丁春玲，姚天明，陳 云，吳慶生

（同濟大學(xué) 化學(xué)系，上海 200092）

受教育者創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高校素質(zhì)教育的根本任務(wù)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力目標(biāo)貫穿于大學(xué)教育的全過程和各個方面。創(chuàng)新的內(nèi)涵非常豐富，基本內(nèi)涵包括創(chuàng)造、開發(fā)、試驗、應(yīng)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(diào)的不僅僅是擁有知識的多少，更強調(diào)在原有知識基礎(chǔ)上，能夠不斷更新知識、擴充知識、傳播知識、應(yīng)用知識。為了增強大學(xué)生的創(chuàng)新能力，高等院校紛紛注重增加學(xué)生的實踐機會、動手機會、實習(xí)機會、就業(yè)機會。特別在大學(xué)化學(xué)教學(xué)方面，許多院校正在進行化學(xué)實驗教學(xué)的改革，有的對化學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容進行調(diào)整，有的對實驗室管理體制進行改革［1－2］。本文結(jié)合同濟大學(xué)普通化學(xué)（普化）實驗課程現(xiàn)狀，以及作者多年的實驗教學(xué)經(jīng)驗，提出如下改革普化實驗課程，鍛煉大學(xué)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(xué)是一門實踐性很強的科學(xué)，化學(xué)實驗教學(xué)對于科技人才素質(zhì)培養(yǎng)影響很大。傳統(tǒng)教育觀念認(rèn)為教育活動的核心是知識傳授，普化實驗課教學(xué)只是服從于普化理論課教學(xué)。傳統(tǒng)教學(xué)目的主要是鞏固理論課上所學(xué)的知識，與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)關(guān)系不大。老一輩化學(xué)教育家戴安邦先生提出 “全面的化學(xué)教育既要傳授化學(xué)知識與技術(shù)，更應(yīng)訓(xùn)練科學(xué)方法與思維，還應(yīng)培養(yǎng)科學(xué)精神和品德”，這對普通化學(xué)實驗教學(xué)有著重要的指導(dǎo)意義。國內(nèi)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(xué)相對于普化理論教學(xué)具有直觀性、實踐性、綜合性、設(shè)計性與創(chuàng)新性的特點。普化實驗教學(xué)可以對學(xué)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(xué)生創(chuàng)新能力和科研素質(zhì)方面、在開發(fā)學(xué)生的智力方面，普化實驗教學(xué)更能發(fā)揮其獨特的作用。

同濟大學(xué)普化實驗是一門面向全校開設(shè)的基礎(chǔ)實驗課程，授課面涉及土木工程學(xué)院、交通運輸學(xué)院、環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院、機械工程學(xué)院、海洋與地球科學(xué)學(xué)院、物理系等，每學(xué)期做實驗的本科生人數(shù)達(dá)1300多名，實驗總課時達(dá)2萬余人時，是學(xué)校影響力最大的實驗課程。目前同濟大學(xué)對實驗教學(xué)非常重視，目的是通過普化實驗課程教學(xué)，不僅要訓(xùn)練學(xué)生熟練的實驗操作技能，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)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(yīng)有的作用。我校為了充分發(fā)揮普化實驗教學(xué)的作用，將普化實驗獨立設(shè)課、獨立記分、獨立考核，從而把普化實驗教學(xué)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(xué)手段

