成樂琴 楊英杰 陳萍 張儉 曹雪玲
在《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程中進(jìn)行了三方面教學(xué)改革,第一,在《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程中引入了實(shí)驗(yàn)小組,通過分工實(shí)施與協(xié)作實(shí)施相結(jié)合共同完成實(shí)驗(yàn)任務(wù);第二,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共享,提供給學(xué)生更多的挖掘問題、分析問題、解決問題的空間;第三,實(shí)驗(yàn)報(bào)告與工業(yè)生產(chǎn)概念設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合,提升和拓寬學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域。問卷調(diào)查結(jié)果顯示,通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力得到了明顯的提高,在分析問題、解決問題能力和實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫作能力方面也得到了一定的鍛煉?!毒C合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明,在不需要更多的人力、物力和時(shí)間投入前提下,可以幫助學(xué)生提高綜合科學(xué)素養(yǎng),對(duì)其它學(xué)科綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)具有一定的推廣價(jià)值。
綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)小組數(shù)據(jù)共享工業(yè)生產(chǎn)概念設(shè)計(jì)《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程基礎(chǔ)上開設(shè)的一門可以提高學(xué)生綜合能力和科學(xué)素養(yǎng),并可以銜接畢業(yè)論文的實(shí)踐性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課程。
近年來對(duì)《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)改革研究非?;钴S,主要圍繞實(shí)驗(yàn)課程體系的設(shè)置=和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革(如實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的配備、實(shí)驗(yàn)方案的自主設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)室開放、實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定等方面)進(jìn)行,目的在于激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性和主動(dòng)性,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。
吉林化工學(xué)院對(duì)化學(xué)與制藥工程學(xué)院和化工與材料工程學(xué)院的化學(xué)、應(yīng)化、制藥、藥劑、化學(xué)工程與工藝、輕化等專業(yè)的大三或大四學(xué)生開設(shè)《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》,對(duì)于在大一和大二階段已經(jīng)經(jīng)歷多門基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的歷練,進(jìn)入大四第二學(xué)期就要面臨畢業(yè)論文環(huán)節(jié)的大三學(xué)生來說,是一門承上啟下的重要的實(shí)踐課程。多年來,對(duì)大四學(xué)生畢業(yè)論文指導(dǎo)工作中發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、同學(xué)之間的協(xié)作和畢業(yè)論文的撰寫等方面表現(xiàn)出明顯的不足,在畢業(yè)論文的撰寫過程中,面對(duì)幾十個(gè)在不同條件下獲得的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),不能進(jìn)行較深度的剖析和討論,不能發(fā)掘有意義的問題,不能很好地利用所學(xué)理論知識(shí)分析問題和解決問題,而且不能很好地闡述自己的觀點(diǎn)、并提出建設(shè)性的意見和設(shè)想。
針對(duì)以上問題,為了全面提高學(xué)生的綜合科學(xué)素養(yǎng),對(duì)《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)進(jìn)行了如下改革,并通過對(duì)學(xué)生的問卷調(diào)查驗(yàn)證了實(shí)施效果。
一、《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革
1.《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程中引入實(shí)驗(yàn)小組,通過實(shí)驗(yàn)小組二次實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過程中分工實(shí)施與協(xié)作實(shí)施相結(jié)合,強(qiáng)化學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力
團(tuán)隊(duì)協(xié)作可以充分利用團(tuán)隊(duì)成員的智慧和能力,通過激發(fā)個(gè)人潛能,往往達(dá)到1+1>2的效果,因此團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力越來越被視為一個(gè)人的必備素質(zhì)。
