李水清　(長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

綜合院校農(nóng)科專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

李水清(長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

[摘要]分析了長江大學(xué)傳統(tǒng)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中存在地問題,有針對性的提出了相應(yīng)的改革對策。實(shí)踐證明,該基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系能鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]基礎(chǔ)化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;創(chuàng)新能力

化學(xué)是實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，化學(xué)中很多新領(lǐng)域的發(fā)展源于實(shí)驗(yàn)過程中新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與捕捉，現(xiàn)有的化學(xué)理論與規(guī)律大部分也都是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來的[1,2]?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是涉農(nóng)專業(yè)的一門重要學(xué)科基礎(chǔ)課程，包括無機(jī)及分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010~2020年)》指出，高校應(yīng)全面提升教育教學(xué)質(zhì)量，在教學(xué)中著力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力[3,4]?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是農(nóng)科類實(shí)踐課程重要的一部分，其在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力，提升學(xué)生的實(shí)踐技能，培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)方面有著重要且不可替代的作用[5,6]。

長江大學(xué)是由原江漢石油學(xué)院、湖北農(nóng)學(xué)院、荊州師范學(xué)院、湖北省衛(wèi)生職工醫(yī)學(xué)院合并組建而成的學(xué)科門類齊全的綜合性大學(xué)，為湖北省重點(diǎn)建設(shè)的骨干高校，建有湖北省基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。該中心具有較好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，承擔(dān)化學(xué)化工、環(huán)境、石油、地質(zhì)、地球化學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、植物保護(hù)、動(dòng)物科學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、園藝等專業(yè)的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。為充分利用基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的資源，提高涉農(nóng)專業(yè)的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平，近年來對農(nóng)科專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了一系列改革和實(shí)踐，并取得了良好的效果。

1傳統(tǒng)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中存在的問題

1.1　實(shí)驗(yàn)課授課時(shí)間安排不合理，且與理論課脫節(jié)

通過對長江大學(xué)所有涉農(nóng)專業(yè)的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)授課時(shí)間和內(nèi)容進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主要存在以下2個(gè)方面的問題。一是授課時(shí)間不合理。如第3學(xué)期學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)理論課程，第4學(xué)期學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生經(jīng)過一個(gè)寒假，很多理論知識都已遺忘，對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中所涉及的化學(xué)反應(yīng)原理理解起來顯得力不從心，從而不可避免地出現(xiàn)簡單重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作、達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的和效果、更談不上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的局面；二是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與理論課教學(xué)內(nèi)容不同步。如物理化學(xué)理論課與實(shí)驗(yàn)課同學(xué)期進(jìn)行，但理論課上還沒講到的內(nèi)容卻要求學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理不理解，只是機(jī)械重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作，對數(shù)據(jù)的處理一知半解，最終不能從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中歸納總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

1.2　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、單一，實(shí)驗(yàn)結(jié)果評價(jià)手段簡單

在無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過于簡單，很多學(xué)生在高中階段就學(xué)習(xí)過，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如電光分析天平的稱量練習(xí)，學(xué)生在高中階段就接觸過，且現(xiàn)在的稱量手段已迅速發(fā)展，化學(xué)實(shí)驗(yàn)中已普遍采用電子天平，仍將電光分析天平的稱量練習(xí)作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，顯然與學(xué)科的發(fā)展不同步。

在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏多,綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)較少，各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對獨(dú)立，前后實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無任何關(guān)聯(lián)，不能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的連貫性、綜合性,涉及當(dāng)今化學(xué)學(xué)科最新成果和發(fā)展趨勢的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容就更少，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)沒有壓力，敷衍了事，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。如果將不同的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)起來，此次實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是下一次實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物，此次實(shí)驗(yàn)不成功直接影響下次實(shí)驗(yàn)，因而會使學(xué)生產(chǎn)生壓力，從而更認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。另外，授課教師對學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評定僅停留在表象，如對有機(jī)合成產(chǎn)物的鑒定僅僅是對產(chǎn)物進(jìn)行看、聞，若能選取部分樣品通過紅外光譜或元素分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，這樣學(xué)生能直觀地感受到自己的實(shí)驗(yàn)成果。

1.3　數(shù)據(jù)處理軟件應(yīng)用課程缺乏

部分無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)多，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)處理繁瑣，如磷的比色分析、燃燒熱的測定、粘度法測定高聚物的相對分子量、凝固點(diǎn)降低法測相對分子量等，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后需要通過電腦軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從而鞏固理論課上所學(xué)的化學(xué)基本原理與基本方法。但很多學(xué)生數(shù)據(jù)處理軟件應(yīng)用能力較差，仍通過坐標(biāo)紙等原始、低端的手段進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效果差。

