饒震紅, 杜鳳沛

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院, 北京 100083)

1 遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的必要性

什么是遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)？簡(jiǎn)單的理解“遠(yuǎn)”和“近”就是指所學(xué)專(zhuān)業(yè)與化學(xué)學(xué)科相關(guān)的密切程度。諸如地球物理、土木工程、機(jī)械制造、農(nóng)業(yè)工程、交通運(yùn)輸、海洋工程、大氣與地質(zhì),能源與水利等專(zhuān)業(yè),從主干課教學(xué)目的及未來(lái)從事行業(yè)的技術(shù)需求等表象看,與化學(xué)學(xué)科關(guān)系略有疏遠(yuǎn),屬于遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)[1]。

“中國(guó)制造2025”“一帶一路”等國(guó)家重大戰(zhàn)略的提出與實(shí)施,推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,迫切需要多元化、交叉復(fù)合型人才；世界經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程為遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇[2],化學(xué)學(xué)科研究的對(duì)象決定了化學(xué)作為基礎(chǔ)知識(shí)滲透于各學(xué)科的方方面面。 因?yàn)?化學(xué)研究的是物質(zhì)世界,它告訴人們世界是物質(zhì)的(原子分子論)、物質(zhì)是可認(rèn)知的(可以觀察、測(cè)量和描述)、物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的(物理/化學(xué)變化)、運(yùn)動(dòng)是有規(guī)律的(熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué))[3]。人類(lèi)從事的各項(xiàng)活動(dòng)都是改造客觀世界的物質(zhì)活動(dòng),是對(duì)自然界的認(rèn)知、開(kāi)發(fā)和利用,無(wú)論研究的方向是機(jī)械制造、巖石與土壤、甚至是農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)與貿(mào)易,在制定進(jìn)取策略時(shí),都需要面對(duì)社會(huì)復(fù)雜的變化,需要與自然資源形成系統(tǒng)的融合,離不開(kāi)化學(xué)所蘊(yùn)含的世界觀的指導(dǎo),化學(xué)改變著人的思維方式與創(chuàng)新意識(shí)。

化學(xué)與其他學(xué)科相比不同的特征是化學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué),化學(xué)實(shí)驗(yàn)是我們認(rèn)知物質(zhì)世界的工具,是獲取感性認(rèn)識(shí),并由感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)的過(guò)程,化學(xué)的理論和規(guī)律總結(jié)都是從實(shí)驗(yàn)中來(lái),而且借助于化學(xué)的方法論和應(yīng)用化學(xué)理論完成對(duì)物質(zhì)世界的探索。因而化學(xué)課程教學(xué)如果缺少實(shí)驗(yàn)過(guò)程,意味著切斷了在認(rèn)識(shí)過(guò)程中對(duì)信息選擇、分析、重構(gòu)的訓(xùn)練。在當(dāng)下面對(duì)世界經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展,面對(duì)未來(lái)對(duì)交叉復(fù)合型人才的需求,面對(duì)化學(xué)學(xué)科本質(zhì)對(duì)學(xué)生形成正確意識(shí)形態(tài)的影響,遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是不可或缺的。

2 國(guó)內(nèi)外遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課比較

2.1 美國(guó)兩所大學(xué)遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課情況

(1) 教學(xué)理念方面。選取美國(guó)2018年US NEWS大學(xué)工科專(zhuān)業(yè)排名第8位的普度大學(xué)和排名第14位的德州農(nóng)工大學(xué)與我國(guó)的綜合性大學(xué)進(jìn)行比較。從兩所國(guó)外院校的教學(xué)大綱上可知,遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的化學(xué)課程不同于普通的通識(shí)化學(xué)教育,課程名稱(chēng)定為General Chemistry(普通化學(xué)),旨在為學(xué)生提供重要化學(xué)概念、化學(xué)原理和背景知識(shí)，重點(diǎn)在相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)方面的實(shí)際應(yīng)用。因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程展示了理論課中教授的基本化學(xué)原理,并向?qū)W生介紹化學(xué)中的現(xiàn)代主題,通過(guò)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在強(qiáng)調(diào)觀察數(shù)據(jù)與理論模型之間的數(shù)據(jù)分析和比較[4-5]。

