王雪梅 晏華 王帥 喬建仙 雷猛

【中圖分類號(hào)】G642.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）34-0255-02

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生認(rèn)識(shí)了解化學(xué)學(xué)科的重要渠道，通過(guò)直觀、生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能夠引發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的興趣，同時(shí)也能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)積極思考，促進(jìn)其對(duì)所學(xué)化學(xué)知識(shí)的消化吸收，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)實(shí)際解決問題的能力。著名化學(xué)家戴安邦認(rèn)為：“實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)全面人才的場(chǎng)所”[1]，可見，作為化學(xué)教學(xué)中最重要的部分，化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)揮著不可替代的作用?；瘜W(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)就是以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立，能夠極大地促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力，在學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中能夠發(fā)揮重大作用。

一、化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介

化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)是以我院化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為依托建立的新型化學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其以科學(xué)發(fā)展觀為指引，秉承自主性、開放性、服務(wù)性3大原則，著眼培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、專業(yè)精通、素質(zhì)全面、特長(zhǎng)突出的高素質(zhì)人才。目前，化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要下設(shè)基礎(chǔ)知識(shí)模塊、實(shí)驗(yàn)技能模塊、科技創(chuàng)新模塊以及應(yīng)用發(fā)展模塊4大主要功能模塊，在強(qiáng)化學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而將生活中客觀存在的化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)解析，結(jié)合生活實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)一步鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，提升創(chuàng)新能力。

二、化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主要功能

1.自主學(xué)習(xí)

化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭載大量化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠滿足學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中理論知識(shí)的及時(shí)獲取，同時(shí)，學(xué)生還可以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中隨時(shí)查詢相關(guān)的實(shí)驗(yàn)步驟、方法以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器和化學(xué)試劑的使用方法和注意事項(xiàng)。通過(guò)平臺(tái)的知識(shí)點(diǎn)查詢功能，能夠引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中自主地學(xué)習(xí)相關(guān)化學(xué)知識(shí)，豐富知識(shí)理論體系，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作步驟，為開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)打下良好基礎(chǔ)。

2.虛擬實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，確?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的安全性是一個(gè)常談常新的話題：一方面要確?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的安全，另一方面又要不影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。為解決這一問題，化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭載了虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，學(xué)生可以在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)之前在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行虛擬操作，待操作步驟完全熟悉之后再正式開始實(shí)驗(yàn)。

虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)模擬學(xué)生從進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開始直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束的各個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在絕對(duì)安全的情況下體驗(yàn)完全真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，系統(tǒng)將引導(dǎo)學(xué)生嚴(yán)格按照預(yù)定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并指出學(xué)生操作不當(dāng)?shù)南嚓P(guān)步驟，經(jīng)過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的反復(fù)糾正，學(xué)生就能在正式開始實(shí)驗(yàn)之前完全掌握實(shí)驗(yàn)的步驟及操作方法，從而大大降低實(shí)驗(yàn)的不可預(yù)知性和危險(xiǎn)性。同時(shí)，通過(guò)在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行操作，學(xué)生可以進(jìn)行大膽嘗試，自主開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，隨后，計(jì)算機(jī)會(huì)輔助評(píng)估該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的危險(xiǎn)性，并協(xié)助學(xué)生進(jìn)行調(diào)整，降低實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性，最終制定出安全、易操作、節(jié)約的實(shí)驗(yàn)方案。

3.項(xiàng)目申請(qǐng)

化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的自主性，激發(fā)學(xué)生參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)興趣的同時(shí)鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力，更加注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，著力提升學(xué)生對(duì)創(chuàng)新點(diǎn)的敏感性以及獨(dú)立開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的能力。為滿足以上要求，化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了一套完整的化學(xué)實(shí)驗(yàn)及科研項(xiàng)目申報(bào)和驗(yàn)收的流程。

通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)申報(bào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的步驟主要包括：設(shè)立項(xiàng)目，擬制計(jì)劃，開展實(shí)驗(yàn)和總結(jié)評(píng)估四個(gè)階段。學(xué)生根據(jù)興趣和前期籌備，選定實(shí)驗(yàn)研究方向和課題，并制定詳細(xì)的項(xiàng)目計(jì)劃和任務(wù)書，利用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模擬評(píng)估實(shí)驗(yàn)的可行性和危險(xiǎn)性，隨后在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下使用化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)下設(shè)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)形成正式的結(jié)題報(bào)告書。通過(guò)這種以學(xué)生為主，指導(dǎo)老師為輔，以化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為依托的化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研究，能夠極大激發(fā)學(xué)生的自主性和積極性，端正嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，熟悉科學(xué)研究的流程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)具有較大優(yōu)勢(shì)。

三、化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

各國(guó)學(xué)者一致認(rèn)為，創(chuàng)新能力不僅通過(guò)發(fā)明創(chuàng)造、科學(xué)理論的創(chuàng)新、新產(chǎn)品、新成果等形式體現(xiàn)出來(lái)，更重要的是體現(xiàn)在人的發(fā)展上，包括人個(gè)性的健全，腦力和智力的促進(jìn)，以及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和創(chuàng)新技能的鍛煉。因此，創(chuàng)新能力是一個(gè)廣義的范疇，培養(yǎng)創(chuàng)新能力需要對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及多方面能力進(jìn)行綜合培養(yǎng)。通過(guò)化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能夠有效地開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新的觀察能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和綜合分析能力。