1.4　實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容滿堂灌，設(shè)備陳舊、落后

部分基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)授課教師授課時(shí)講解過于仔細(xì)，包括實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)方法、反應(yīng)現(xiàn)象、反應(yīng)結(jié)果等，學(xué)生沒有自由發(fā)揮的空間，只是按照老師的示范要求按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這種機(jī)械式模仿的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不能很好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，甚至?xí)鸩糠謱W(xué)有余力的學(xué)生的反感。另外，實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊、落后，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)過程中故障多，儀器數(shù)量不足導(dǎo)致每組實(shí)驗(yàn)學(xué)生人數(shù)偏多，從而減少了學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會，而實(shí)驗(yàn)儀器種類偏少又影響了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇。

2基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革對策

2.1　調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，實(shí)驗(yàn)課與理論課內(nèi)容同步

2013年，長江大學(xué)組織各院系對2014級各專業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行了全面修訂，化工學(xué)院對涉農(nóng)專業(yè)的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)按照無機(jī)及分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)課程的內(nèi)在聯(lián)系將全部實(shí)驗(yàn)整合為3門課程，分別為基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)A(上、下)(96學(xué)時(shí))、基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)B(48學(xué)時(shí))及基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)D(40學(xué)時(shí))?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)A(上)是無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)A(下)是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，各占48學(xué)時(shí)；基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)B既有無機(jī)及分析化學(xué)，也有有機(jī)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)時(shí)各占一半；基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)D是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，只對部分專業(yè)開設(shè)，如食品科學(xué)與工程專業(yè)、資源環(huán)境與利用專業(yè)等。各學(xué)院在修訂教學(xué)計(jì)劃時(shí)可根據(jù)學(xué)校對學(xué)時(shí)、學(xué)分的要求及各專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)要求進(jìn)行課程選擇及授課時(shí)間的選擇。盡量使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論課一致，以解決以往基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容與理論課教學(xué)不同步的問題，這樣有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2　重構(gòu)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

在3門基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中，每門課程在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇上應(yīng)既有基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也有綜合設(shè)計(jì)型和創(chuàng)新研究型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并且將4大基礎(chǔ)化學(xué)的理論知識應(yīng)用到各基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，體現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)綜合性、內(nèi)容交叉性的特點(diǎn)，從而形成了“三層一線”(基礎(chǔ)層、綜合設(shè)計(jì)層及創(chuàng)新研究層，以提高實(shí)驗(yàn)技能為主線)的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)A(上、下)共96學(xué)時(shí)。48學(xué)時(shí)為無機(jī)及分析化學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，共12個(gè)實(shí)驗(yàn)。其中，粗食鹽的提純、電解質(zhì)溶液、分析天平稱量練習(xí)、滴定練習(xí)、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及標(biāo)定、間接碘量法測定銅鹽中的銅含量、雙氧水含量的測定、水的總硬度測定、磷的比色分析為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能，如稱量、過濾、重結(jié)晶、滴定、溶液的配制等；可溶性氯化物中氯含量的測定、硫酸亞鐵銨的制備及分析為綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)；混合酸的電位滴定、混合堿的分析為創(chuàng)新研究型實(shí)驗(yàn)。另外48學(xué)時(shí)為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，有12個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。其中，薄層層析、熔點(diǎn)測定、環(huán)己烯的合成與性質(zhì)、從茶葉中提取咖啡因、1-溴丁烷的制備、煙堿的提取和性質(zhì)、正丁醚的合成為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過這些實(shí)驗(yàn)可掌握混合物的分離與鑒定、蒸餾、分餾、回流、提取、升華、凝華、氣體吸收、水蒸氣蒸餾等技能；乙酰水楊酸的制備(微波法)、鑒定未知有機(jī)化合物為綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)；乙酰苯胺的合成(2種方法即醋酸法和乙酸酐法)、乙酸乙酯的制備、甲基橙的制備為研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)B共48學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一半是無機(jī)及分析化學(xué)，一半是有機(jī)化學(xué)。涉及無機(jī)及分析化學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識介紹及粗食鹽的提純、分析天平稱量練習(xí)、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制及標(biāo)定、混合堿的分析、水的總硬度測定、磷的比色分析；涉及有機(jī)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有熔點(diǎn)測定、薄層層析、1-溴丁烷的制備、煙堿的提取和性質(zhì)、乙酸乙酯的制備、乙酰苯胺的制備。

