科研项目与大学化学实验相结合探索

科研项目与大学化学实验相结合探索

摘要:探讨了利用教师的科研项目对大学化学实验教学内容和教学方法进行改革,激发学生对化学实验课程的兴趣,训练学生将所学理论知识用于解决科学问题或工程问题的能力,同时提高学生的创新意识和创新能力,为大学化学实验教学改革提供一个发展方向。

关键词:化学实验;科研项目;教学改革;创新能力

化学是基于实验的一门自然科学,因此,各类化学实验课程在整个大学化学教学体系中举足轻重。一般说来,化学实验课程至少包括无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验和分析化学实验等。实验课程是基于化学原理,借助于一系列的实验技术、手段和仪器设备来使学生对理论知识进行进一步理解和巩固,同时提高学生的动手能力和实践能力[1,2]。近年来,创新意识和创新能力越来越被社会所重视,具有创新能力的学生也能在将来的职业生涯中获得更好的发展。传统的大学化学实验只是对学生的实验技能和动手能力进行系统化的训练,在创新能力的培养上效果甚微。因此,高校也急需与时俱进,对化学实验课程进行改革,以培养具有一定创新意识和创新能力的新型人才[3]。高校教师一般会在自己的研究领域内选题申报一些科研项目,这些科研项目相对于大学化学实验来说都具有前瞻性的探索研究,要求项目参与人员不但具备扎实的理论基础和熟练的实验技能,更要具备分析问题、解决问题以及在现有的研究基础上进行创新的能力。因此,将高校教师的科研项目融入大学化学实验教学是大学化学实验教学改革的一个发展方向。

1将科研思路融入大学化学实验的教学模式

1.1传统的大学化学实验教学思路

传统的大学化学实验教学一般是遵循一套固定的模式,即教师指定实验目的、实验试剂和仪器,实验流程、预期实验结果及注意事项等。学生被分成若干个小组,每个小组按照老师的既定要求和程序进行化学实验。学生们在这种教学模式下很少会去思考为什么要如此设计实验,再加之传统实验教学模式下的课程进度紧凑,实验内容较多,学生大多抱着完成任务的心态做实验,无暇对实验设计方案及实验中出现的各种现象进行深入思考。因此,这种模式仅仅对学生的动手能力进行了训练,使学生通过成熟的实验方案观察到了设计好的化学实验结果而已。其难以锻炼学生利用所学知识发现问题、分析问题和解决问题的能力,也难以培养学生的创新能力。

1.2与科研项目相结合的新型实验教学思路

科研项目是较为复杂的系统工程,一般包括研究背景和立项依据、研究内容和研究目标、研究方案和可行性分析、已有的研究基础等几大部分,而每个部分又能进一步细分。科研项目的研究内容一般是科学上或工程上亟待解决的问题,需要通过长期的实验、数据分析、理论计算等过程来探索和解决,对项目主持人和参与人的分析问题和解决问题的能力以及创新能力有一定的要求。如果将科研项目的研究内容进行细分,将一些简单的科学问题向学生介绍并交与学生思考,同时引导学生就解决或验证这些科学问题自行设计实验方案并自行选定实验试剂和仪器,与教师共同完成对未知科学问题的实验探索,并从中发现新的问题。这种模式不要求学生都能千篇一律地达到某一实验结果,主要在于培养学生分析问题和解决问题的能力,也能使教师掌握每个学生在解决问题过程中的特长以及对基础知识的掌握程度。

2将科研内容融入大学化学实验的教学模式

2.1传统的大学化学实验教学内容

传统大学化学实验课程的内容一般比较固定,都是从实验教材或者基础理论课里面选取的实验内容,其主要目的在于使学生熟悉一般的实验操作规范及常用仪器设备的使用方法。这种教学内容比较固定,实验过程中将会出现的现象和实验结果也是非常明确的。学生在上这种传统化学实验课时,基本上只能按部就班地、机械式地重复实验教材中的操作,对学科的新发展、新知识没有任何的吸收,自然也难以产生新的思想和观点。

