溫鳴 吳慶生 陳云

(同濟大學化學系 上海200092)

化學是建立在實驗基礎上的一門科學，許多化學規(guī)律都是通過實驗不斷驗證得出的。例如，在人們習慣性的思維認識中，認為塑料、橡膠和纖維等有機聚合物都是不導電的;而2000年諾貝爾化學獎頒給了3位在導電聚合物研究中獲得杰出成就的化學家:美國的黑格、馬克迪爾米德和日本的白川英樹。導電聚合物的發(fā)現(xiàn)，開辟了化學中的新領域，而其實驗發(fā)現(xiàn)是在并未預先建立理論的情況下得到的。可以說化學實驗是科學的發(fā)源之一，它展現(xiàn)出化學世界的神秘與魅力，啟迪著科學研究者探索無窮無盡的化學奧秘，不斷創(chuàng)新。作為一門實驗基礎課程，大學普通化學實驗對于提高學生科學素質、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神等多方面起重要作用［1-2］。因此，大學普通化學實驗應該更注重培養(yǎng)學生的素質，提高學生的科學研究能力，加強大學生將化學基本理論與實踐相結合以進行科研和學習的一門課，它不應僅僅停留在感性地認識化學規(guī)律，并機械地驗證化學規(guī)律的層面上。普通化學實驗教學模式也應該在傳統(tǒng)的驗證經(jīng)典實驗的基礎上，通過實驗設計與實施的培養(yǎng)環(huán)節(jié)，使學生盡可能在多層次互動型實驗教學模式中最大化地培養(yǎng)科學研究創(chuàng)新精神，并感受到科學的嚴謹和艱辛［3］。

1 普通化學實驗多層次互動型教學模式的實施方法探究

多層次互動型大學普通化學實驗教學模式是在教師的引導下，在多方面，采用多種方式，通過深度方面和廣度方面的多層次師生交流互動，將鍛煉科學研究思維和實踐實施能力培養(yǎng)相結合的實驗教學模式;讓學生在完成基本實驗能力培訓的前提下，在能對現(xiàn)有實驗過程提出問題和建議的基礎上，選擇自己感興趣的實驗課題，并通過查閱相關資料制定課題研究方案及實驗方案，培養(yǎng)提出問題、分析問題和解決問題的能力，達到培養(yǎng)創(chuàng)新精神和動手能力的目的［4-5］。

1.1 提出問題能力的培養(yǎng)

首先是讓學生在完成基本實驗的前提下，分析實驗結果，思考實驗操作環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的實驗現(xiàn)象，提出問題;在現(xiàn)有條件下通過拓展實驗驗證自己的分析結果。對于普通化學實驗中各個不同的實驗，例如:NaCl的提純、酸堿滴定、水的凈化與測定、化學反應速率等，不同專業(yè)和不同基礎的學生對實驗原理的認識程度不同;基礎好的學生理解較深入，并可以給出一些改進實驗的合理建議。我們根據(jù)學校普通化學實驗基本設施的具體情況，考慮目前普通化學實驗課程的發(fā)展和基本要求，針對學生個體素質的差異，進一步深入實施立體多層次的實驗課教學方式。通過拓展一定量的融合了科學研究思維的實驗延伸小課題，讓學生進行選擇;通過師生互動，培養(yǎng)學生認識和提出問題的能力。例如在酸堿滴定實驗中，實驗時間比較充裕，完成快的學生會對各組實驗數(shù)據(jù)的偏差有疑問，通過教師對學生的引導，可以進一步對測定結果進行分析和平行檢測，找到原因，從而鍛煉了學生科學思維的能力。在培養(yǎng)學生基本實驗能力的基礎上，可以通過教師提供的課題，讓學生查閱資料，準備課題研究。學生可以根據(jù)自己的特長和興趣點選擇課題，通過查閱資料開拓自己的思路，制定課題研究方案。通過這種方式可以提高學生學習大學化學的理論深度，并通過課題實踐培養(yǎng)創(chuàng)新能力。借助教師的指導作用，可啟發(fā)學生積極思考，并提出科學問題。例如，我們建設了設計性開放實驗“綠色植物的色素提取和分離”?？紤]到學生的化學基礎和專業(yè)的不同，讓學生在考慮各自能力的情況下，遵循強弱搭配組合的原則，3人一組，先讓學生在自己現(xiàn)有的化學知識范圍內(nèi)進行設計，通過不同基礎學生的合作，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和分析問題，然后制定合理的實驗方案，直到最后完成課題。從而使學生的能力得到鍛煉。