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)D共40學(xué)時(shí)，10個(gè)實(shí)驗(yàn)。其中，電動(dòng)勢的測定及應(yīng)用、最大氣泡法測溶液的表面張力、溶膠的制備及性質(zhì)、凝固點(diǎn)降低法測相對分子量、液體的飽和蒸汽壓的測定、燃燒熱的測定、溶解熱的測定為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)；蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測定、乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)測定、粘度法測定高聚物的相對分子量為綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

在涉及有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇上，注重操作技術(shù)的前后關(guān)聯(lián)，如在從茶葉中提取咖啡因的實(shí)驗(yàn)中要用到普通蒸餾裝置，在1-溴丁烷的合成實(shí)驗(yàn)中，既要用到普通蒸餾裝置，也要用到氣體吸收裝置，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)技術(shù)漸進(jìn)性、綜合性的特點(diǎn)。另外，對有機(jī)合成的產(chǎn)物，每班選擇3~5組實(shí)驗(yàn)效果較好的產(chǎn)品，將樣品進(jìn)行紅外光譜鑒定，在下次課上對紅外光譜進(jìn)行解析，從而增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，提高學(xué)生成就感，進(jìn)而提升其學(xué)習(xí)興趣。

2.3　加強(qiáng)繪圖軟件、統(tǒng)計(jì)軟件知識的學(xué)習(xí)，提高數(shù)據(jù)處理能力

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理相對簡單，而部分無機(jī)及分析化學(xué)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理相對繁瑣，需要專用電腦軟件，如根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析等?？稍谟?jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)中適當(dāng)增加繪圖軟件、統(tǒng)計(jì)軟件使用方法的學(xué)習(xí)，也可由基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)授課教師在實(shí)驗(yàn)前安排1學(xué)時(shí)對學(xué)生進(jìn)行繪圖軟件、統(tǒng)計(jì)軟件的專門培訓(xùn)。實(shí)踐證明，該做法取得了很好的教學(xué)效果。

2.4　開展基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競賽，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

自長江大學(xué)組建以來，在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、教務(wù)處及化工學(xué)院的高度重視下，長江大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心每年舉行全校性的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能競賽，分為專業(yè)組和非專業(yè)組，化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)和化學(xué)專業(yè)的學(xué)生為專業(yè)組，化工學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)、化學(xué)工程與工藝專業(yè)、高分子材料科學(xué)與工程專業(yè)為非專業(yè)組Ⅰ組，涉農(nóng)專業(yè)的學(xué)生為非專業(yè)組Ⅱ組。參賽學(xué)生首先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)理論考試，入圍者再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作考試。競賽優(yōu)勝者給予表揚(yáng)與獎(jiǎng)勵(lì)，計(jì)課外學(xué)分并推薦參加湖北省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競賽。通過基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競賽，學(xué)生對基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)積極性顯著提高。

2.5　增加儀器設(shè)備投入，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量

在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)注重儀器設(shè)備的投入，注重引入新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。2007年，長江大學(xué)曾大規(guī)模更新、添置實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備，但這批儀器設(shè)備已運(yùn)行了8年，現(xiàn)今有的銹跡斑斑，有的運(yùn)行不平穩(wěn)，影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，且大多已達(dá)到正常的使用壽命，應(yīng)及時(shí)淘汰并引進(jìn)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。如在用提勒管測定固體物質(zhì)的熔點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中，在要求學(xué)生掌握經(jīng)典測定方法的同時(shí)，還要求學(xué)生運(yùn)用顯微熔點(diǎn)測定儀測定熔點(diǎn)。

3結(jié)語

培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的高素質(zhì)的實(shí)踐型、創(chuàng)新性人才是當(dāng)今高等學(xué)校責(zé)無旁貸的任務(wù)[7]。長江大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革為我校涉農(nóng)專業(yè)學(xué)生動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了良好的平臺，是增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力不可替代的重要手段。通過近幾年的改革，已取得了很好的教學(xué)效果，也得到了同類高校和學(xué)生的普遍贊譽(yù)。

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[引著格式]李水清.綜合院校農(nóng)科專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2015，12(27)：89～92.

[中圖分類號]G642.423

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]16731409(2015)27008904

[作者簡介]李水清(1969-)，男，博士，教授，主要從事有機(jī)化學(xué)、農(nóng)藥化學(xué)教學(xué)與研究，shuiqing2000@163.com。

[基金項(xiàng)目]長江大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目(JY2014008)。

[收稿日期]2015-04-20