丁春玲，姚天明，陳 云，吳慶生

（同濟大學 化學系，上海 200092）

受教育者創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高校素質教育的根本任務，培養(yǎng)創(chuàng)新能力目標貫穿于大學教育的全過程和各個方面。創(chuàng)新的內涵非常豐富，基本內涵包括創(chuàng)造、開發(fā)、試驗、應用、推廣等要素。知識在創(chuàng)新活動中固然重要，但是創(chuàng)新能力強調的不僅僅是擁有知識的多少，更強調在原有知識基礎上，能夠不斷更新知識、擴充知識、傳播知識、應用知識。為了增強大學生的創(chuàng)新能力，高等院校紛紛注重增加學生的實踐機會、動手機會、實習機會、就業(yè)機會。特別在大學化學教學方面，許多院校正在進行化學實驗教學的改革，有的對化學實驗的教學內容進行調整，有的對實驗室管理體制進行改革［1－2］。本文結合同濟大學普通化學（普化）實驗課程現(xiàn)狀，以及作者多年的實驗教學經(jīng)驗，提出如下改革普化實驗課程，鍛煉大學生創(chuàng)新能力的幾點措施。

1 打破傳統(tǒng)教育觀念，全面重視普化實驗課程

化學是一門實踐性很強的科學，化學實驗教學對于科技人才素質培養(yǎng)影響很大。傳統(tǒng)教育觀念認為教育活動的核心是知識傳授，普化實驗課教學只是服從于普化理論課教學。傳統(tǒng)教學目的主要是鞏固理論課上所學的知識，與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)關系不大。老一輩化學教育家戴安邦先生提出 “全面的化學教育既要傳授化學知識與技術，更應訓練科學方法與思維，還應培養(yǎng)科學精神和品德”，這對普通化學實驗教學有著重要的指導意義。國內外許多教育家提出“以培養(yǎng)能力為中心”的教育思想，這是時代進步的要求［3－4］。

普化實驗教學相對于普化理論教學具有直觀性、實踐性、綜合性、設計性與創(chuàng)新性的特點。普化實驗教學可以對學生進行多方面能力的培養(yǎng)，例如觀察能力、記憶能力、思維能力、動手能力、數(shù)據(jù)處理和計算能力、分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力等。在培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力和科研素質方面、在開發(fā)學生的智力方面，普化實驗教學更能發(fā)揮其獨特的作用。

同濟大學普化實驗是一門面向全校開設的基礎實驗課程，授課面涉及土木工程學院、交通運輸學院、環(huán)境科學與工程學院、機械工程學院、海洋與地球科學學院、物理系等，每學期做實驗的本科生人數(shù)達1300多名，實驗總課時達2萬余人時，是學校影響力最大的實驗課程。目前同濟大學對實驗教學非常重視，目的是通過普化實驗課程教學，不僅要訓練學生熟練的實驗操作技能，更重要的是培養(yǎng)學生的應用能力、綜合實踐能力以及創(chuàng)新能力，發(fā)揮普化實驗課在工程教育中應有的作用。我校為了充分發(fā)揮普化實驗教學的作用，將普化實驗獨立設課、獨立記分、獨立考核，從而把普化實驗教學擺到了合理的位置上。

2 激發(fā)興趣，改善和創(chuàng)新普化實驗教學手段

興趣是最好的動力。對于大一的學生，首先接觸的化學實驗課程就是普化實驗課，這是高等院校理、工科專業(yè)必修的基礎課程之一。創(chuàng)新是一種自主的活動，如果大學生把做普化實驗當作一項任務來完成就根本談不上什么創(chuàng)新。傳統(tǒng)的普化實驗教學模式，大多數(shù)是采取“抱著走”的方法，先由教師設計好實驗方案，實驗員準備好儀器和藥品，學生只是“照方抓藥”。這種教學模式導致學生具有依賴性，不利于調動學生的積極性，更不利于鍛煉學生的創(chuàng)新能力［5］。事實上，學生是做實驗的主人，應該始終處于主動地位。為了取得良好的實驗教學效果，傳統(tǒng)的普化實驗教學模式必須改革，發(fā)揮普化實驗課程在工程教育中應有的作用。但是，傳統(tǒng)普化實驗內容陳舊、驗證性實驗偏多，導致學生對普化實驗的興趣不濃。為了克服這些弊端，在講解實驗時，教師不能只是講目的、原理、步驟，讓學生“照方抓藥”，而是要善于創(chuàng)設與實驗教學內容相關的問題情境，啟發(fā)學生隨時提問和發(fā)表自己的見解，鼓勵學生積極參與，激發(fā)學生求知的欲望，同時把學生的思路引到所要研究的問題上來，總之要啟發(fā)式指導學生實驗［6］。