1.創(chuàng)新思維

一般認(rèn)為，創(chuàng)新具有三層含義，一是更新，二是創(chuàng)造，三是改變，三者相互關(guān)聯(lián)，但也有顯著的差別，創(chuàng)新思維即是指對(duì)現(xiàn)有思維的更新，通過(guò)改變既定的思考方式得出創(chuàng)造性的結(jié)論。不使用“特殊技巧”的創(chuàng)新思維的確能夠發(fā)生，但具有偶然性和隨機(jī)性，所以借助外界進(jìn)行創(chuàng)新思維是更為普遍的方法，而化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)就是能夠?qū)⑴及l(fā)的創(chuàng)新思維有意識(shí)地最大化的優(yōu)良載體[2]。

創(chuàng)新思維的基礎(chǔ)是不斷地調(diào)查、質(zhì)疑和分析，因此學(xué)生需要轉(zhuǎn)變觀念，立足化學(xué)基礎(chǔ)，在扎實(shí)的理論基礎(chǔ)上大膽質(zhì)疑，將“不理解”轉(zhuǎn)化為“能理解”，采用創(chuàng)新性的思維方式分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的“不尋?！钡膶?shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而得出創(chuàng)新結(jié)論。在傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師往往注重向?qū)W生灌輸知識(shí)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而不注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程，忽略激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生照方抓藥，不善于思考和探索，束縛了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，這樣培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生缺乏創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，難以滿足培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的要求。因此，化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)對(duì)開發(fā)創(chuàng)新思維具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)自主操作，對(duì)得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行質(zhì)疑，在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生能夠?qū)ΜF(xiàn)有知識(shí)體系進(jìn)行整合并在此基礎(chǔ)上得出具有創(chuàng)新意義的心得，最終使得自身創(chuàng)新思維得到鍛煉。

2.觀察能力

化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的基本科學(xué)素養(yǎng)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生被要求細(xì)致地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如實(shí)做好記錄，這是化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的基本要求。通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)，能夠進(jìn)一步提升學(xué)生的觀察能力，全面強(qiáng)化學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果和發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)問題的能力。

觀察并提出問題是進(jìn)行創(chuàng)造性思考的前提，而細(xì)致的觀察是進(jìn)行開創(chuàng)性工作的基礎(chǔ)，通過(guò)在化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上自主開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可能能夠觀察到教師授課內(nèi)容之外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行創(chuàng)新思考，最終解決創(chuàng)新型問題?？梢姡瘜W(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的自主性和可操作性能夠大大促進(jìn)學(xué)生采用創(chuàng)新的方法觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果；同時(shí)，由于化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和微型化，學(xué)生也能夠?qū)υ趥鹘y(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上一些不易觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確觀測(cè)，這將有助于拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提升學(xué)生的觀察能力。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，因?qū)嶒?yàn)條件的限制，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)法按照某些資料上的要求開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)，有時(shí)甚至沒有現(xiàn)成的資料可供參考，這時(shí)就要運(yùn)用創(chuàng)新的方式來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件，設(shè)計(jì)出新型的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，以滿足相應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)的需要[3]。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力也是學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必不可少的創(chuàng)新能力。

化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)鼓勵(lì)學(xué)生針對(duì)某一問題自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并在允許范圍內(nèi)自行組裝實(shí)驗(yàn)裝置。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生需要對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行篩選，確定最佳實(shí)驗(yàn)方案，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，開拓思路，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)平臺(tái)現(xiàn)有的儀器優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)組合出需要的實(shí)驗(yàn)裝置；另外，化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)也允許學(xué)生對(duì)部分實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行“再開發(fā)”，在確保實(shí)驗(yàn)效果和安全的前提下引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地使用實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)“自由組合”和“一器多用”等方式進(jìn)行化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)本身的改造，并在此過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

4.綜合分析能力

對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行綜合分析是開展實(shí)驗(yàn)的根本落腳點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有知識(shí)體系對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能夠促進(jìn)學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象開展獨(dú)立思考，激發(fā)學(xué)生的興趣，鍛煉邏輯思維和聯(lián)想能力。

化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)學(xué)生綜合分析能力的培養(yǎng)也基于該平臺(tái)具有的自主性和參與性，由于在化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驍[脫傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑_放式的實(shí)驗(yàn)將激發(fā)學(xué)生的開放性思考，最終達(dá)到鍛煉學(xué)生綜合分析能力的目的。

例如，制備Fe（OH）2的實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)物易被氧化，一名學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)這一問題時(shí)，決定在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加入防氧化措施。隨后，該學(xué)生結(jié)合鈉、鉀、白磷等易氧化的藥品采用液封的方式進(jìn)行保存這一知識(shí)點(diǎn)，在進(jìn)行反應(yīng)的試管中先加入少量比水輕且不溶于水的有機(jī)物，實(shí)驗(yàn)開始之后有機(jī)物形成液封隔絕空氣，從而成功解決藥品易氧化的問題。該實(shí)例中充分體現(xiàn)了化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力方面的優(yōu)勢(shì)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題之后結(jié)合現(xiàn)有知識(shí)進(jìn)行綜合分析，提出了創(chuàng)新的防氧化方法，在提升實(shí)驗(yàn)效果的同時(shí)也鍛煉了自己的創(chuàng)新能力。

綜上所述，化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為學(xué)生提供自主進(jìn)行化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的條件，不僅強(qiáng)化訓(xùn)練了學(xué)生的創(chuàng)新思維、觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约熬C合分析能力，而且能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，樹立其嚴(yán)謹(jǐn)、誠(chéng)懇的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。為充分發(fā)揮化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的功能，還需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器和管理進(jìn)行配套完善，從而切實(shí)做到發(fā)揮實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的最大功用，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用創(chuàng)新思維，進(jìn)行自主創(chuàng)新。

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