1.2 分析問題能力的培養(yǎng)

教師提供一些查閱課題相關資料的途徑，并給出一些有啟發(fā)性的參考文獻和資料，讓學生知道如何查閱課題的相關資料并了解課題的研究情況，為開展課題做好準備。例如在開放性實驗“綠色植物的色素提取和分離”中，教師可以給出包括綠色植物色素的組成及其結構、色素的化學性質、溶解性、萃取分離的方式等內(nèi)容的相關參考書目與資料，讓學生根據(jù)不同提純物質的性質對提純方法進行討論，采取合適手段進行提純(如量小的用薄層板，量多的用液-液萃取)。通過師生在不同深度層次的交流討論，讓學生了解和分析相關問題，并進行總結歸納;引導和規(guī)范學生對實驗事實進行檢測和判斷，驗證理論，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。通過教師與學生在不同深度層次的互動這一過程，使學生分析問題的能力得到一定程度的鍛煉，為培養(yǎng)科研能力奠定基礎。

1.3 解決問題能力的培養(yǎng)

在提出和分析問題之后，將開始思考如何解決問題。教師在此時要幫助學生不斷調整和把握課題的方向;在確定課題研究方案之后，關鍵在于將研究方案落實到實驗的每個細節(jié)。學生要根據(jù)化學實驗的基本操作步驟和自己查閱到的資料，設計實驗路線和步驟，并根據(jù)實驗室的儀器和設施的實際情況申請自己需要的實驗儀器;同時還要考慮實驗中各種可能出現(xiàn)的問題，確定解決辦法，并確定實驗數(shù)據(jù)處理方法。在這個過程中，學生不是像以往那樣只按照實驗指導書的步驟進行實驗，而是需要一步一個腳印，根據(jù)小組設計的實驗方案，通過組員間的溝通、討論和協(xié)作來完成實驗過程。在實驗實施的過程中，教師應適時地給予提示和建議，但不要過多地在實驗細節(jié)方面指導學生。此外，教師也不能過多干涉學生的思想，而是放手讓他們?nèi)プ觥Ｈ绻麑嶒炇×?，教師應幫助學生分析每一步實驗細節(jié)，查找原因，讓學生自己從失敗中體驗科研的精神以及如何發(fā)現(xiàn)和挖掘事實和本質。通過這樣的實戰(zhàn)，學生才能全身心地投入到實驗過程中，從每一步過程體會科研的樂趣，體會科學工作者的艱辛。我們提出的多層次互動式教學新模式貫穿了整個普通化學實驗課程的全過程。由于課時關系以及學生課余時間分配不容易統(tǒng)一等原因，這一模式的實施是和化學化工實驗基地開展的化學嘉年華活動相結合開展的。我們給出3個不同的“綜合類課題”，每個學生可根據(jù)自己的時間，選擇其中一個課題來實施。每個課題由一位教師負責指導，利用課余時間跨度一個月完成。例如，要完成好“綠色植物的色素提取和分離”這一實驗，學生要先明確一些問題:色素有哪些化學性質?如何對綠色植物進行預處理?選用什么溶劑溶解色素?如何進行色素的提取與分離?如何檢測和鑒定實驗得到的物質?實驗得到的結論與哪些化學理論有什么樣的關聯(lián)?對于這些問題，學生通常不能全面考慮到，而教師的適當引導與啟發(fā)能讓學生把握好課題的研究方向，并從大量文獻中獲取知識。

