的作用。同時,學生自己做的產品自己用,節約了實驗成本,提高了學生的經濟意識,也提高了學生對實驗的興趣。
總之,綜合實驗技能培養模式的改革,對培養專業知識和技能全面發展的、懂經濟的、適合現代企業發展的應化專業的本科生具有重要的指導意義。
參考文獻
[1] 王新平,楊菊萍,張麗,等。 研究型高分子實驗內容設計的思考與實踐[J]. 高分子通報,2010( 7) : 97 -102.
[2] 陳戰國,李高強,王超。 大學化學綜合實驗設計與教學[J]. 教育教學論壇,2014( 46) : 283 -284,261.
[3] 張長森。 應用型本科無機非金屬材料專業教學改革探索[J]. 邊疆經濟與文化,2007,40( 4) : 122 -125.
[4] 王二兵,趙玉英。 化學工程與工藝專業化學綜合實驗教學改革淺談[J]. 化工時刊,2013,27( 8) : 48 -49.
[5] 王彥林,錢永,趙鑫,等。 應用化學專業綜合實驗的設計研究[J].實驗科學與技術,2010,8( 1) : 123 -125.
[6] 榮國斌。 加強教學內容和課程體系改革完善應用化學專業教學計劃[J]. 大學化學,1999,14( 2) : 24 -26.
[7] 王九思,李靜萍,郝艷玲,等。 應用化學專業綜合化學實驗的探索與實踐[J]. 甘肅聯合大學學報: 自然科學版,2005,19( 4) : 74 -76.
[8] 王新平,楊菊萍,張麗,等。 研究型高分子實驗內容設計的思考與實踐[J]. 高分子通報,2010( 7) : 97 -102.
[9] 張新,金志杰,王麗。 高分子實驗教學改革模式[J]. 濱州學院學報,2012,28( 6) : 121 -124.
[10] 呂彤,吳贊敏。 應用化學實驗教學改革的探索與實踐[J]. 實驗室科學,2007( 3) : 22 -24.