過去對(duì)《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)研究中,更多地是要求學(xué)生獨(dú)立完成文獻(xiàn)檢索和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并在實(shí)驗(yàn)室條件允許的情況下實(shí)施實(shí)驗(yàn),這對(duì)于學(xué)生的文獻(xiàn)檢索能力和研究能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、以及激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性很有幫助,但由于實(shí)驗(yàn)過程中每個(gè)學(xué)生只針對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé),實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生之間沒有更多的機(jī)會(huì)進(jìn)行相互交流。為了培養(yǎng)學(xué)生更多的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,在《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中,引入了實(shí)驗(yàn)小組。即學(xué)生隨機(jī)分成若干實(shí)驗(yàn)小組,每一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組圍繞一個(gè)因素,參考小組成員各自所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案,通過集體協(xié)商討論,設(shè)計(jì)進(jìn)一步完善的二次實(shí)驗(yàn)方案,并在實(shí)驗(yàn)室條件允許的情況下,將分工實(shí)施和合作實(shí)施相結(jié)合,共同完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。以綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目《VB1催化下安息香縮合反應(yīng)》為例,該實(shí)驗(yàn)包括四個(gè)部分內(nèi)容。第一部分是實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),是由實(shí)驗(yàn)小組共同參與討論制定;第二部分是VB1催化下的安息香的合成和分離,是由小組成員按照不同的實(shí)驗(yàn)條件分工實(shí)施;第三部分和第四部分分別為安息香的重結(jié)晶以及安息香的紅外光譜分析,是由實(shí)驗(yàn)小組成員協(xié)作完成。在《VB1催化下安息香縮合反應(yīng)》實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中,教師引導(dǎo)學(xué)生找出安息香合成反應(yīng)的主要影響因素,如反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑VB1的用量、pH值、堿的種類、溶劑種類、溶劑配比、原料加入方式、相轉(zhuǎn)移催化劑的用量、反應(yīng)方式等。在學(xué)生了解各種影響反應(yīng)因素的基礎(chǔ)上,實(shí)驗(yàn)小組圍繞各自感興趣的實(shí)驗(yàn)因素進(jìn)行二次實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),通過分工實(shí)施和協(xié)作實(shí)施,完成綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。在此期間,指導(dǎo)教師只提出啟發(fā)性參考意見,拋磚引玉,調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)討論的興趣和積極性,誘導(dǎo)學(xué)生的思路向能夠解決問題的方向引導(dǎo),使學(xué)生在《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》過程中,由教師依賴型、實(shí)驗(yàn)講義依賴型向自我依賴型和團(tuán)隊(duì)依賴型轉(zhuǎn)變,并通過激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性,加強(qiáng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,更有利于研究型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo),也真正做到指導(dǎo)教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體的啟發(fā)式教學(xué)。
2.實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共享,強(qiáng)化有深度實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫能力,為畢業(yè)環(huán)節(jié)打下良好基礎(chǔ)
無論是《基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》還是《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》,過去更多注重實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng),強(qiáng)調(diào)一人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并只針對(duì)自己的單一實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,進(jìn)行討論,實(shí)驗(yàn)信息量少,獲取知識(shí)量少。通過教學(xué)改革,我們將實(shí)驗(yàn)人員編成若干實(shí)驗(yàn)小組,每一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)因素進(jìn)行探索實(shí)驗(yàn),并通過同一實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的共享,使學(xué)生通過一次綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),就可以獲取多次實(shí)驗(yàn)才能獲得的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的變化對(duì)反應(yīng)的影響有更直觀的體驗(yàn),擁有更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可供處理、更多的實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的問題可供發(fā)掘、分析和解決,這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生探究能力、創(chuàng)新能力、培養(yǎng)學(xué)生有深度實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫能力均有很大幫助,對(duì)于大四畢業(yè)論文的撰寫是一個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)。
3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告與工業(yè)生產(chǎn)概念設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合