(2) 課程安排方面。表1是美國(guó)兩所大學(xué)遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的情況對(duì)比[6-7]。美國(guó)普度大學(xué)和美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)在遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)均開(kāi)設(shè)了化學(xué)課程的學(xué)習(xí),定位于基礎(chǔ)必修課,不同的是普度大學(xué)在第一學(xué)年中的3個(gè)學(xué)期循環(huán)開(kāi)課,尤其是土木工程專(zhuān)業(yè)在必須學(xué)習(xí)化學(xué)CHM11500(General ChemistryⅠ)課程之后,還可以根據(jù)自己的意愿繼續(xù)選修CHM11600(General ChemistryⅡ),實(shí)驗(yàn)課程作為理論課的一部分,未單獨(dú)設(shè)置,開(kāi)設(shè)的周次與理論課周次相匹配,一學(xué)期12次課,要求至少完成其中的9個(gè)實(shí)驗(yàn)。德州農(nóng)工大學(xué)在本科生一年級(jí)的第一學(xué)期為遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)單獨(dú)設(shè)置了1學(xué)分化學(xué)實(shí)驗(yàn)課CHEM 117, 要求學(xué)生正在或已經(jīng)學(xué)過(guò)化學(xué)理論課程CHEM107,一學(xué)期上10次實(shí)驗(yàn)課,其中有2次實(shí)驗(yàn)課是在線(xiàn)學(xué)習(xí)課程。

表1 2所美國(guó)大學(xué)遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課對(duì)比

(3) 教學(xué)內(nèi)容。普度大學(xué)和德州農(nóng)工大學(xué)有詳盡的實(shí)驗(yàn)手冊(cè),手冊(cè)包含實(shí)驗(yàn)報(bào)告。兩所學(xué)校在實(shí)驗(yàn)手冊(cè)中列出了本學(xué)期課程所有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)助教的地址與聯(lián)系方式,尤其普度大學(xué)在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中特別注釋了實(shí)驗(yàn)教師的職責(zé)與具體負(fù)責(zé)的管理工作,鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)前多提問(wèn)題。學(xué)生要定期查看郵箱,及時(shí)接受有關(guān)實(shí)驗(yàn)課程的信息。無(wú)機(jī)和物化內(nèi)容是兩所學(xué)校都選擇的,美國(guó)普度大學(xué)實(shí)驗(yàn)中有分析化學(xué)的內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置顯示出清晰的模塊化,分為實(shí)驗(yàn)技能類(lèi)、原理模型類(lèi)、分析測(cè)定類(lèi)和興趣探索類(lèi)(見(jiàn)表2)。

表2 普度大學(xué)2011年秋學(xué)期實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

表2(續(xù))

(4) 教學(xué)管理與成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)。普度大學(xué)實(shí)驗(yàn)課有嚴(yán)格的登記制度,不允許缺課,缺少的實(shí)驗(yàn)課不補(bǔ)。如果缺課2次以上成績(jī)自動(dòng)記為“F”。遲到10 min以上的、沒(méi)有按規(guī)定正確地進(jìn)行個(gè)人防護(hù)的、預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)不充分的、在小組實(shí)驗(yàn)沒(méi)有建設(shè)性貢獻(xiàn)的、沒(méi)有按規(guī)定提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的,本次實(shí)驗(yàn)均為零分。實(shí)驗(yàn)成績(jī)占課程總成績(jī)的25%,沒(méi)有單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)考試,但不定期會(huì)有實(shí)驗(yàn)測(cè)驗(yàn)。美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)則禁止學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室使用手機(jī)、傳呼機(jī)和其他個(gè)人電子設(shè)備,在實(shí)驗(yàn)課開(kāi)始之前，請(qǐng)假獲得批準(zhǔn)可以補(bǔ)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)課是單獨(dú)設(shè)課,成績(jī)的評(píng)定分為預(yù)習(xí)測(cè)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)、安全、數(shù)據(jù)獲取分析和報(bào)告,期末90 min的實(shí)驗(yàn)考試共6部分,強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)前必須完成20 min的在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)測(cè)驗(yàn)。

