开设分析化学设计性实验的探索与实践

摘 要： 作者根据在开设化学“设计性”实验过程中的问题，提出了一系列改革措施，从实验教材改革、实验教学方法改善、学生创新学分和指导教师工作量的核定等方面进行探讨，对学生的综合能力和创新能力的培养起到良好效果。

关键词： 分析化学 “设计性实验” 探索与实践 创新能力

培养高素质的具有创新能力的人才是当今高等教育改革的主题，实验教学是培养合格人才的基本环节，在学生能力培养和综合素质提高方面有其独特作用。通过实验教学，可以培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力、正确的思维方法及严谨的科学态度和工作作风等，在培养“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的创造性人才方面具有重要意义[1，2]。分析化学实验是一门应用性、实践性很强的学科，它对于学生获取新知识、实现知识和能力的转化、理论与实践的结合起着举足轻重的作用[3]。

在分析化学实验教学中，“验证性”实验对培养学生熟练地掌握基本实验技能、加深对基本理论的理解是非常重要的，但对于培养学生独立思考和解决实际问题的能力是远远不够的。“设计性”实验对调动学生学习积极性、培养学生的动手能力、创新能力及综合运用知识能力具有重要作用，将引导学生由知识学习向科学研究初步改变[4]。因而，我系对分析化学实验教学进行了积极的改革和探索，将“设计性”实验引入实验教学中，我对近几年在分析化学“设计性”实验教学中存在的问题进行了剖析，并提出相应对策。

一、开设分析化学“设计性”实验教学中存在的问题

1.从教学计划实施方面来说，由于对某一个实验，不同学生设计出的实验方案和实验过程不尽相同，因而实验完成时间具有很大的不确定性。这样就给制订和实施实验教学计划带来很大困难。

2.从经费方面来说，由于学生要对实验器材和药品做出选择，可能一个实验所需器材和药品无论是种类和数量都很多，而实验室经费是有限的，难以满足这些实验所需的药品和仪器；同时，设计性实验很多因素的不确定性也在很大程度上增加了实验教师和实验工作人员的工作量。

3.从时间和实验室安排上来说，实验周期性延长，实验场地紧缺。设计性实验包括两大阶段，即实验设计阶段和实验操作阶段。在进行设计性实验期间，学生查阅资料和制订方案都安排在课外。在实验室完成课题的时间，根据班级多少不等，再加上实验场地紧缺，至少都在2周以上。

二、改革分析化学“设计性”实验教学，增强教学效果

1.实验教材的改革。我们实验室于2011年自行编写了《无机化学与分析化学实验》教材，这本教材在原教材的基础上增设了综合、设计性实验，例如“纳米BaTiO3的制备与表征”、“纳米TiO2的低温制备、表征及光催化活性检测”、“工业废水BOD的测试”、“蛋壳中钙、镁含量的测定”等，这些实验使学生既能了解当代科技发展的新材料的制备方法及表征手段，又能掌握生活、工业中一些物质的分析手段，从而大大提高学生的积极性、动手能力及创新能力。解决了教学计划难以制订和实施的困难。

2.实验教学方法的改善。在开设的设计性实验中，指导老师分组给定或学生选定题目，并讲述该题目的相关知识背景，让学生自行设计实验步骤、数据处理和分析。使学生分析问题、解决问题的能力得以提高，减少学生在实验过程中所需药品和仪器的种类，这样就节省了实验经费，为设计性实验顺利、成功地开展提供了保证。

3.学生创新学分和指导教师工作量的核定。在完成设计性实验的过程中，学生需花费大量时间查阅资料，制订方案。我们根据学生在整个实验过程中的表现给2～3个创新学分，这样更能激发学生的创造性和深入研究的探索精神。指导教师在设计性实验题目的布置、对学生制订方案讨论、实验过程中的必要指导和对学生实验结果的评价等方面，需要付出相当的精力，而实验室工作人员仪器与药品的准备工作也随学生自拟课题的增加，较普通实验的难度更大更多。鉴于上述考虑，应参考原工作量核算中的一些规定和相等工作量计算方法，适当增加一些权重，比如权重取1.5或2，这样有利于调动实验教师和实验室管理人员的工作积极性。

三、结语

在近几年分析化学“设计性”实验教学的改革中，“设计性”实验内容能够充分反映学科前沿成果，并不断更新，不断改进实验方法，不断完善实验成绩考核方法，这样学生不仅能掌握分析方法和基本操作技能，而且实践基础能力也得以提高，综合能力和创新能力也得到加强，从而为社会培养出更多、更好的创新型人才。

参考文献：

[1]李克华.有机化学设计性实验教学内容的选择与实施[J].科技视界，2011，（22）：32-33.

[2]薛蒙伟，施梅，陈新，周宏，李丽.有机化学实验教学中学生创新能力的培养[J].化工时刊，2011，25（12）：62-64.

[3]许晶，徐宝荣，徐雅琴.考核性设计实验在分析化学实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2007，26（11）：95-97.

[4]刘玲，韦寿莲.浅议分析化学教学中的“设计性”实验[J].实验室研究与探索，2006，25（1）：85-86.

基金项目：中北大学教学改革与研究项目。