興趣是最好的動力。對于大一的學(xué)生，首先接觸的化學(xué)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(chǔ)課程之一。創(chuàng)新是一種自主的活動，如果大學(xué)生把做普化實驗當(dāng)作一項任務(wù)來完成就根本談不上什么創(chuàng)新。傳統(tǒng)的普化實驗教學(xué)模式，大多數(shù)是采取“抱著走”的方法，先由教師設(shè)計好實驗方案，實驗員準(zhǔn)備好儀器和藥品，學(xué)生只是“照方抓藥”。這種教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生具有依賴性，不利于調(diào)動學(xué)生的積極性，更不利于鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力［5］。事實上，學(xué)生是做實驗的主人，應(yīng)該始終處于主動地位。為了取得良好的實驗教學(xué)效果，傳統(tǒng)的普化實驗教學(xué)模式必須改革，發(fā)揮普化實驗課程在工程教育中應(yīng)有的作用。但是，傳統(tǒng)普化實驗內(nèi)容陳舊、驗證性實驗偏多，導(dǎo)致學(xué)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(xué)生“照方抓藥”，而是要善于創(chuàng)設(shè)與實驗教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的問題情境，啟發(fā)學(xué)生隨時提問和發(fā)表自己的見解，鼓勵學(xué)生積極參與，激發(fā)學(xué)生求知的欲望，同時把學(xué)生的思路引到所要研究的問題上來，總之要啟發(fā)式指導(dǎo)學(xué)生實驗［6］。

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

普化實驗教學(xué)不僅是一種教學(xué)手段，更重要的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握化學(xué)技能和科學(xué)態(tài)度。在多年的普化實驗教學(xué)過程中，我們經(jīng)常能觀察到學(xué)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(xué)生對普化實驗的濃厚興趣。接下來，學(xué)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(xué)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(xué)生擁有對普化實驗課的學(xué)習(xí)興趣，再經(jīng)過教師的適當(dāng)引導(dǎo)，學(xué)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(xué)方法和教學(xué)手段也是教學(xué)質(zhì)量的保證。擁有先進的實驗設(shè)施和高新技術(shù)是開展高水平科學(xué)研究、培養(yǎng)高質(zhì)量人才的必要條件。目前，同濟大學(xué)普化實驗室面貌煥然一新，實驗室的硬件設(shè)施建設(shè)已達(dá)到了國內(nèi)較先進的水平。實驗室具備優(yōu)良的、較高水準(zhǔn)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?zāi)繕?biāo)。購進了一批先進的、高級精密儀器，可面向全校開設(shè)材料類、環(huán)境類等一些新型實驗和近代化學(xué)實驗，建立了多功能實驗室，可用于電化教學(xué)、CAI及多媒體教學(xué)等，實現(xiàn)了教學(xué)手段現(xiàn)代化的基本目標(biāo)。但是，普化實驗教學(xué)手段不是一成不變的，需要不斷引進新技術(shù)、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(yīng)”實驗中，使用微量進樣器，提高了儀器的精密度，確保了反應(yīng)物計量的準(zhǔn)確性，同時縮短了反應(yīng)時間、節(jié)約了藥品并且提高了效率，達(dá)到了更好的實驗教學(xué)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(fù)合電極，使學(xué)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(xué)反應(yīng)速率”實驗中，由于數(shù)據(jù)眾多，處理起來相當(dāng)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(xué)生的歡迎。

3 增設(shè)綜合性實驗，開放實驗室

綜合性實驗是指實驗內(nèi)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(xué)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(xué)科知識解決實際問題的能力。設(shè)計性實驗是指給定實驗?zāi)康囊蠛蛯嶒灄l件，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗，它不僅要求學(xué)生綜合運用多門學(xué)科的知識、技能和方法來設(shè)計實驗方案，而且要求學(xué)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(shè)計性實驗對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新素質(zhì)等具有十分重要的意義。

