综合性设计实验在提高应用化学专业学生实验技能作用的研究

摘要：结合我校应用化学专业方向特色，在应用化学专业综合性实验开设的实践基础上，阐述了在探索综合性实验过程中的体会和思考。

关键词：应用化学；综合性设计实验；探索

中图分类号：G424.31 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）17-0267-02

应用化学是一门化学类综合性学科，与有机化学、无机化学、物理化学、分析化学、材料科学、信息科学、能源科学、生命科学互相关联和渗透。应用化学专业旨在培养理工结合型化学专业的综合性人才，因此实践教学在应用化学专业教学中占十分重要的地位。综合性实验的实验内容涉及各个方面，既要有相关的综合性知识和具体的实验方法、实验手段，又要加强对学生的知识、能力以及素质等解决问题能力的培养。在实验教学过程中，我们针对以前的实践教学中存在着的主要问题，针对学校的定位及以此制定的培养方案，从体现专业方向性、创新性、开放性以及与科研实践相结合的角度，在应用化学综合实验中探索和尝试了综合设计性实验这种新的实践教学模式。

一、设计综合设计性实验的过程

1.教学与学习模式。打破长期以来大学传统三段式实验教学模式，采用学生为主体、教师为主导的新的实验教学模式。学生在老师的指导下，分组讨论，自己设计实验方案，拟定实验过程，开展实验并对实验结果进行分析处理。运用学生与教师合作的“双主”方式，使教师的角色从传统的信息完全提供者逐步变为学生求知实践过程中的合作者与引导者。这样初步实现了学生是课程的主体，教师是辅助的教学模式，充分发挥了学生的主观能动性。实验结束后进行全实验室各小组之间进行交流讨论，共性的疑惑难点问题由老师进行补充式解释，将实验中的“惑”排除。这种新型上课模式极大地提高了学生学习积极性，从被动的“等、靠、背”到主动的“查、学、思”。

2.适合课题的选择。根据学校现有的实验设备条件和本科生掌握知识的水平及实验操作能力，设计了这一系列综合实验。其内容新、综合性强、难度适中、可操作性强。涉及到水蒸气蒸馏、反相悬浮、测定表面活性剂张力等课堂只接触理论部分的知识，在实验过程中，通过查阅文献、观察记录等方法对这些书本上生涩的知识有了具体的了解。例如，在“苯丙乳胶的制备”实验中的乳化聚合，在课堂上学生只学到其有四个阶段，对于每个阶段形象的过程或者特点都不是很了解，在这个实验预习过程中，通过查阅文献了解到：在乳化阶段，形成胶束，增溶胶束，单体珠滴；在成核阶段由于加引发剂、加热、键引发，溶液中增溶胶束形成乳胶粒子；在乳胶粒子长大阶段，由单体珠滴向初级乳胶粒子扩散、聚合形成胶粒子；在聚合反应完成阶段，单体珠滴消失、单体消失，聚合结束。

3.实验操作。学生按照教师提供的实验材料认真进行预习，明确实验目的和实验原理，熟悉基本的实验步骤，老师在旁指导，共同探讨，使学生产生浓烈的求知欲。教师演示后，每个实验学生都要自己动手进行操作，整个实验过程中，老师以鼓励为主，并不过多参与，实验结束后老师对各个小组的每个学生进行点评。这样做学生能保持对实验的兴趣，也能从失败的经历中总结自己的不足，从而提高实验能力。

4.实验总结。在每次实验结束后，各小组同学总结实验过程中出现的问题，分析其原因，讨论解决方案或者改进措施，并多组同学进行讨论，分享自己成功的经验，虚心请教自己的不足，向其他同学学习。老师分析解答实验中学生无法解答的问题，根据学生实验结果和态度给出点评。

二、开设综合设计性实验的意义与收获

综合设计性实验是将基础理论知识与多种实验技能和方法进行归纳、分析并相互渗透的一种有效的实验形式。开设综合性和设计性实验的主要目的就是开阔学生的思路和激发他们进行实验的兴趣，引导和造就学生的探索和创新意识，培养实验技巧和技能，使学生对化学实验产生浓厚的兴趣。

1.重拾了学生对实验课程的兴趣。在综合设计性实验中，不但产物是与生活息息相关的香料、固体胶、油漆等，实验过程中出现的问题也是小组观察讨论，每个人都参与其中，抒发自己的见解。使每个学生都充分发挥了自己的作用和能力，从而重拾了学习兴趣。

2.提高了应用知识的能力。综合设计性实验加强了理论教学与实践的联系，通过实验将理论知识与应用过程结合起来。在这类实验中，以高分子聚合实验为主，结合精细化工上学习的知识（如，表面活性剂表面张力及CMC的测定）和少量分析实验的知识（如，以SDS为原料，配制不同浓度的溶液），综合运用了大学学习的知识。

3.培养了创新性。综合设计性化学实验改变了过去各基础实验自成体系、相互脱节的状况。在我们具体的实验方案中，由于各个小组选择的不同，必然导致实验方法、实验原料以及实验产品性能的区别。老师将各方法一起对比总结，便可以找出更适合在实验室可行性更高的方法。所以无论在具体操作流程上还是产物性能上，都具备了很大的自主性、开放性和创新性。

4.增强了团结协作的意识。综合设计性实验老师特意让学生分组工作，每一组的同学在实验设计、具体实验过程及实验结束后进行结果分析的过程中，小组中每个成员发表自己的观点和见解，在相互配合的过程中，能将不同观点相结合，充分体现团队合作的精神。

5.培养了学生的抗挫能力。综合设计实验对于学生来说，涉及知识点多、实验操作复杂，由于知识、经验不足，难免会遇到问题。因此实验失败，得不到理想中的产品的现象时有发生。在实验过程中我们鼓励学生积极思考出现问题的原因，大胆尝试用不同的方法来解决问题，并希望参与具有挑战性的实验工作，常常试验多次才制备出所需的产物。遇到挫折后同学们没有退缩，反而“越挫越勇”，培养了学生坚强、乐观上进的学习态度，大大提高其抗挫能力。

实践证明，这种“双主”型综合性设计实验，通过精心的实验项目挑选、更加注意综合实验教学内容、涵盖学科知识的交叉性，在培养学生综合能力方面起着积极的作用，学生从被动学习变为主动学习，从而发挥其潜能、提高综合运用知识的能力、培养其创新性和团队合作意识。通过实验教学改革的进一步深入，必将在提高实验教学质量、形成学生的创新思维、加深学生的理论联系实践等方面发挥越来越大的作用。

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基金项目：湖北省教育厅教研项目（A201006）；湖北大学教研项目（I201115）

通讯作者：何培新（1957-），男，湖北孝感人，教授，主要从事应用化学教学与研究。