开展研究性学习与实践、提升学生创新能力的探索

[摘 要]研究性学习与实践、提升学生创新能力，可以以综合化学实验选修课为平台，探索培养学生的自主学习能力，提高学生学习的积极性。从本科生大学二、三年级开始，组成科研小组，从事初步的科研活动，由指导教师给出课题方向，或由学生自行拟定与化学科学和工程技术密切相关的研究课题，通过多种形式的研讨，提出问题的解决方案，并进行可能的实验研究。学生在科研小组拟定的研究课题，经导师同意可作为毕业论文的研究方向。

[关键词]综合化学实验 研究性学习 自主学习能力 创新能力培养

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）08-0029-03

化学实验教学是一门实用性较强的基础学科，是高校化学教学的重要的组成部分，在人才培养中起着十分重要的作用。21世纪以来，我国教学教育思想发生了重大变革，推行素质教育，树立了人才质量意识。《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》也明确提出要强化实践育人环节，提升实验教学水平。

化学实验教学有两个作用：1.验证化学基本理论，让学生掌握化学实验技能；2.培养学生具有良好的分析问题、解决问题的能力和较高的专业素养。从未来的需求看，培养高校学生具有一定的实践能力，一定的创新意识和探究精神是高等学校的人才培养目标。因此，在实验教学中怎样激发学生的学习兴趣、培养学生的自主学习能力已经成为高校化学实验教改的主要方向。基于以上原因，我们在基础化学实验的教学实践中激发学生的学习兴趣，提高自主学习能力方面进行了一些尝试和探索。

一、教学改革的基本思路

众所周知，理论和知识的源泉是科学实验。从人才培养的角度来看，实验是理论联系实际，全面锻炼学生不可缺少的环节。因此，实验教学改革是课程体系改革的重要组成部分。目前我校的化学实验课程教学，是将无机分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验在1个不同的学期分别开课。学生在化学实验室中没有机会将上述各门实验知识和技能综合起来进行化学实验的应用，而这对学生来说是一大缺憾。综合化学实验课（选修）的目标是：通过实验验证和加深学生对所学化学知识的理解和认识并能加以应用，提高学生的自主学习能力，培养学生具有较强的独立工作能力和良好的专业素质，重视培养学生实际操作能力，为他们将来继续学习和从事相关研究打下坚实基础。为达到这一目标，改革的基本思路如下。

1.要围绕应用型人才培养目标，突出教学内容的应用性，即职业技能与实践创新能力。在教学内容的选择上，既要强调理论知识的基础性，又要重视理论知识与社会经济生活领域的联系，加大实验教学内容的实践性、生产性和生活性等方面的知识和技能，在教学内容层面培养学生知识应用的意识和能力。

2.转变以“学科专业知识”为中心以及强知识、弱技能的教学模式，把“知识”传授和运用知识的“技能”培养结合起来。在实验课教学的组织、实验内容的筛选上要尽可能的体现轻工院校特色和专业培养目标的要求。

3.正确处理经典与现代的关系。经典实验在实验课教学中是必不可少的，它在培养学生实验动手能力、正确掌握基本操作方面起着重要的作用，但它在教学中若忽略了新技术、新方法的应用，不利于学生了解和跟上时代的发展，也难以让学生树立超前意识。因此，在选择重要的、有代表性的经典实验的同时，还必须注意适当引入一些近代实验方法和新技术，如旋转蒸发、微波合成等。

4.正确处理精简教学内容与拓宽知识面的关系。解决实验学时减少与拓宽知识面这一矛盾是教学改革的重要方面。这要求教师精选教学内容，在有限的学时内，让学生接触更多的反应类型和基本操作。

5.强化综合性系列实验和设计性实验，将我校教师的科研成果固化成为教学内容；提高学生独立实验的能力，提高理论与应用结合的能力。

6.培养学生将学习过的无机及分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验等知识和技能综合运用于化学实验中能力，提高学生的综合实验技能。

二、综合化学实验（选修）课程体系设置方案

综合化学实验（选修）课程体系设置方案的核心是根据专业特点，实行多层次课程内容，强化综合性系列实验和设计性实验。要求学生完成从查阅文献、设计合成、制备路线到撰写小论文的全过程。其基本框架如下：

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第一层次：根据给定的实验题目，查阅与实验内容相关的文献资料，写一篇综述。要求反映该实验题目所涉及的领域的最新进展，并根据实验题目按照毕业论文要求写一篇开题报告。

第二层次：根据开题报告或者实验计划制备目标化合物，并对化合物进行分离提纯处理。针对不同的化合物，结合我校的具体情况予以表征。多数实验需要进一步进行应用方面的探索。教学内容：综合操作训练约占30%；制备实验约占15%；综合性、设计性系列实验约占55%。