在普化實驗課傳統(tǒng)教學(xué)中，普遍存在著驗證性實驗居多，實驗內(nèi)容和方法在低水平層次上重復(fù)的現(xiàn)象，缺乏綜合性實驗和設(shè)計性實驗［7］。為此，同濟大學(xué)在普化實驗課的安排上，增設(shè)了綜合、設(shè)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(shè)計性實驗課題，由學(xué)生自己查閱資料，設(shè)計出實驗方案，包括實驗?zāi)康?、原理、試劑（?guī)格、濃度）、儀器設(shè)備、實驗步驟等，交由實驗教師審閱批準(zhǔn)，然后，在實驗過程中，要求學(xué)生操作規(guī)范、仔細(xì)觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)、認(rèn)真思考、不斷總結(jié)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(nèi)容與結(jié)果、討論、參考文獻(xiàn)。通過教學(xué)實踐，我們發(fā)現(xiàn)研究性和設(shè)計性實驗?zāi)艹浞终{(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，強化“我學(xué)的知識能夠解決實際問題”的觀念，真正做到學(xué)以致用，更好地發(fā)揮學(xué)生的聰明才智，提高獨立工作能力，因此深受學(xué)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(shè)備、場地設(shè)施、技術(shù)服務(wù)等，面向大學(xué)生自由開放，打破實驗室的封閉狀態(tài)，為學(xué)生營造寬松的學(xué)習(xí)和實驗環(huán)境，學(xué)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(shè)備的利用率、實現(xiàn)資源共享，而且是實驗教學(xué)方式的創(chuàng)新，是一種探究型實驗教學(xué)模式，可以增強學(xué)生的實踐動手能力、獨立分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和鉆研精神［8－9］，有利于組織和引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)地開展課外實驗活動，活躍學(xué)習(xí)氣氛，使學(xué)生充分發(fā)揮想象力，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到積極作用，特別是對尖子學(xué)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(xué)化學(xué)系自2001年開始就進行了開放實驗教學(xué)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(shè)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(xué)生自愿組合成團隊，自主選擇感興趣的課題。同濟大學(xué)化學(xué)創(chuàng)新基地提供必需的實驗條件和導(dǎo)師，學(xué)生自行設(shè)計實驗并付諸于實踐。最后，學(xué)生總結(jié)和撰寫實驗設(shè)計思路、實驗過程、實驗結(jié)果和結(jié)論，進行匯報。在這個過程中，學(xué)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(xùn)練。在2012年上海市大學(xué)生化學(xué)實驗競賽中，同濟大學(xué)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(shè)工作，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維，以及引導(dǎo)學(xué)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(xué)中，有利于培養(yǎng)學(xué)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(dǎo)致不少學(xué)生在做實驗時縮手縮腳，影響其實驗?zāi)芰﹀憻?。綠色化學(xué)強調(diào)生產(chǎn)和使用化學(xué)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(xué)普化實驗室在現(xiàn)有條件下，不斷進行了通風(fēng)改造，把綠色化學(xué)思想作為普化實驗教學(xué)的指導(dǎo)思想，不斷探索，反復(fù)實踐，努力使普化實驗室成為環(huán)境友好、空氣清潔、技術(shù)先進的實驗室。在每個具體實驗課程教學(xué)中，增加綠色理念和綠色措施，例如：在“氧化還原與電化學(xué)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(xué)反應(yīng)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(xí)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(xué)實驗試劑，節(jié)約了資源，提高了化學(xué)品的利用率；在“化學(xué)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(xué)中，建立了如圖1所示的綠色實驗室運行機制，加強教育學(xué)生廢液、廢渣不隨意亂倒、亂扔，儀器試劑原地取、原地放，使學(xué)生實驗時有責(zé)任感，增強其環(huán)保觀念。

5 精選普化實驗內(nèi)容，構(gòu)筑先進教材

教材是實驗的藍(lán)圖，教材建設(shè)是教學(xué)改革的先導(dǎo)。普化實驗教材應(yīng)體現(xiàn)基礎(chǔ)扎實、知識面廣、啟發(fā)性和研究性相結(jié)合、多樣性和新穎性相結(jié)合等特色。同濟大學(xué)最新編寫的《普通化學(xué)實驗》教材，特別對實驗進行了分類，精選了內(nèi)容，兼顧工科和普通化學(xué)實驗的需要，重視對學(xué)生的能力培養(yǎng)和方法指導(dǎo)，使學(xué)生做實驗時，同時受到科學(xué)方法的訓(xùn)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(jié)果，提高了學(xué)生應(yīng)用計算機的能力；汲取了國外教學(xué)經(jīng)驗，特別是德國化學(xué)實驗教學(xué)中的部分精華，為教材大大增色。

6 結(jié)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(xué)實踐，我們深深認(rèn)識到，普化課程建設(shè)和教學(xué)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(xué)在培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才方面發(fā)揮更大的作用。

（References）

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