溫鳴 吳慶生 陳云

(同濟(jì)大學(xué)化學(xué)系 上海200092)

化學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的一門科學(xué)，許多化學(xué)規(guī)律都是通過實(shí)驗(yàn)不斷驗(yàn)證得出的。例如，在人們習(xí)慣性的思維認(rèn)識(shí)中，認(rèn)為塑料、橡膠和纖維等有機(jī)聚合物都是不導(dǎo)電的;而2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了3位在導(dǎo)電聚合物研究中獲得杰出成就的化學(xué)家:美國(guó)的黑格、馬克迪爾米德和日本的白川英樹。導(dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)，開辟了化學(xué)中的新領(lǐng)域，而其實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)是在并未預(yù)先建立理論的情況下得到的?？梢哉f化學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)的發(fā)源之一，它展現(xiàn)出化學(xué)世界的神秘與魅力，啟迪著科學(xué)研究者探索無(wú)窮無(wú)盡的化學(xué)奧秘，不斷創(chuàng)新。作為一門實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)課程，大學(xué)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神等多方面起重要作用［1-2］。因此，大學(xué)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該更注重培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)，提高學(xué)生的科學(xué)研究能力，加強(qiáng)大學(xué)生將化學(xué)基本理論與實(shí)踐相結(jié)合以進(jìn)行科研和學(xué)習(xí)的一門課，它不應(yīng)僅僅停留在感性地認(rèn)識(shí)化學(xué)規(guī)律，并機(jī)械地驗(yàn)證化學(xué)規(guī)律的層面上。普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式也應(yīng)該在傳統(tǒng)的驗(yàn)證經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施的培養(yǎng)環(huán)節(jié)，使學(xué)生盡可能在多層次互動(dòng)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中最大化地培養(yǎng)科學(xué)研究創(chuàng)新精神，并感受到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)和艱辛［3］。

1 普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)多層次互動(dòng)型教學(xué)模式的實(shí)施方法探究

多層次互動(dòng)型大學(xué)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是在教師的引導(dǎo)下，在多方面，采用多種方式，通過深度方面和廣度方面的多層次師生交流互動(dòng)，將鍛煉科學(xué)研究思維和實(shí)踐實(shí)施能力培養(yǎng)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式;讓學(xué)生在完成基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε嘤?xùn)的前提下，在能對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)過程提出問題和建議的基礎(chǔ)上，選擇自己感興趣的實(shí)驗(yàn)課題，并通過查閱相關(guān)資料制定課題研究方案及實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)提出問題、分析問題和解決問題的能力，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新精神和動(dòng)手能力的目的［4-5］。

1.1 提出問題能力的培養(yǎng)

首先是讓學(xué)生在完成基本實(shí)驗(yàn)的前提下，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，思考實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提出問題;在現(xiàn)有條件下通過拓展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的分析結(jié)果。對(duì)于普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)中各個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)，例如:NaCl的提純、酸堿滴定、水的凈化與測(cè)定、化學(xué)反應(yīng)速率等，不同專業(yè)和不同基礎(chǔ)的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)識(shí)程度不同;基礎(chǔ)好的學(xué)生理解較深入，并可以給出一些改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的合理建議。我們根據(jù)學(xué)校普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本設(shè)施的具體情況，考慮目前普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的發(fā)展和基本要求，針對(duì)學(xué)生個(gè)體素質(zhì)的差異，進(jìn)一步深入實(shí)施立體多層次的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方式。通過拓展一定量的融合了科學(xué)研究思維的實(shí)驗(yàn)延伸小課題，讓學(xué)生進(jìn)行選擇;通過師生互動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)和提出問題的能力。例如在酸堿滴定實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)時(shí)間比較充裕，完成快的學(xué)生會(huì)對(duì)各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差有疑問，通過教師對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，可以進(jìn)一步對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析和平行檢測(cè)，找到原因，從而鍛煉了學(xué)生科學(xué)思維的能力。在培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕A(chǔ)上，可以通過教師提供的課題，讓學(xué)生查閱資料，準(zhǔn)備課題研究。學(xué)生可以根據(jù)自己的特長(zhǎng)和興趣點(diǎn)選擇課題，通過查閱資料開拓自己的思路，制定課題研究方案。通過這種方式可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)化學(xué)的理論深度，并通過課題實(shí)踐培養(yǎng)創(chuàng)新能力。借助教師的指導(dǎo)作用，可啟發(fā)學(xué)生積極思考，并提出科學(xué)問題。例如，我們建設(shè)了設(shè)計(jì)性開放實(shí)驗(yàn)“綠色植物的色素提取和分離”?？紤]到學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)的不同，讓學(xué)生在考慮各自能力的情況下，遵循強(qiáng)弱搭配組合的原則，3人一組，先讓學(xué)生在自己現(xiàn)有的化學(xué)知識(shí)范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過不同基礎(chǔ)學(xué)生的合作，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和分析問題，然后制定合理的實(shí)驗(yàn)方案，直到最后完成課題。從而使學(xué)生的能力得到鍛煉。