2.2 國(guó)內(nèi)大學(xué)遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課情況

表3是國(guó)內(nèi)不同大學(xué)遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)比。由于培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)理念的差異,國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課開(kāi)設(shè)的參差不齊,表現(xiàn)為同一所學(xué)校并不是所有的遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)都有化學(xué)課,有的只有理論課,無(wú)實(shí)驗(yàn)課；開(kāi)設(shè)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的,后續(xù)課程中幾乎不再涉及化學(xué)的學(xué)習(xí)。上海交大和清華大學(xué)對(duì)不同的遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)有顯著的層次化教學(xué)。國(guó)內(nèi)學(xué)校多數(shù)實(shí)驗(yàn)課單獨(dú)設(shè)置,但實(shí)驗(yàn)次數(shù)與理論課次數(shù)不匹配,實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)普遍偏少,一般為16學(xué)時(shí),同一專(zhuān)業(yè)不同學(xué)校學(xué)時(shí)相差一倍,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容覆蓋面寬窄不一,有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與理論課脫節(jié),盡管開(kāi)設(shè)了實(shí)驗(yàn)課,效果并不令人滿(mǎn)意。實(shí)驗(yàn)考核一般將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告按比例分配,計(jì)算出總成績(jī),沒(méi)有考試和測(cè)驗(yàn)環(huán)節(jié)[8-11]。因此在少學(xué)時(shí)的情況下,采取何種措施,怎樣高效進(jìn)行遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué),達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)最佳效果,是值得商討的。

表3 國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課對(duì)比

3 遠(yuǎn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程存在問(wèn)題的成因分析

3.1 教學(xué)計(jì)劃學(xué)時(shí)限制化學(xué)實(shí)驗(yàn)課開(kāi)展

在學(xué)分制下制定專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃,限定了基礎(chǔ)課的教學(xué)學(xué)時(shí)[12]。在“強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)、重視實(shí)踐、拓寬口徑、提高素質(zhì)”為指導(dǎo)思想的新培養(yǎng)計(jì)劃的制定過(guò)程中,各高校普遍壓縮了課內(nèi)總學(xué)時(shí),以便為學(xué)生留出更多的時(shí)間參與創(chuàng)新實(shí)踐。在保證核心課程和專(zhuān)業(yè)課程課時(shí)少縮減的前提下,遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)的化學(xué)理論課也只有32學(xué)時(shí),課程中如果再包含實(shí)驗(yàn)課,其學(xué)時(shí)必然很少。

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容深淺度不易掌握阻礙了實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)展

化學(xué)學(xué)科研究的是物質(zhì)世界,物質(zhì)的豐富多彩也使得化學(xué)理論涉及的知識(shí)面廣、概念多。但是由于學(xué)時(shí)的限制,為了在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)盡可能多地介紹各部分內(nèi)容,知識(shí)的深度講解必然達(dá)不到,傳遞利用理科工具和思維方式處理問(wèn)題的方法受到阻滯。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),若教學(xué)難度低了,知識(shí)的學(xué)習(xí)沒(méi)有系統(tǒng)性,達(dá)不到大學(xué)課程教學(xué)要求；若教學(xué)難度高了,挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,達(dá)不到教學(xué)效果。因而實(shí)驗(yàn)難度不易把握,也阻礙了遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)展。

3.3 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高影響實(shí)驗(yàn)課的深度進(jìn)行

對(duì)于非主干課程,學(xué)生的重視程度不夠。遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)課不理解,認(rèn)識(shí)不到其對(duì)形成正確世界觀、價(jià)值觀和人生觀的意義,認(rèn)為與本專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)差距大,而且課時(shí)少,提不起學(xué)習(xí)興趣,雖然是必修課,但與其他課程相比不會(huì)花費(fèi)很大精力,對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程更是甚少關(guān)心。