受到學制和總學時的限制，普化實驗學時被嚴重壓縮，要想在有限的時間里激發(fā)學生學習的興趣、強化學生的化學素養(yǎng)，并為其自我發(fā)展化學能力奠定基礎，就要克服片面強調普化實驗課為專業(yè)課服務的思想，丟掉通過普化實驗課教學使學生達到專業(yè)化學家水平的幻想。合理和正確的工作重點是激發(fā)學生對普化實驗的濃厚興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

普化實驗教學不僅是一種教學手段，更重要的是讓學生學習和掌握化學技能和科學態(tài)度。在多年的普化實驗教學過程中，我們經(jīng)常能觀察到學生由于實驗成功而流露出來的喜悅，實驗的成功又更好地激發(fā)了學生對普化實驗的濃厚興趣。接下來，學生必將進一步更主動、靈活、大膽地開動腦筋，嘗試新的實驗方法，運用學過的知識和掌握的技能來解決普化實驗中遇到的問題，從而提高其綜合知識運用的能力和創(chuàng)新能力。一旦學生擁有對普化實驗課的學習興趣，再經(jīng)過教師的適當引導，學生就能把注意力集中到普化實驗操作技巧上，經(jīng)過一段時間的鍛煉，操作技能和動手能力得到了提高，創(chuàng)新欲望和創(chuàng)新能力明顯增強。

興趣固然重要，教學方法和教學手段也是教學質量的保證。擁有先進的實驗設施和高新技術是開展高水平科學研究、培養(yǎng)高質量人才的必要條件。目前，同濟大學普化實驗室面貌煥然一新，實驗室的硬件設施建設已達到了國內較先進的水平。實驗室具備優(yōu)良的、較高水準的實驗環(huán)境，有寬敞、明亮的實驗場地，有充足的實驗儀器，基本實現(xiàn)了一人一組的實驗目標。購進了一批先進的、高級精密儀器，可面向全校開設材料類、環(huán)境類等一些新型實驗和近代化學實驗，建立了多功能實驗室，可用于電化教學、CAI及多媒體教學等，實現(xiàn)了教學手段現(xiàn)代化的基本目標。但是，普化實驗教學手段不是一成不變的，需要不斷引進新技術、新成果，提高普化實驗的工作效率和科技含量。例如，我們盡早投入使用新儀器、新材料，在“過二硫酸銨和碘化鉀的反應”實驗中，使用微量進樣器，提高了儀器的精密度，確保了反應物計量的準確性，同時縮短了反應時間、節(jié)約了藥品并且提高了效率，達到了更好的實驗教學效果。再例如在“弱酸電離度與電離常數(shù)的測定”實驗中，及時更新使用復合電極，使學生免除了怕?lián)p壞玻璃電極的顧慮，實驗速度得到提高。又例如在“化學反應速率”實驗中，由于數(shù)據(jù)眾多，處理起來相當繁瑣而且枯燥乏味，我們適時引入計算機程序處理實驗數(shù)據(jù)，提高了實驗效率，受到學生的歡迎。

3 增設綜合性實驗，開放實驗室

綜合性實驗是指實驗內容涉及本課程的綜合知識，要求運用綜合的實驗方法和手段進行實驗，主要培養(yǎng)學生的綜合分析能力、實驗動手能力、數(shù)據(jù)處理能力、獲取知識的能力、運用多學科知識解決實際問題的能力。設計性實驗是指給定實驗目的要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗，它不僅要求學生綜合運用多門學科的知識、技能和方法來設計實驗方案，而且要求學生能充分運用所掌握的知識去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。綜合性實驗和設計性實驗對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新素質等具有十分重要的意義。

