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淺談應用化學專業方向的實驗的新模式設計與實踐論文
化學實驗教學環節是培養學生動手能力、解決實際問題能力及知識綜合運用能力的重要途徑，化學實驗及其相關的科學訓練在教學中起到了相當重要的作用，具有不可替代性。應用化學專業實驗是應用化學專業學生學習的主要實踐環節，在整個專業教學環節中占有特殊的地位。它不僅可以加深學生對所學化學理論基礎知識的理解，更重要的是可以培養學生運用相關知識和技能來解決科研、生產問題的能力，特別是新產品研發和解決實際問題的能力，增強學生的創新意識和創新能力。因此設計和構建合理的應用化學專業實驗教學體系對于培養優秀的應用化學專業人才具有重要的意義。本文介紹了近期我校化學專業(應用化學方向)實驗教學改革的設計和教學實踐情況。
一、化學專業實驗以往開設情況
中國海洋大學化學專業為第六批國家級特色專業建設點，也是山東省特色專業，包含應用化學和海洋化學兩個方向。專業實驗除體現各專業特點外，還體現海洋特色，如海洋化學方向的專業實驗包括海水分析化學和化學海洋學實驗兩門課，課程教學體系完善，特色顯著，已經出版了相應的教材，為國內其他高校相關專業實驗的開設提供了重要借鑒。相對于海洋化學方向，應用化學方向專業實驗課程的建設起步較晚，在我校上一輪修訂的本科人才培養方案中才第一次設課列入教學計劃(從2006級本科生開始執行)，課程計劃68學時，在大學四年級第一學期開設。所以從2008年開始，我們利用教學實踐周(現在已固定成為夏季學期)為即將升入四年級的應化專業方向的學生開設應用化學專業實驗，每名學生利用三周時間獨立完成一個實驗項目，實驗題目來自指導教師的科研成果，實驗實行單人單題，每名教師最多指導5名學生。實驗過程包括文獻查閱、方案設計、實驗、數據總結和報告撰寫等環節。經過三年的教學實踐，該課程開設的實驗題目有200余項，取得了較好的效果，也很好地實現了科研對教學的反哺作用，這種方式的專業實驗訓練為學生畢業論文的研究打下了良好的基礎。
二、應用化學專業實驗改革的必要性與總體目標
以往的教學模式取得了不錯的效果，但也存在一些需要進一步完善的地方：教學內容上，雖然“創新”得到了很好的體現，實驗題目直接來自科研一線，但在“厚基礎”方面尚需加強，實驗技能要求跳躍幅度較大。而作為專業實驗，更好地實現和基礎實驗的銜接是十分必要的。在實施方法上，存在著題目難度不均衡，學生受訓程度不一致，學生接觸專業領域面較窄的問題，專業實驗課程最好不要使學生僅僅局限在一個方面，而要使學生多了解本專業方向的研究方法和手段。同時也存在儀器藥品消耗巨大、資源共享不充分、成績評判標準難統一、特色方面還需進一步凝練、課時較少等問題。在2011年中國海洋大學新一輪本科人才培養方案修訂過程中，我院對應用化學專業實驗進行了調整：課時增加到80學時，擬在春季和秋季兩學期開設，從2011級學生開始執行新的人才培養方案。為了較好地實施新的人才培養方案，我們需要對應化專業實驗課程的教學內容和教學方法做更深入的研究和探討。
我們擬構建內容豐富、特色顯著、難易適當的多層次實驗教學新體系，設計合理的課程教學內容和教學模式，使應用化學專業實驗起到全面培養學生的基本技能、專業技術、科學研究和創新意識的作用。實驗內容設計結合特色專業的建設，充分體現了我校化學應用領域的研究優勢，如海水直接利用、海洋腐蝕與防護和海洋化學資源利用等，實現了應用化學專業人才的特色培養。
三、應用化學專業實驗的教學實踐
(一)多渠道確定實驗內容
