李水清　(長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北 荊州 434023)

綜合院校農(nóng)科專業(yè)基礎(chǔ)化學實驗教學改革與實踐

李水清(長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北 荊州 434023)

[摘要]分析了長江大學傳統(tǒng)基礎(chǔ)化學實驗教學體系中存在地問題,有針對性的提出了相應(yīng)的改革對策。實踐證明,該基礎(chǔ)化學實驗教學體系能鍛煉和培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]基礎(chǔ)化學;實驗教學;實驗內(nèi)容;創(chuàng)新能力

化學是實踐性很強的學科，化學中很多新領(lǐng)域的發(fā)展源于實驗過程中新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與捕捉，現(xiàn)有的化學理論與規(guī)律大部分也都是從實驗中總結(jié)出來的[1,2]?；A(chǔ)化學實驗是涉農(nóng)專業(yè)的一門重要學科基礎(chǔ)課程，包括無機及分析化學、有機化學、物理化學的實驗教學內(nèi)容?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010~2020年)》指出，高校應(yīng)全面提升教育教學質(zhì)量，在教學中著力培養(yǎng)學生的實踐動手能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力[3,4]?；A(chǔ)化學實驗課是農(nóng)科類實踐課程重要的一部分，其在培養(yǎng)學生實踐動手能力、創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力，提升學生的實踐技能，培養(yǎng)學生科研素養(yǎng)方面有著重要且不可替代的作用[5,6]。

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

1傳統(tǒng)基礎(chǔ)化學實驗教學體系中存在的問題

1.1　實驗課授課時間安排不合理，且與理論課脫節(jié)

通過對長江大學所有涉農(nóng)專業(yè)的基礎(chǔ)化學實驗授課時間和內(nèi)容進行分析，發(fā)現(xiàn)主要存在以下2個方面的問題。一是授課時間不合理。如第3學期學習有機化學理論課程，第4學期學習有機化學實驗課程，學生經(jīng)過一個寒假，很多理論知識都已遺忘，對有機化學實驗中所涉及的化學反應(yīng)原理理解起來顯得力不從心，從而不可避免地出現(xiàn)簡單重復實驗操作、達不到實驗教學的目的和效果、更談不上培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力的局面；二是實驗教學內(nèi)容與理論課教學內(nèi)容不同步。如物理化學理論課與實驗課同學期進行，但理論課上還沒講到的內(nèi)容卻要求學生做實驗，學生對實驗原理不理解，只是機械重復實驗操作，對數(shù)據(jù)的處理一知半解，最終不能從實驗數(shù)據(jù)中歸納總結(jié)出實驗結(jié)論。

1.2　實驗內(nèi)容陳舊、單一，實驗結(jié)果評價手段簡單

在無機及分析化學實驗課程中，部分實驗內(nèi)容過于簡單，很多學生在高中階段就學習過，不能激發(fā)學生的學習興趣，如電光分析天平的稱量練習，學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，化學實驗中已普遍采用電子天平，仍將電光分析天平的稱量練習作為實驗內(nèi)容，顯然與學科的發(fā)展不同步。

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

1.3　數(shù)據(jù)處理軟件應(yīng)用課程缺乏

部分無機及分析化學實驗和物理化學實驗數(shù)據(jù)多，實驗結(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、凝固點降低法測相對分子量等，實驗結(jié)束后需要通過電腦軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理，從而鞏固理論課上所學的化學基本原理與基本方法。但很多學生數(shù)據(jù)處理軟件應(yīng)用能力較差，仍通過坐標紙等原始、低端的手段進行數(shù)據(jù)處理，費時費力且效果差。