在普化實驗課傳統(tǒng)教學中，普遍存在著驗證性實驗居多，實驗內容和方法在低水平層次上重復的現(xiàn)象，缺乏綜合性實驗和設計性實驗［7］。為此，同濟大學在普化實驗課的安排上，增設了綜合、設計性實驗，壓縮了驗證性實驗。我們的具體做法是：首先，實驗教師指定綜合性或設計性實驗課題，由學生自己查閱資料，設計出實驗方案，包括實驗目的、原理、試劑（規(guī)格、濃度）、儀器設備、實驗步驟等，交由實驗教師審閱批準，然后，在實驗過程中，要求學生操作規(guī)范、仔細觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)、認真思考、不斷總結完善實驗方法，最后，以小論文式的方式提交實驗報告。小論文格式為：前言、實驗內容與結果、討論、參考文獻。通過教學實踐，我們發(fā)現(xiàn)研究性和設計性實驗能充分調動學生的學習積極性，強化“我學的知識能夠解決實際問題”的觀念，真正做到學以致用，更好地發(fā)揮學生的聰明才智，提高獨立工作能力，因此深受學生的歡迎。

開放性實驗是指利用現(xiàn)有的實驗室資源、儀器設備、場地設施、技術服務等，面向大學生自由開放，打破實驗室的封閉狀態(tài)，為學生營造寬松的學習和實驗環(huán)境，學生自主選題開展實驗的全過程。開放性實驗不僅能提高實驗設備的利用率、實現(xiàn)資源共享，而且是實驗教學方式的創(chuàng)新，是一種探究型實驗教學模式，可以增強學生的實踐動手能力、獨立分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和鉆研精神［8－9］，有利于組織和引導學生系統(tǒng)地開展課外實驗活動，活躍學習氣氛，使學生充分發(fā)揮想象力，對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到積極作用，特別是對尖子學生的及早發(fā)現(xiàn)和適時培養(yǎng)是最突出的收獲。

同濟大學化學系自2001年開始就進行了開放實驗教學嘗試，擬定了多個開放型實驗課題：蛋清營養(yǎng)成分及含熱量的分析、燃料油品吸附脫硫、從蔬菜中提取葉綠素、生物柴油的研究、從蔬菜中提取胡蘿卜素、無氰鍍銅、苯甲酸的制備、燃料電池的原理與設計、新型海水淡化方法研究、從橙皮中提取檸檬烯、阿司匹林的合成、從茶葉中提取咖啡因等，這些課題具有新穎性、趣味性，并且具有一定的實際價值［10］。學生自愿組合成團隊，自主選擇感興趣的課題。同濟大學化學創(chuàng)新基地提供必需的實驗條件和導師，學生自行設計實驗并付諸于實踐。最后，學生總結和撰寫實驗設計思路、實驗過程、實驗結果和結論，進行匯報。在這個過程中，學生不僅鍛煉了動手能力，更重要的是鍛煉了發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時科技寫作、口頭答辯的能力也得到了很好的訓練。在2012年上海市大學生化學實驗競賽中，同濟大學獲得團體總分第一名和單項第一名。我們通過開放型實驗的建設工作，在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、啟發(fā)學生的創(chuàng)新意識、鍛煉學生的創(chuàng)新思維，以及引導學生探索未知、開拓新知方面起到了一定的積極作用。