針對(duì)上述情況,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)國(guó)外的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),為工學(xué)院、水利學(xué)院及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理專(zhuān)業(yè)(國(guó)際合作辦學(xué))的學(xué)生開(kāi)設(shè)少學(xué)時(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課,探索在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),怎樣調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,怎樣通過(guò)有限的實(shí)驗(yàn)次數(shù),溶入廣泛的化學(xué)知識(shí),怎樣通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力和科學(xué)思維能力。

4 遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)實(shí)踐

我校為水利和土木工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造、機(jī)械電子工程、車(chē)輛工程、農(nóng)業(yè)工程、工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理專(zhuān)業(yè)(國(guó)際合作)分別開(kāi)設(shè)32學(xué)時(shí)和27學(xué)時(shí)的“基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”和“普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)”,除農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理專(zhuān)業(yè)外,其余均為單獨(dú)設(shè)課,1學(xué)分,每年大約有600學(xué)生必修該課程。運(yùn)用多種教學(xué)手段培養(yǎng)在多領(lǐng)域能夠獨(dú)立解決問(wèn)題的人始終是我們的教學(xué)理念。

4.1 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容做到貫通與融合

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生素養(yǎng)教育與文化教育和誠(chéng)信教育的結(jié)合,是培養(yǎng)學(xué)生思維和創(chuàng)造能力的教育過(guò)程,教學(xué)內(nèi)容始終是教育模式變革的基石。我們的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)原則以需求為先,既不是化學(xué)專(zhuān)業(yè)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)的縮編本,也不是純概念化的興趣教學(xué),做到基礎(chǔ)與前沿結(jié)合、趣味與學(xué)術(shù)結(jié)合、深度與廣度結(jié)合、經(jīng)典與創(chuàng)新結(jié)合,力圖將化學(xué)為各個(gè)學(xué)科以不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方式展示出來(lái)。

實(shí)驗(yàn)是做出來(lái)的,做好實(shí)驗(yàn)的能力是在教育的點(diǎn)滴中進(jìn)行培養(yǎng)的。對(duì)于大一的學(xué)生,無(wú)論文科生還是理科生都有適應(yīng)度的問(wèn)題?？紤]到學(xué)生背景知識(shí)參差不齊,實(shí)驗(yàn)難度上從最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)開(kāi)始,既大眾化、普及化,又介紹化學(xué)學(xué)科的基本概念,力圖通過(guò)簡(jiǎn)單的儀器操作,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,能夠從簡(jiǎn)單中獲取感受,掌握相應(yīng)的化學(xué)知識(shí),更主要的是讓學(xué)生了解科學(xué)研究的過(guò)程,做到簡(jiǎn)單中的不簡(jiǎn)單。第一次課,開(kāi)設(shè)“鹽水溶液密度的測(cè)定”,這個(gè)實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單,我們將實(shí)驗(yàn)過(guò)程做了調(diào)整,加入了分析化學(xué)中常用的萬(wàn)分之一天平及移液管的使用,融入了精密度、準(zhǔn)確度和有效數(shù)字的概念,對(duì)最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)論不是簡(jiǎn)單地由公式計(jì)算直接得出,而是要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,分析誤差來(lái)源,使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了化學(xué)實(shí)驗(yàn),掌握了實(shí)驗(yàn)室常用儀器的使用,對(duì)“量”“誤差”和“有效數(shù)字”等基本概念有了感性的理解。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)學(xué)生信息加工能力的培養(yǎng),在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)材料多元化,可以成為抽象理論學(xué)習(xí)的助手。在現(xiàn)行的大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有探究離子鍵和共價(jià)鍵類(lèi)型的實(shí)驗(yàn),講述元素間的原子通過(guò)什么作用形成豐富多彩的物質(zhì)的時(shí)候,抽象的化學(xué)鍵令人難以理解。描述化合物原子間化學(xué)鍵的類(lèi)型除了用模型外,還可以通過(guò)熔點(diǎn)、電導(dǎo)率的測(cè)定進(jìn)行預(yù)測(cè)。因此,我們測(cè)定生活中常見(jiàn)物品在水和乙醇溶液中的電導(dǎo)率,通過(guò)溶液的導(dǎo)電性分析溶液中離子移動(dòng),預(yù)測(cè)化學(xué)鍵類(lèi)型,并研究改變離子濃度對(duì)電導(dǎo)率的影響,研究溶液pH變化的影響,使得抽象的概念形象化,難于理解的知識(shí)生活化。