1.4　實驗教學內(nèi)容滿堂灌，設(shè)備陳舊、落后

部分基礎(chǔ)化學實驗授課教師授課時講解過于仔細，包括實驗原理、實驗步驟、實驗方法、反應(yīng)現(xiàn)象、反應(yīng)結(jié)果等，學生沒有自由發(fā)揮的空間，只是按照老師的示范要求按部就班地進行實驗，這種機械式模仿的實驗教學方法不能很好地發(fā)揮學生的主觀能動性，不能激發(fā)學生的學習興趣，甚至會引起部分學有余力的學生的反感。另外，實驗設(shè)備陳舊、落后，實驗數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，實驗過程中故障多，儀器數(shù)量不足導致每組實驗學生人數(shù)偏多，從而減少了學生動手的機會，而實驗儀器種類偏少又影響了實驗內(nèi)容的選擇。

2基礎(chǔ)化學實驗教學改革對策

2.1　調(diào)整教學計劃，實驗課與理論課內(nèi)容同步

2013年，長江大學組織各院系對2014級各專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃進行了全面修訂，化工學院對涉農(nóng)專業(yè)的基礎(chǔ)化學實驗按照無機及分析化學、有機化學、物理化學課程的內(nèi)在聯(lián)系將全部實驗整合為3門課程，分別為基礎(chǔ)化學實驗A(上、下)(96學時)、基礎(chǔ)化學實驗B(48學時)及基礎(chǔ)化學實驗D(40學時)。基礎(chǔ)化學實驗A(上)是無機及分析化學實驗內(nèi)容，基礎(chǔ)化學實驗A(下)是有機化學實驗內(nèi)容，各占48學時；基礎(chǔ)化學實驗B既有無機及分析化學，也有有機化學的實驗內(nèi)容，學時各占一半；基礎(chǔ)化學實驗D是物理化學實驗內(nèi)容，只對部分專業(yè)開設(shè)，如食品科學與工程專業(yè)、資源環(huán)境與利用專業(yè)等。各學院在修訂教學計劃時可根據(jù)學校對學時、學分的要求及各專業(yè)培養(yǎng)的目標要求進行課程選擇及授課時間的選擇。盡量使實驗內(nèi)容與理論課一致，以解決以往基礎(chǔ)化學實驗教學中教學內(nèi)容與理論課教學不同步的問題，這樣有利于提高教學質(zhì)量。

2.2　重構(gòu)基礎(chǔ)化學實驗教學課程體系，優(yōu)化實驗教學內(nèi)容

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

基礎(chǔ)化學實驗A(上、下)共96學時。48學時為無機及分析化學的實驗內(nèi)容，共12個實驗。其中，粗食鹽的提純、電解質(zhì)溶液、分析天平稱量練習、滴定練習、標準溶液的配制及標定、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)型實驗，訓練學生的基本操作技能，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)計型實驗；混合酸的電位滴定、混合堿的分析為創(chuàng)新研究型實驗。另外48學時為有機化學實驗內(nèi)容，有12個實驗項目。其中，薄層層析、熔點測定、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)型實驗，學生通過這些實驗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)、鑒定未知有機化合物為綜合設(shè)計型實驗；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)新型實驗。

基礎(chǔ)化學實驗B共48學時。實驗內(nèi)容一半是無機及分析化學，一半是有機化學。涉及無機及分析化學的實驗內(nèi)容有化學實驗基礎(chǔ)知識介紹及粗食鹽的提純、分析天平稱量練習、標準溶液的配制及標定、混合堿的分析、水的總硬度測定、磷的比色分析；涉及有機化學的實驗項目有熔點測定、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)化學實驗D共40學時，10個實驗。其中，電動勢的測定及應(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)型實驗；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驗內(nèi)容。

在涉及有機化學實驗內(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驗中要用到普通蒸餾裝置，在1-溴丁烷的合成實驗中，既要用到普通蒸餾裝置，也要用到氣體吸收裝置，體現(xiàn)了實驗技術(shù)漸進性、綜合性的特點。另外，對有機合成的產(chǎn)物，每班選擇3~5組實驗效果較好的產(chǎn)品，將樣品進行紅外光譜鑒定，在下次課上對紅外光譜進行解析，從而增強學生的感性認識，提高學生成就感，進而提升其學習興趣。