1.2 分析問題能力的培養(yǎng)

教師提供一些查閱課題相關(guān)資料的途徑，并給出一些有啟發(fā)性的參考文獻(xiàn)和資料，讓學(xué)生知道如何查閱課題的相關(guān)資料并了解課題的研究情況，為開展課題做好準(zhǔn)備。例如在開放性實(shí)驗(yàn)“綠色植物的色素提取和分離”中，教師可以給出包括綠色植物色素的組成及其結(jié)構(gòu)、色素的化學(xué)性質(zhì)、溶解性、萃取分離的方式等內(nèi)容的相關(guān)參考書目與資料，讓學(xué)生根據(jù)不同提純物質(zhì)的性質(zhì)對(duì)提純方法進(jìn)行討論，采取合適手段進(jìn)行提純(如量小的用薄層板，量多的用液-液萃取)。通過師生在不同深度層次的交流討論，讓學(xué)生了解和分析相關(guān)問題，并進(jìn)行總結(jié)歸納;引導(dǎo)和規(guī)范學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行檢測(cè)和判斷，驗(yàn)證理論，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。通過教師與學(xué)生在不同深度層次的互動(dòng)這一過程，使學(xué)生分析問題的能力得到一定程度的鍛煉，為培養(yǎng)科研能力奠定基礎(chǔ)。

1.3 解決問題能力的培養(yǎng)

在提出和分析問題之后，將開始思考如何解決問題。教師在此時(shí)要幫助學(xué)生不斷調(diào)整和把握課題的方向;在確定課題研究方案之后，關(guān)鍵在于將研究方案落實(shí)到實(shí)驗(yàn)的每個(gè)細(xì)節(jié)。學(xué)生要根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作步驟和自己查閱到的資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)路線和步驟，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的儀器和設(shè)施的實(shí)際情況申請(qǐng)自己需要的實(shí)驗(yàn)儀器;同時(shí)還要考慮實(shí)驗(yàn)中各種可能出現(xiàn)的問題，確定解決辦法，并確定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。在這個(gè)過程中，學(xué)生不是像以往那樣只按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而是需要一步一個(gè)腳印，根據(jù)小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，通過組員間的溝通、討論和協(xié)作來(lái)完成實(shí)驗(yàn)過程。在實(shí)驗(yàn)實(shí)施的過程中，教師應(yīng)適時(shí)地給予提示和建議，但不要過多地在實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)方面指導(dǎo)學(xué)生。此外，教師也不能過多干涉學(xué)生的思想，而是放手讓他們?nèi)プ?。如果?shí)驗(yàn)失敗了，教師應(yīng)幫助學(xué)生分析每一步實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，查找原因，讓學(xué)生自己從失敗中體驗(yàn)科研的精神以及如何發(fā)現(xiàn)和挖掘事實(shí)和本質(zhì)。通過這樣的實(shí)戰(zhàn)，學(xué)生才能全身心地投入到實(shí)驗(yàn)過程中，從每一步過程體會(huì)科研的樂趣，體會(huì)科學(xué)工作者的艱辛。我們提出的多層次互動(dòng)式教學(xué)新模式貫穿了整個(gè)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的全過程。由于課時(shí)關(guān)系以及學(xué)生課余時(shí)間分配不容易統(tǒng)一等原因，這一模式的實(shí)施是和化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)基地開展的化學(xué)嘉年華活動(dòng)相結(jié)合開展的。我們給出3個(gè)不同的“綜合類課題”，每個(gè)學(xué)生可根據(jù)自己的時(shí)間，選擇其中一個(gè)課題來(lái)實(shí)施。每個(gè)課題由一位教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)，利用課余時(shí)間跨度一個(gè)月完成。例如，要完成好“綠色植物的色素提取和分離”這一實(shí)驗(yàn)，學(xué)生要先明確一些問題:色素有哪些化學(xué)性質(zhì)?如何對(duì)綠色植物進(jìn)行預(yù)處理?選用什么溶劑溶解色素?如何進(jìn)行色素的提取與分離?如何檢測(cè)和鑒定實(shí)驗(yàn)得到的物質(zhì)?實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論與哪些化學(xué)理論有什么樣的關(guān)聯(lián)?對(duì)于這些問題，學(xué)生通常不能全面考慮到，而教師的適當(dāng)引導(dǎo)與啟發(fā)能讓學(xué)生把握好課題的研究方向，并從大量文獻(xiàn)中獲取知識(shí)。