課程內容的完善是教學改革的重點，我們采取了多種方式征集(收集)實驗項目。首要的項目來源就是過去三年開設的應用化學專業實驗所積累的200余個實驗課題，我們對已有實驗項目進行整合篩選，根據新的教學要求，精選組合形成合適的實驗項目。同時我們有目的地向全院教師征集項目，組織他們編寫突出海洋特色的新實驗項目，實驗項目設計的“靈感”來自教師發表的科技論文;指導實驗的教師都具有博士學位，研究涉及應用化學的多個領域，具有豐富的科研經驗。在科研中，他們總結文獻的研究方法，根據本課程實驗內容的總體設想，篩選改編，豐富教學內容。國內很多兄弟院校在應用化學實驗教學方面已有較好的積累，我們通過文獻查閱和調研，詳細了解目前應用化學專業實驗改革的趨勢和進展，研究其他高校開設實驗的基本方法和內容，借鑒其好的經驗和項目。
(二)“A”字形開設模式
專業實驗區別于基礎實驗的一個方面就是強調學生科學實踐能力和素質的全面培養，我們設計了“A”字形開設模式，在有限的教學課時內，更好地訓練了學生資料查閱、方案設計、獨立思考的能力。即實驗采取“窄進寬出”的方式：學生開始進入實驗室，在老師的指導下完成規定的實驗，總結和分析數據并完成實驗報告。在此基礎上，學生要查閱文獻，設計與實驗相關但又不一樣的“新”實驗。學生除提交實驗報告外，還需提交規定題目的實驗設計方案，方案需包含實驗原理、儀器藥品、實驗過程等。如在完成“銅(Ⅱ)氨基酸螯合物的合成及其與DNA的作用”實驗后，學生需要完成“微量元素氨基酸混配螯合物的合成及表征”實驗的設計;在完成“十二烷基硫酸鈉的綜合實驗”后，要完成“一種非離子型表面活性劑的制備及其性能測試“的實驗方案設計。這種模式可以使學生很好地理解和消化實驗內容。成績評定中該設計部分占實驗成績的20%。
實驗分小組開設，每組2～4人，遠少于四大化學基礎實驗中每組人數，這便于老師指導。實驗中很多的動手機會留給學生，所有的試劑配制和儀器準備都由學生自己獨立完成。當為學生提供可以自己動手的機會時，學生的表現遠遠超出教師預期，可謂“有驚有喜”。“驚”的是有時很簡單的操作學生都會表現得很生疏，“喜”的是多數學生表現出了極大的求知欲和對實驗課極高的學習興趣。
(三)全方位體現“綜合”
應用化學專業實驗大多涉及制備、性質表征及性能評價。開設實驗過程中，我們充分利用了化學基礎實驗教學示范中心和學院儀器共享平臺，讓學生有機會接觸較大型表征儀器，親手操作，獲得性質和表征數據，學習數據分析方法，實現了真正意義上的“綜合”。有些實驗項目注重基礎實驗與專業實驗的聯系，如2012年夏季學期開設的“從紅辣椒中提取紅色素”實驗，不僅讓學生了解了利用現代分離技術分離活性有機化合物的過程和基本操作，鞏固和提高了實驗技能，還彌補了由于受課時限制基礎實驗無法開展實驗技能訓練的遺憾。“利用活性炭吸附提取鹵水中的碘”的實驗，提煉于教師科研成果，該實驗不僅可以讓學生了解鹵水概念、吸附原理及吸附容量的影響因素等，實驗本身還具有很強的延展性，學生可以根據各自的興趣，選擇不同切入點完成實驗，這對于理解化學基礎知識的綜合應用是十分有利的。
四、結語
應用化學專業實驗是化學專業學生學習中不可或缺的重要課程，是學生了解專業特點和科研方向的重要窗口。應用化學專業實驗課程內容的設置及其教學模式是影響應用化學專業創新人才培養的主要因素。設計好的實驗內容，提高學生的學習興趣，充分利用有限的學時，全面培養學生能力應是我們一線教師追求的最終目標。
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