2.3　加強繪圖軟件、統(tǒng)計軟件知識的學習，提高數(shù)據(jù)處理能力

有機化學實驗結(jié)果的處理相對簡單，而部分無機及分析化學、物理化學實驗結(jié)果的處理相對繁瑣，需要專用電腦軟件，如根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪圖、進行統(tǒng)計分析等?？稍谟嬎銠C基礎(chǔ)的教學中適當增加繪圖軟件、統(tǒng)計軟件使用方法的學習，也可由基礎(chǔ)化學實驗授課教師在實驗前安排1學時對學生進行繪圖軟件、統(tǒng)計軟件的專門培訓。實踐證明，該做法取得了很好的教學效果。

2.4　開展基礎(chǔ)化學實驗技能競賽，提高學生學習積極性

自長江大學組建以來，在學校領(lǐng)導、教務(wù)處及化工學院的高度重視下，長江大學基礎(chǔ)化學實驗教學示范中心每年舉行全校性的基礎(chǔ)化學實驗操作技能競賽，分為專業(yè)組和非專業(yè)組，化工學院應(yīng)用化學專業(yè)和化學專業(yè)的學生為專業(yè)組，化工學院環(huán)境工程專業(yè)、化學工程與工藝專業(yè)、高分子材料科學與工程專業(yè)為非專業(yè)組Ⅰ組，涉農(nóng)專業(yè)的學生為非專業(yè)組Ⅱ組。參賽學生首先進行實驗理論考試，入圍者再進行實驗操作考試。競賽優(yōu)勝者給予表揚與獎勵，計課外學分并推薦參加湖北省大學生化學實驗技能競賽。通過基礎(chǔ)化學實驗技能競賽，學生對基礎(chǔ)化學實驗的學習積極性顯著提高。

2.5　增加儀器設(shè)備投入，提高實驗教學質(zhì)量

在基礎(chǔ)化學實驗教學中，應(yīng)注重儀器設(shè)備的投入，注重引入新的實驗技術(shù)，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。2007年，長江大學曾大規(guī)模更新、添置實驗室儀器設(shè)備，但這批儀器設(shè)備已運行了8年，現(xiàn)今有的銹跡斑斑，有的運行不平穩(wěn)，影響實驗數(shù)據(jù)的準確性，且大多已達到正常的使用壽命，應(yīng)及時淘汰并引進先進的實驗設(shè)備。如在用提勒管測定固體物質(zhì)的熔點實驗中，在要求學生掌握經(jīng)典測定方法的同時，還要求學生運用顯微熔點測定儀測定熔點。

3結(jié)語

培養(yǎng)適應(yīng)社會需要的高素質(zhì)的實踐型、創(chuàng)新性人才是當今高等學校責無旁貸的任務(wù)[7]。長江大學基礎(chǔ)化學實驗教學改革為我校涉農(nóng)專業(yè)學生動手能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了良好的平臺，是增強學生實踐動手能力、培養(yǎng)學生創(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效果，也得到了同類高校和學生的普遍贊譽。

[參考文獻]

[1]莊京，彭卿，王訓.談基礎(chǔ)化學實驗教學改革觀念[J].大學化學，2010,25(1):13～15,22.

[2]田曙堅,廖一平,焦書明.化學實驗課教學規(guī)律探析[J].大學化學,2005,20(1)：25.

[3]王靜康.貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010~2020年)》深化全國化工學科教育改革[J].化工高等教育,2011,28(1)：1～12.

[引著格式]李水清.綜合院校農(nóng)科專業(yè)基礎(chǔ)化學實驗教學改革與實踐[J].長江大學學報(自科版)，2015，12(27)：89～92.

[中圖分類號]G642.423

[文獻標識碼]A

[文章編號]16731409(2015)27008904

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

[基金項目]長江大學教學研究項目(JY2014008)。

[收稿日期]2015-04-20