1.4 歸納能力的培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)課題實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)束后，學(xué)生要自己書寫研究課題論文，按照確定的實(shí)驗(yàn)方法完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，得出結(jié)論并與教師討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)對(duì)學(xué)生的研究方案、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，與學(xué)生一起討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果并最后得出結(jié)論。這些對(duì)于學(xué)生從如何完成研究實(shí)驗(yàn)到展示自己成果的總結(jié)歸納能力的培養(yǎng)有重要意義。

2 多層次互動(dòng)型大學(xué)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式面臨的問題與對(duì)策

進(jìn)行多層次互動(dòng)型大學(xué)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索，會(huì)面臨一些困難和問題。首先，普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課時(shí)很有限，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間較少，計(jì)劃課時(shí)外也容易出現(xiàn)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間與實(shí)驗(yàn)時(shí)間沖突的情況。采用多層次互動(dòng)型大學(xué)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，加入自主進(jìn)行課題的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)完成的過程，可能會(huì)造成實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)、學(xué)生難以在較穩(wěn)定的一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)完成實(shí)驗(yàn)的狀況，甚至沒有足夠的時(shí)間來(lái)安排化學(xué)實(shí)驗(yàn)，這些會(huì)對(duì)學(xué)生的積極性產(chǎn)生一些影響。其次，高校的大學(xué)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施也很有限，實(shí)驗(yàn)研究課題相對(duì)簡(jiǎn)單而且面窄，可選課題少。在確定研究課題時(shí)，往往會(huì)受到實(shí)驗(yàn)設(shè)施的限制，使很多實(shí)驗(yàn)沒有條件進(jìn)行和完成，難以按預(yù)定的計(jì)劃實(shí)施多層次互動(dòng)型模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。另外，指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生感興趣的實(shí)驗(yàn)研究課題的知識(shí)面也有可能不夠廣，不能很好滿足學(xué)生進(jìn)行課題研究的需求，這也會(huì)造成學(xué)生研究熱情下降。

因此，如何突破課時(shí)的限制，如何解決實(shí)驗(yàn)設(shè)施的局限，如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性等就成為最需要解決的問題。要抓住培養(yǎng)學(xué)生能力這一關(guān)鍵點(diǎn)，著眼于學(xué)生創(chuàng)新能力的提高和實(shí)踐動(dòng)手能力的鍛煉。對(duì)于課時(shí)有限的問題，沒有固定的時(shí)間，可以以課外科技活動(dòng)的形式進(jìn)行，也可以通過其他方式進(jìn)行師生交流和討論。例如:我們通過建設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來(lái)進(jìn)行師生互動(dòng)和交流討論;而實(shí)驗(yàn)設(shè)施的限制可以借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地和測(cè)試中心的設(shè)施來(lái)提供幫助，也可以采用一些理論研究題目。這些瑣碎問題的解決，既是教學(xué)模式的探索，又是正常課堂教學(xué)的必要補(bǔ)充。多層互動(dòng)型的教學(xué)模式拓寬了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的途徑。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著教育意識(shí)的變化，大學(xué)教育要求我們要注重素質(zhì)培養(yǎng)，即培養(yǎng)學(xué)生掌握知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)的能力。大學(xué)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為大學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的最早一批課程，更應(yīng)該改革創(chuàng)新教學(xué)方式，注重培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新精神。這里提出的互動(dòng)型教學(xué)模式彌補(bǔ)了傳統(tǒng)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的不足，讓學(xué)生自主走上科學(xué)探索的征程，有利于學(xué)生提高綜合實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)研究創(chuàng)新思維。當(dāng)然，這一教學(xué)模式仍然受到實(shí)驗(yàn)設(shè)施和時(shí)間的限制，但是，隨著國(guó)家和大學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的重視，作為素質(zhì)培養(yǎng)課程之一的大學(xué)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)也會(huì)受到相應(yīng)的重視。我們可以通過實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)項(xiàng)目和學(xué)校提供的教學(xué)平臺(tái)，不斷完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式。

［1］溫鳴，吳慶生，姚天明.大學(xué)化學(xué)，2009，24(5):14

［2］溫鳴，吳介達(dá).同濟(jì)教育研究，2005(1):69

［3］楊勇，顧金英，溫鳴，等.普通化學(xué)實(shí)驗(yàn).上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2009

［4］辛劍，孟長(zhǎng)功.基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn).第2版.北京:高等教育出版社，2009

［5］段曉英，許兵.化工高等教育，2008(5):22