1.4 歸納能力的培養(yǎng)

實驗課題實踐環(huán)節(jié)結束后，學生要自己書寫研究課題論文，按照確定的實驗方法完成實驗數(shù)據(jù)處理，得出結論并與教師討論實驗結果。教師根據(jù)教學經(jīng)驗和專業(yè)知識對學生的研究方案、實驗設計方案進行評價，指出學生在實驗中出現(xiàn)的問題，與學生一起討論實驗結果并最后得出結論。這些對于學生從如何完成研究實驗到展示自己成果的總結歸納能力的培養(yǎng)有重要意義。

2 多層次互動型大學普通化學實驗教學模式面臨的問題與對策

進行多層次互動型大學普通化學實驗教學模式的探索，會面臨一些困難和問題。首先，普通化學實驗的課時很有限，學生的實驗時間較少，計劃課時外也容易出現(xiàn)不同學生的學習時間與實驗時間沖突的情況。采用多層次互動型大學普通化學實驗教學模式，加入自主進行課題的設計與實驗完成的過程，可能會造成實驗耗時長、學生難以在較穩(wěn)定的一段時間內(nèi)連續(xù)完成實驗的狀況，甚至沒有足夠的時間來安排化學實驗，這些會對學生的積極性產(chǎn)生一些影響。其次，高校的大學普通化學實驗設施也很有限，實驗研究課題相對簡單而且面窄，可選課題少。在確定研究課題時，往往會受到實驗設施的限制，使很多實驗沒有條件進行和完成，難以按預定的計劃實施多層次互動型模式的實驗教學。另外，指導教師對學生感興趣的實驗研究課題的知識面也有可能不夠廣，不能很好滿足學生進行課題研究的需求，這也會造成學生研究熱情下降。

因此，如何突破課時的限制，如何解決實驗設施的局限，如何調動學生的積極性等就成為最需要解決的問題。要抓住培養(yǎng)學生能力這一關鍵點，著眼于學生創(chuàng)新能力的提高和實踐動手能力的鍛煉。對于課時有限的問題，沒有固定的時間，可以以課外科技活動的形式進行，也可以通過其他方式進行師生交流和討論。例如:我們通過建設網(wǎng)絡平臺來進行師生互動和交流討論;而實驗設施的限制可以借助實驗教學基地和測試中心的設施來提供幫助，也可以采用一些理論研究題目。這些瑣碎問題的解決，既是教學模式的探索，又是正常課堂教學的必要補充。多層互動型的教學模式拓寬了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的途徑。

3 結束語

隨著教育意識的變化，大學教育要求我們要注重素質培養(yǎng)，即培養(yǎng)學生掌握知識和運用知識的能力。大學普通化學實驗作為大學生綜合素質培養(yǎng)的最早一批課程，更應該改革創(chuàng)新教學方式，注重培養(yǎng)學生的科研能力和創(chuàng)新精神。這里提出的互動型教學模式彌補了傳統(tǒng)普通化學實驗教學模式的不足，讓學生自主走上科學探索的征程，有利于學生提高綜合實驗技能，培養(yǎng)研究創(chuàng)新思維。當然，這一教學模式仍然受到實驗設施和時間的限制，但是，隨著國家和大學對培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識的重視，作為素質培養(yǎng)課程之一的大學普通化學實驗也會受到相應的重視。我們可以通過實驗課程建設項目和學校提供的教學平臺，不斷完善實驗教學的新模式。

［1］溫鳴，吳慶生，姚天明.大學化學，2009，24(5):14

［2］溫鳴，吳介達.同濟教育研究，2005(1):69

［3］楊勇，顧金英，溫鳴，等.普通化學實驗.上海:同濟大學出版社，2009

［4］辛劍，孟長功.基礎化學實驗.第2版.北京:高等教育出版社，2009

［5］段曉英，許兵.化工高等教育，2008(5):22