深度學(xué)習(xí)、獨(dú)立思索是高水平主動(dòng)認(rèn)知的表現(xiàn),是學(xué)生掌握核心知識(shí),運(yùn)用批判性思維解決復(fù)雜問(wèn)題的能力,實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。用分光光度法測(cè)定補(bǔ)血藥片中鐵的含量,可以潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。因?yàn)橛捎趯W(xué)時(shí)限制,理論課上沒(méi)有講授這部分知識(shí),實(shí)驗(yàn)講義則寫(xiě)的非常細(xì)致,從電磁波的定義到光譜分析原理,從比爾定律到分光光度計(jì)的使用,設(shè)計(jì)先用色素進(jìn)行實(shí)驗(yàn),了解吸光度和吸收曲線(xiàn),然后再用吸光光度法測(cè)定鐵含量,通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程深度學(xué)習(xí),不僅鍛煉思維能力,學(xué)到新知識(shí),而且這種方式可以補(bǔ)充理論教學(xué)學(xué)時(shí)的不足。

實(shí)驗(yàn)課程知識(shí)的貫通除實(shí)驗(yàn)技術(shù)的學(xué)習(xí)外,還在于對(duì)科技前沿知識(shí)的認(rèn)知。科技前沿通常指科技研究中最新或領(lǐng)先的領(lǐng)域,將這些領(lǐng)域中的新內(nèi)容、新方法、新思想納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)視野,不僅是社會(huì)進(jìn)步的要求,也是學(xué)生自身發(fā)展的需求。鐵磁流體是一種新型的功能材料,美國(guó)宇航局首先將它應(yīng)用于宇航服的密封,我們開(kāi)設(shè)了鐵磁流體制備的實(shí)驗(yàn),用化學(xué)共沉淀法制備細(xì)小的Fe3O4磁性納米粒子,再加入活性劑,獲得了高磁化強(qiáng)度、高顆粒濃度的超穩(wěn)定系統(tǒng)。當(dāng)磁流體溶液中的懸浮顆粒在外加磁場(chǎng)的作用下,展現(xiàn)各種形態(tài)時(shí),留給學(xué)生的恐怕不僅僅是對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的驚呼吧。

4.2 采用多種途徑,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的工作效率

利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和視頻課程講授實(shí)驗(yàn)知識(shí)可以有效地緩解遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課課時(shí)偏少的困境。MOOC課程“大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)先修課程”的開(kāi)設(shè),將中學(xué)教育與大學(xué)教育進(jìn)行了很好的銜接[13]。而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)效、注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程,更離不開(kāi)面對(duì)面互動(dòng)的教學(xué)模式。