2.2与科研项目相结合的新型实验教学内容

科学都是在不断地探索中产生新的成果和新的知识[4,5]。因此,大学教师自身就应当积极关注学科发展,不断吸收最新的科研成果,扩充自己的知识储备,同时积极申报科研项目,探索学科发展的最前沿。这样一来,教师本身就能积累一些创新性的想法和思维。如果将教师科研项目中的一部分融入到实验教学中,并于学生一起设计实验方案、开展实验、分析实验过程中的现象和实验结果,就有可能获得一些探索性的成果,在此过程中也能锻炼学生的创新意识。例如,我们在做电化学综合实验的时候,可以把教师或研究生合成的新型电池材料带到本科生的实验课堂中,讲解目前新型电池材料的特点和发展趋势,并让本科生用这种新型电池材料组装成电池,自己选定电化学测试方案对新材料进行表征,最后对这种新型材料进行评价,提出优缺点等。这种教学模式更有利于激发学生的科研兴趣,让学生在做实验的过程中主动思考。同时,这种教学模式也能促进教师与学生之间互动,使教师在教学的过程中也能积极思考,与学生一起完成实验数据的分析和整理,这既能有利于教师科研项目的进展,又能促进教师自身能力的提高。

3将科研资源与大学化学实验教学共享

教师的科研项目一般会用到一些较为复杂的仪器设备或特制的装置,而大学化学实验教学一般只配备一些常用的仪器设备。在正常的实验课程中,可以设置一些用常规仪器就能完成的实验项目,如果在此过程中有学生提出更新的想法,想进一步借用教师自用的科研设备探索或者证实新想法,就可以鼓励学生大胆地进行尝试,同时将教师自用的科研设备向学生开放共享。这种改革可以弥补目前大学化学实验教学在硬件上的不足,也能鼓励学生更早的接触科研环境,使教师及早发现一些科研天赋好的学生。

4鼓励学生将化学实验拓展为大学生创新项目

在大学化学实验教学过程中,可能会出现一些基础扎实、动手能力强、勤于思考、有创新意识的学生。如果只是按照传统的模式进行实验教学,有可能难以发现这类学生;如果将科研项目融入到实验教学中,同时鼓励学生在课后对实验中所发现的问题继续思考,则有可能充分发掘这类学生的潜力,并及早将他们培养成具有科研素养的人才。在此过程中,可以鼓励所有学生积极申报大学生创新项目,借助大学生创新项目这一平台,全方位的锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。同时,借助大学生创新项目的经费支持,可以让学生对实验课程中所发现的问题进一步的进行前瞻性探索,锻炼学生的创新思维和创新能力。

5结语

为了培养新一代创新型人才,我们首先应当锻炼学生的创新意识和创新能力。而实验教学环节在创新意识和创新能力的培养上举足轻重,同时也是高校“产、学、研三位一体”式发展的重要依托。通过对大学化学实验教学的改革和探索,能够更有效的发挥实验教学的作用,培养社会需要的应用型人才和创新型人才,同时也对学生在毕业后的职业或深造生涯中的个人发展起到积极的作用。

参考文献:

[1]李向清,康诗钊,穆劲.大学无机化学实验教学改革探讨[J].化工高等教育,2011(5):24-26.

[2]李浩,张喜斌,金真,等.地方院校物理化学实验教学改革探讨[J].实验室研究与探索,2011,30(10):114-115.

[3]朱湘萍,熊文元,包本刚.用科研项目推进大学物理实验教学改革的研究与探索[J].大学物理实验,2011,24(3):110-113.

[4]臧双全,王建设,韦永丽,等.大学无机化学教学改革的探索与实践[J].大学化学,2012,27(5):33-35.

[5]郭婷,孟涛,方伊,等.“理论、实践与科研三位一体”物理化学实验教学改革[J].实验室研究与探索,2015,34(5):138-140.

[6]孙健,陆国栋.高校实验教学队伍建设的思考与探索[J].实验室研究与探索,2008,27(10):92-95.

作者:黄斌 姚金环 杨建文 李延伟 温玉清 陆振欢 单位:桂林理工大学