第三层次：对于学习兴趣浓厚的学生，可以利用开放实验室的有利条件进一步学习、探索相关领域的课题。

三、实践小结

我们在综合化学实验（选修）中，选择了五个系列实验进行教学实践。经2010级、2011级两届纺织、印包专业教改班，2012级、2013级生院、纺材和轻化学院部分学生的教学实践，取得了较好的效果。在实践教学过程中，我们主张“能力教育”，推行“在行动的学习”，对传统的以传授文化知识和培养智力为主的教育理念提出了挑战。[1]“能力教育”倡导让学生独立承担学习和能力培养的责任，开展自主性、探索式学习，培养适应环境和从事实际工作的综合能力。[2]在教学实践中，我们在重点讲授实验的最基本、最核心的内容后，给学生留出足够的空间，鼓励学生“从做中学”、“边做边学”，即在做实验的过程中学习，通过“做”达到“学”的目的。充分发挥、提高学生的学习积极性和创造性，也就是说，指导教师在实验过程中是“导”师而不是“教”师，其主要扮演引导者与管理者的角色。[3]实验前指导教师的讲解以重点、难点和注意事项为主，几乎不涉及实验细节。学生需要认真准备，查阅资料，先写一篇与该实验内容有关的综述，再写该实验的实验方案。在实验教学过程中，指导教师主要是启发、引导学生，以辅导为主；学生是实验的主体，面对实验中的问题，学生们或独立思考，或相互讨论，通过观察、分析，提出解决方案，再与指导教师进行探讨，直至解决问题。实验结束后，教师再引导学生去思考实验中的问题。实验提高了学生的学习兴趣，使学生能真正投入到实验学习中。在这个过程中，学生的实验能力、综合能力、创新能力和专业素质在实验过程中得到培养、提高。当然，这种教学模式下对教师提出了更高的要求，其不仅要求教师要有较广的知识面，而且还要教师具有很强的科学实践能力。综合化学实验（选修）帮助我们建立了一种新型的实验模式，这是一种突出能力培养，融知识、能力、素质培养于一体的新型的教学模式。它保持一种求实、宽松的学习氛围，这样的气氛有利于提高学生学习的积极性和自觉性，更利于提高学生的学习兴趣，培养学生的工程意识和创新能力。这种实验教学模式打破了学生以往做实验“照葫芦画瓢”的模式，形成了一种勤于思考，努力探索未知的积极向上的新局面。其主要表现在以下几方面。

1.学生做实验的认真态度有了一个极大的转变，从查阅资料，提交和本实验题目相关的综述材料及实验的设计方案到每一具体的操作都非常仔细、认真。

2.过去在实验时，学生不愿动脑筋，即使教师在指导实验时不断提出问题让学生思考、回答，学生也是无动于衷。然而，在综合化学实验阶段，学生却能仔细观察实验现象，积极思考，主动提出问题；积极面对、解决实验中出现的问题。

许多学生反映说：“综合化学实验的开设，对我们确实有一定的压力，生怕一步没做好而前功尽弃；但同时也是一个动力，能够促使我们认真预习，规范实验操作，仔细观察实验现象，一步一步地达到胜利的彼岸”；“一个大型实验，没有一个优秀的团队是无法完成的，只有合理分工且每个人都能认真完成自己的部分，最后将实验数据进行汇总，才能够得到理想的实验结果。通过进行本次实验，使得我们在本科阶段便接触到了研究性试验，对我们以后的工作、学习具有很强的指导意义。综合化学实验的顺利完成，坚定了我们做好后面综合化学实验的信心。”

以综合化学实验（选修）为契机，探索实践从本科生大学二、三年级开始从事初步的科研工作。我们方案是将本科生分成若干科研小组（3～4人为一组），进入教师的课题组。科研小组将由指导教师给出课题方向，或由学生自行拟定与化学科学和工程技术密切相关的研究课题（大学生创新创业项目），经小组讨论，文献查阅和与课题组研究生的研讨等环节，提出解决方案，并进行可能的实验研究。学生的研究课题，经导师同意也可作为毕业论文的研究方向。按此方案，每一科研小组从题目的拟定，到文献查阅，讨论确定研究方案，直至实施完成，可持续四个学期左右，基本能够保证一个完整的研究过程。2012级、2013级同学正在按此方案在执行。

许多选修本门课程的同学主动找到教研室教师，要求教师指导他们参加大学生创新训练。环境工程2010级学生卢阳，在课程结束后，在于长顺教师的指导下，参加大连工业大学首届“绿意杯”大学生科技创新大赛，参赛项目“离子液体改性无机材料制备橡胶导热助剂”荣获一等奖；其后又参加大学生创新创业训练省级项目“纳米金催化蓖麻油环氧化反应的研究”。自大学二年级开始，该生一直在实验室参加教师的科研活动，2014年秋，该生以较强的综合能力被保送至上海同济大学攻读硕士学位。2012级的李承鹏、康瑶，2013级的赵婷婷、吴海祥、何叶、何琳琳等同学也都分别在张锋、于长顺、肖作毅等教师的指导下参加大学生创新训练，轻化专业2013级的郭仲同学与艺术学院艺术设计系的研究生魏中秋同学共同创作的作品《封存》在中国・大连国际艺术・时尚与科技论坛中入围。

我们认为，综合化学实验选修课和实验室的开放平台，仅仅是一个培养学生的学习兴趣和自主学习能力的场所，它的科技含量也不是很高。它所关注的，是如何更好地培养学生发现问题、解决问题的能力及运用实验技能的能力。[4]

[ 参 考 文 献 ]

[1] 刘宝臣，赵艳林，黄英娣.高校实验室发挥综合功效的思考[J].理工高教研究，2007（6）：133-134.

[2] 魏伟，魏岚婕.加强实验教学示范中心建设，培养创新型人才[J].实验室研究与探索，2008（8）：69-71.

[3] 黄括.改革物理实验教学，培养学生创新能力[J].辽宁科技学院学报，2007（2）：73-74.

[4] 卫艳新.在化学教学中对创新能力的培养探讨[J].合肥师范学院学报，2009（6）：87-89.