抓好第一堂課的學(xué)習(xí)效率是學(xué)生能否取得實(shí)驗(yàn)好成績(jī)的基礎(chǔ)。農(nóng)林經(jīng)濟(jì)管理專(zhuān)業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的第一次課是在教室內(nèi)完成的。在這次課上,教師講述實(shí)驗(yàn)室安全和規(guī)則,并與學(xué)生簽署安全協(xié)議。用多媒體介紹化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的儀器,并且向大家介紹取得高分實(shí)驗(yàn)成績(jī)的方法,指出要給自己留出足夠的時(shí)間閱讀實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容,不要等到實(shí)驗(yàn)課前1 h再預(yù)習(xí),要完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)題目才能開(kāi)始實(shí)驗(yàn),而且特別重申學(xué)術(shù)不誠(chéng)實(shí)是一種嚴(yán)重的犯罪。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,采取合作互動(dòng)教學(xué)法能夠促使少學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課高效完成,培養(yǎng)了學(xué)生協(xié)作精神和社會(huì)擔(dān)當(dāng)能力。以農(nóng)林經(jīng)管專(zhuān)業(yè)的化學(xué)課為例,每次實(shí)驗(yàn)兩位學(xué)生一組共同完成,并沒(méi)有減弱每位學(xué)生的操作機(jī)會(huì)。我們的實(shí)驗(yàn)課堂鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行討論,思疑、質(zhì)疑和解疑在生生之間、師生之間對(duì)實(shí)驗(yàn)的探討中完成,而且生生之間的互動(dòng)延續(xù)到課后對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。招錄本專(zhuān)業(yè)二年級(jí)的學(xué)生(每次實(shí)驗(yàn)大約5人左右)作為“小師傅 ”重回實(shí)驗(yàn)室,也是實(shí)驗(yàn)課的一個(gè)特點(diǎn)?！靶煾怠眳f(xié)助實(shí)驗(yàn)工作,又不同于教師,學(xué)生與“小師傅”有自然的親切感,對(duì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,能夠及時(shí)地與“小師傅”交流,快速地找到答案。

問(wèn)題導(dǎo)向法也是增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果常用的方法。該方法能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的參與度,誘導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性,避免應(yīng)付差事現(xiàn)象。在我們的實(shí)驗(yàn)中,開(kāi)設(shè)了紅酒中乙醇濃度測(cè)定實(shí)驗(yàn), 綜合了有機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)知識(shí)。首先將樣品蒸餾,然后氧化餾出液,再利用氧化還原法滴定。因?yàn)檫M(jìn)行蒸餾操作費(fèi)時(shí)繁瑣,可不可以直接將紅酒氧化滴定呢,氧化溫度是如何確定的呢？帶著這樣的問(wèn)題分組、分項(xiàng)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),討論影響反應(yīng)進(jìn)行的因素及控制方法。引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)科學(xué)的局限性,化學(xué)反應(yīng)在一定條件下進(jìn)行,進(jìn)而完成思維的轉(zhuǎn)變和獨(dú)立思想的確立。

4.3 遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的效果

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的影響不是顯性的,在無(wú)形中潛移默化地發(fā)揮作用。機(jī)械專(zhuān)業(yè)的本科畢業(yè)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)想到用化學(xué)方法獲取氣體改進(jìn)制造的小設(shè)備；土地資源專(zhuān)業(yè)的本科生在暑期大學(xué)生社會(huì)實(shí)踐中關(guān)注服務(wù)區(qū)域內(nèi)水中磷的影響。自然科學(xué)客觀性、邏輯性和計(jì)量性的特點(diǎn),影響著農(nóng)林經(jīng)濟(jì)管理專(zhuān)業(yè)學(xué)生的思維,從2017年該專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的去向可以分析出化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生素質(zhì)能力的潛在影響,有80%的學(xué)生去往世界名校繼續(xù)深造。

5 遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的思考

5.1 實(shí)驗(yàn)室教學(xué)團(tuán)隊(duì)的高效工作是少學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的條件

在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行有效的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),離不開(kāi)充分的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作。細(xì)致、全面、正確的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備不僅包括實(shí)驗(yàn)室管理、實(shí)驗(yàn)教師的預(yù)做、也包含實(shí)驗(yàn)“小師傅”的培訓(xùn)工作?！靶煾怠眮?lái)自于大二的學(xué)生,對(duì)于結(jié)束不久的化學(xué)實(shí)驗(yàn)遺忘程度低,采取課前集中面授的方法,從實(shí)驗(yàn)理論的理解,實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)的要求到實(shí)驗(yàn)思考題的討論逐一指導(dǎo),使“小師傅”對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知水平有顯著提高。由于“小師傅”自身學(xué)習(xí)時(shí)間的限制,并不要求“小師傅”輔導(dǎo)所有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