《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》中,將合成實(shí)驗(yàn)與化工原理課程學(xué)習(xí)相結(jié)合,進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)概念設(shè)計(jì),即在實(shí)驗(yàn)過程中引入工業(yè)生產(chǎn)中的物料衡算、設(shè)備選型等內(nèi)容,可進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)與理論、工業(yè)生產(chǎn)的相結(jié)合,進(jìn)一步提升和拓寬學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域。
二、《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革問卷調(diào)查
為了驗(yàn)證教學(xué)改革對(duì)學(xué)生綜合能力的影響,以文獻(xiàn)檢索和整理能力的提高、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的提高、實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫作能力的提高等為調(diào)查選項(xiàng),對(duì)吉林化工學(xué)院09化學(xué)專業(yè)88名同學(xué)為調(diào)查對(duì)象,發(fā)放了問卷調(diào)查表,共回收79份調(diào)查表,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。
回收的問卷調(diào)查結(jié)果表明,通過《綜合設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)改革,學(xué)生不僅在文獻(xiàn)檢索和整理能力、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力、分析問題和解決問題能力方面得到了提高,而且在文字編輯和制表制圖能力、實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫作能力方面也得到較顯著的提高,尤其是在團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和實(shí)驗(yàn)興趣的提高方面提高更加顯著。為了更直觀地了解教學(xué)改革對(duì)學(xué)生能力提高的影響,以調(diào)查選項(xiàng)為橫坐標(biāo),顯著提高和較顯著提高的百分比之和為縱坐標(biāo),繪制了如下柱形圖。
注:(1)文獻(xiàn)檢索能力的提高;(2)文獻(xiàn)整理能力的提高;(3)實(shí)驗(yàn)方案自主設(shè)計(jì)能力的提高;(4)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的提高;(5)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的提高;(6)文字編輯,制表制圖能力的提高;(7)實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫作能力的提高;(8)實(shí)驗(yàn)興趣的提高
由圖1可以看出,經(jīng)過綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與實(shí)踐,對(duì)各項(xiàng)能力提高較顯著和顯著的比例均超過了60%,其中團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和實(shí)驗(yàn)興趣的提高百分率最高,在回收的調(diào)查表中占到87.2%(如果考慮未回收到的調(diào)查表,占比為75.0%),而文字編輯、制表制圖能力的提高和實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫作能力的提高百分率最低,分別為65.8%和69.6%(如果考慮未回收到的調(diào)查表,占比分別為60.2%和62.5%),這也說明了給學(xué)生更多的“我的實(shí)驗(yàn)我做主”的機(jī)會(huì),學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣會(huì)得到明顯提高,另外實(shí)驗(yàn)課程在設(shè)計(jì)上,增加了集體設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和共同協(xié)作進(jìn)行部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,增加了學(xué)生間溝通和協(xié)商的機(jī)會(huì),團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力同樣得到明顯的提高。反觀文字編輯、制表制圖能力的提高和實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫作能力的提高百分率相對(duì)較低表明,這些能力的培養(yǎng)并不能通過一兩次實(shí)驗(yàn)就能得到大幅度提高,而是需要反復(fù)的鍛煉才能得到理想的效果。
三、結(jié)論
目前對(duì)《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》的改革更多地強(qiáng)調(diào)個(gè)人研究能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),而忽略了對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng),而且對(duì)實(shí)驗(yàn)過后形成的報(bào)告關(guān)注度相對(duì)較低。
通過對(duì)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的三方面的教學(xué)改革,學(xué)生不僅在文獻(xiàn)檢索和整理能力、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)過程中分析問題和解決問題的探究能力、創(chuàng)新能力方面得到提高,而且在團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫作能力方面得到相應(yīng)的鍛煉和提高,這對(duì)于畢業(yè)班級(jí)學(xué)生順利開展畢業(yè)論文,乃至培養(yǎng)研究型、創(chuàng)新型人才都具有很大幫助。
對(duì)《綜合與設(shè)計(jì)性化學(xué)實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)改革不需要明顯的人力投入和物力投入,在安全的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下,通過有限的學(xué)時(shí),可以讓學(xué)生學(xué)到更多的知識(shí)和能力,可操作性強(qiáng),便于管理、實(shí)施和推廣,對(duì)今后教學(xué)建設(shè)與改革工作有較高的參考價(jià)值。
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