4 努力使普化實驗減少危害、環(huán)境友好

將綠色教育理念滲透運用于普化實驗教學中，有利于培養(yǎng)學生綜合利用資源和環(huán)保的意識。傳統(tǒng)觀念上，普化實驗可能存在有毒污染和燃爆危險，導致不少學生在做實驗時縮手縮腳，影響其實驗能力鍛煉。綠色化學強調生產(chǎn)和使用化學產(chǎn)品時，有效利用資源，減少和避免使用對人體和環(huán)境有毒有害的試劑［11］。為了減少危害，同濟大學普化實驗室在現(xiàn)有條件下，不斷進行了通風改造，把綠色化學思想作為普化實驗教學的指導思想，不斷探索，反復實踐，努力使普化實驗室成為環(huán)境友好、空氣清潔、技術先進的實驗室。在每個具體實驗課程教學中，增加綠色理念和綠色措施，例如：在“氧化還原與電化學實驗”中，采用乙酸乙酯代替毒性大的四氯化碳作為萃取劑；在“化學反應速率實驗”中采用微量化操作，用微量實驗代替常規(guī)實驗，并取得了較好的實驗效果，減少了污染，保護了環(huán)境；在“硫酸亞鐵銨的制備實驗”中，利用金工實習的廢鐵屑作原料制備出合格硫酸亞鐵銨，然后回收硫酸亞鐵銨產(chǎn)品用作電化學實驗試劑，節(jié)約了資源，提高了化學品的利用率；在“化學平衡及其移動實驗”中，運用高速離心機，根據(jù)沉淀物的溶解度不同可從產(chǎn)生沉淀的實驗廢棄物中回收固體藥品等?？傊?，在日常實驗教學中，建立了如圖1所示的綠色實驗室運行機制，加強教育學生廢液、廢渣不隨意亂倒、亂扔，儀器試劑原地取、原地放，使學生實驗時有責任感，增強其環(huán)保觀念。

5 精選普化實驗內容，構筑先進教材

教材是實驗的藍圖，教材建設是教學改革的先導。普化實驗教材應體現(xiàn)基礎扎實、知識面廣、啟發(fā)性和研究性相結合、多樣性和新穎性相結合等特色。同濟大學最新編寫的《普通化學實驗》教材，特別對實驗進行了分類，精選了內容，兼顧工科和普通化學實驗的需要，重視對學生的能力培養(yǎng)和方法指導，使學生做實驗時，同時受到科學方法的訓練和思想方法的啟迪；引入了計算機程序處理實驗數(shù)據(jù)和實驗結果，提高了學生應用計算機的能力；汲取了國外教學經(jīng)驗，特別是德國化學實驗教學中的部分精華，為教材大大增色。

6 結束語

教育是立國之本，創(chuàng)新是發(fā)展之源。通過多年普化實驗教學實踐，我們深深認識到，普化課程建設和教學改革是一項長期而艱巨的工作，不可能一蹴而就，需要不斷地研究和實踐，只有勇于探索，不斷改革，才能使普化實驗教學在培養(yǎng)高素質創(chuàng)新人才方面發(fā)揮更大的作用。

（References）

［1］崔學桂，張樹永，李建平，等.培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、綜合思維能力是大學化學實驗課的中心任務［J］.實驗技術與管理，2003，20（2）：120－124.

［2］高宗華，付彩霞，胡威.深化實驗教學改革培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力［J］.實驗室研究與探索，2007，26（10）：95－97.

［3］劉漢蘭，陳浩，馬忠華，等.深化實驗教學改革，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力［J］.實驗技術與管理，2006，23（5）：16－17.

［4］張樹永，張劍榮，陳六平.大學化學實驗教學改革的基本問題和措施初探［J］.大學化學，2009，24（4）：24－28.

［5］徐軍，劉瑞斌，王春燕.普通化學實驗教學創(chuàng)新探索［J］.實驗室科學，2008，11（3）：30－31.

［6］陳綺虹，周錦蘭.化學實驗教學的創(chuàng)新與學生能力的培養(yǎng)［J］.實驗室研究與探索，2006，25（11）：1429－1431.

［7］王海滔.研究型化學實驗教學模式的創(chuàng)新與實踐［J］.實驗室研究與探索，2011，30（2）：117－120.

［8］林卉，胡召玲，趙長勝，等.高校開放實驗室的建設與管理［J］.實驗技術與管理，2010，27（3）：152－155.

［9］羅玉雙，熊大勝，席在星，等.全面開放實驗教學，培養(yǎng)學生實踐技能和創(chuàng)新精神［J］.實驗技術與管理，2006，23（3）：22－24。

［10］姚天明，石碩，吳慶生.重視培養(yǎng)創(chuàng)新能力，探索化學基礎課教學的新模式與新目標［J］.化工高等教育，2008（5）：4－7.

［11］陳慧珍，喬薇，葉燕媚，等.高?；瘜W實驗室廢液回收管理存在的問題與對策［J］.實驗室研究與探索，2012，31（8）：456－459.