5.2 遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容需要有一定深度

化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的是對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí),告知人們物質(zhì)間的作用規(guī)律及對(duì)社會(huì)的影響,更接近生活,易于人們接受。但泛泛而談流于表面則達(dá)不到大學(xué)教學(xué)目的,正如學(xué)者研究的：教育傳授的是科學(xué)方法,科學(xué)方法的傳授需要載體,不可能離開(kāi)足夠深度的學(xué)科知識(shí)去泛談方法。 在學(xué)習(xí)過(guò)程中的探究、體驗(yàn)與感悟,才能從學(xué)科表面窺測(cè)到學(xué)科精髓,形成合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)與獨(dú)到的見(jiàn)解[14]。所以遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)具有適當(dāng)深度的化學(xué)實(shí)驗(yàn)是值得認(rèn)真思考的,既不能簡(jiǎn)單科普化,又不能專(zhuān)業(yè)化；而且在理論課時(shí)有限的情況下,借助于實(shí)驗(yàn)教學(xué)還可以增加知識(shí)的容納量,進(jìn)行知識(shí)更新不失為一種有效的途徑。

5.3 遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要與多學(xué)科結(jié)合

教育成功與否的關(guān)鍵是尋找有效途徑教會(huì)學(xué)生知識(shí)、處理問(wèn)題的態(tài)度和有效溝通的能力。有效溝通不僅表現(xiàn)為口頭形式,書(shū)面表達(dá)也是人與社會(huì)溝通的形式?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要與數(shù)學(xué)及計(jì)算機(jī)學(xué)科相結(jié)合撰寫(xiě)體現(xiàn)科學(xué)方法的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,建立數(shù)學(xué)模型分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,利用計(jì)算機(jī)模擬分子結(jié)構(gòu),探討物質(zhì)間的作用機(jī)理,利用信息化手段獲取與實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)的實(shí)質(zhì)。

5.4 遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)不一定需要復(fù)雜高端的儀器

借助于信息化的發(fā)展,融入新的教學(xué)手段,改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)模式,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高參與度,學(xué)生的能力培養(yǎng)不一定需要復(fù)雜高端儀器引導(dǎo),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排要有層次,雖然實(shí)驗(yàn)課時(shí)相對(duì)少,但要有系統(tǒng)性,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,從無(wú)機(jī)化學(xué)到有機(jī)化學(xué),從容量分析到儀器分析,逐漸使學(xué)生適應(yīng),避免進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)無(wú)效的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。

5.5 嚴(yán)格進(jìn)行遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)

不能因?yàn)閷?shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少就降低對(duì)課程的要求,使遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)課成為“放水”課。嚴(yán)格的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)規(guī)則是監(jiān)控學(xué)習(xí)進(jìn)度的手段。課前測(cè)驗(yàn)與課后測(cè)驗(yàn)都可以增強(qiáng)學(xué)生的自我反思,課前不定期測(cè)驗(yàn)是用于檢查實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況的常用方法,課后和當(dāng)堂完成實(shí)驗(yàn)練習(xí)的模式也應(yīng)適當(dāng)?shù)夭捎茫辉诶碚撜n程的考試中包含實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容,是提高實(shí)驗(yàn)關(guān)注度的有效方法；將實(shí)驗(yàn)考核階段化,重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考核。

6 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今，我們面對(duì)的未來(lái)是復(fù)雜多樣的,培養(yǎng)的人才要順應(yīng)多變環(huán)境下社會(huì)的發(fā)展,要有終身學(xué)習(xí)和跨學(xué)科合作的能力。遠(yuǎn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是學(xué)生素養(yǎng)、能力培養(yǎng)的需求,是開(kāi)闊知識(shí)視野的基礎(chǔ)。在課程實(shí)施過(guò)程中,利用合作學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),把握好內(nèi)容的“度”,認(rèn)識(shí)到內(nèi)容的層次,處理好實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性,以小博大,對(duì)其他專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)也有良好的借鑒作用。