李少華,翁 睿,史凌珊,劉金仙,張 渤
(武夷學院 茶與食品學院心/中國烏龍茶產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心/福建省高校茶葉工程研究中,福建 武夷山 354300)
基礎化學實驗是園藝專業(yè)學生必修的一門獨立實踐性課程,是無機及分析化學、有機化學課程的重要組成部分,亦是園藝學專業(yè)學生升入大學階段學習后最早接觸的實驗課[1]?;A化學實驗主要培養(yǎng)學生獨立進行化學實驗操作、觀察、記錄、分析歸納實驗現(xiàn)象、撰寫實驗報告等多方面的能力,同時進一步鞏固學生對化學基礎理論的理解,強化學生對化學知識的應用,實操技能的掌握,操作習慣的養(yǎng)成,和化學思維的形成。學生對本課程掌握的好壞,直接影響化學課程,還會影響到后續(xù)生物化學、植物生理學、土壤學等實驗課程的學習。該課程對園藝學生化學基本素質的培養(yǎng)具有不可替代的作用。
傳統(tǒng)上,園藝專業(yè)基礎化學實驗一般僅有32-48學時,涵括無機及分析化學和有機化學實驗內(nèi)容,遠少于理工科專業(yè)同類課程課時[2-3];授課上,一般采取示教方式,教師講解示教后,學生開始實驗,教師糾正學生操作[4];考核上,一般將操作成績與報告成績作為平時成績,結合期末考核成績作出綜合評判,學生學習較為被動,且急于完成實驗,往往忽視綜合能力培養(yǎng)。隨著我國新辦本科院校整體應用型轉型[5],該教學方法明顯與新時期培養(yǎng)應用型園藝高級人才的目標不匹配,必須進行相應的改革,才能滿足用人單位人才需求。我們結合自身園藝學專業(yè)教學實踐,對基礎化學實驗內(nèi)容與授課方法進行了革新,旨在提升實驗課程教學質量,提高學生化學綜合素質。具體介紹如下。
武夷學院作為全國百所產(chǎn)教融合項目建設高校,武夷學院圣農(nóng)食品學院作為福建省首批示范性產(chǎn)業(yè)學院,圍繞應用型學科專業(yè)建設與應用型人才培養(yǎng)進行轉型,基礎化學實驗為適應園藝專業(yè)應用性人才培養(yǎng)的目標,在選擇實驗材料時,避免簡單化學試劑的驗證操作,以常見園藝產(chǎn)品為主,吸引學生,使同學們學以致用,如在氧化反應反應中加入臍橙中維生素C的測定,在紫外分光度計使用中選擇茶葉咖啡堿的含量測定等。未來還將引入藥用植物如槐米、烏頭、紫玉蘭花等材料加強基礎化學實驗的實用性。教學形式上,積極開設第二課堂,開展開放性實驗室項目,對學生進行差異性培養(yǎng),與南平市出入境檢驗檢疫局、武夷學院分析測試中心及圣農(nóng)集團等單位合作,導師公布開放性實驗項目,學生與導師為雙向選擇,利用課余時間學生到各合作單位實踐,開展研究性實驗、檢測性實驗、應用性實驗,使得課堂教學得以延伸,進一步激發(fā)學生的學習熱情,提高學生的實驗技能熟練度,促進師生交流。
以學生為中心,形成小團隊,在教師協(xié)助指導下,自主設計實驗方案,觀察實驗過程,分享實驗心得,激發(fā)學生的潛能。我們在秋季基礎化學實驗中開設《桂花精油的提取》設計性試驗,學生利用武夷學院校園內(nèi)豐富的桂花資源,提取桂花精油。實驗前,同學們分組,查閱文獻資料,與教師交流理解相關原理,分別設計了水蒸氣蒸餾法、石油醚萃取法、蒸餾-萃取法等提取桂花精油,自行收集桂花原料;實驗中,同學們按照實驗方案,在教師協(xié)助下搭建相關設備,觀察實驗過程,收集目標液,分離精油;實驗后,老師組織討論,大家分析、總結各自實驗中的優(yōu)點及不足,分享反思實驗,教師點評,改進,并各自完成實驗報告。經(jīng)過該教學方法,同學們積極性得到充分發(fā)揮,課前課后一直在與老師討論實驗相關問題,尤其是學生們在聞到自己分離得到的桂花精油時,自豪與滿足感油然而生,學生的實驗自信心也得到激發(fā)。
我們在礎化學實驗全課題應用啟發(fā)式教學法,如課堂開始階段以提問方式了解學生對實驗原理,反應方程式,實驗方法等實驗預習情況,并引導學生復習理論課知識點。實驗過程中采用設疑來啟發(fā)學生思考,如在蒸餾實驗時,提問“為何沸點為100℃以下的溶液用水進行冷凝,而100℃以上的用空氣來冷凝?”;分餾實驗中,在展示刺型分餾柱時提問“刺型分餾柱為何可以起到分餾的效果?”;滴定實驗時,“指示劑為何滴2~3滴?”等,引發(fā)同學們進行思考討論,讓同學們快速掌握實驗要點,注重實驗細節(jié)的觀察和思考。
在實驗內(nèi)容設置上采取夯實基礎-突出創(chuàng)新的策略,將同一類型化學實驗進行拓展成一系列實驗,豐富實驗內(nèi)容,節(jié)約課時,在保證四大滴定等基礎課基礎上,加入設計性實驗。如酸堿滴定實驗《NaOH標準溶液的標定及食醋中總酸量的測定》是基礎化學實驗中的經(jīng)典實驗,以酸堿中和反應原理測定食醋中有機酸的含量,而有機酸是果蔬產(chǎn)品中一類重要的風味與物質,類似的反應也可以應用到園藝產(chǎn)品臍橙、山楂等有機酸酸測定,我們將柑橘中有機酸的含量測定加到此實驗中,充實了實驗內(nèi)容,實驗用時由原來的3課時變?yōu)?課時,僅增加1學時,即可多完成一組實驗,同時引導學生發(fā)散性思維,舉一反三,提高學習主動性。又如《茶葉中咖啡因的提取》作為有機化學經(jīng)典綜合性實驗,原實驗方案僅從茶葉中升華得到白色結晶,未進行成分鑒定,我們將其延伸,增加了白色結晶運用生物堿試劑進行鑒別的內(nèi)容,通過顏色的變化同學們更直觀體驗出,茶葉提取升華后的是生物堿類成分,使得該實驗由有機化學綜合性實驗,上升為有機化學-無機及分析化學大綜合性實驗。通過該教學方法,一方面使得有機化學-無機及分析化學實驗課程有機融合,另一方面也增強了學生動手興趣。
多媒體作為當今理論課教學的首選工具,在實驗教學環(huán)節(jié)應用仍較為缺乏。教師主要以“教材+示教”方式進行基礎化學實驗的講授,由于實驗室空間較大,學生人數(shù)較多,人員較為分散,且學生剛開始接觸此類實驗,學生對實驗的理解尤其實驗細節(jié)的掌握大打折扣,往往導致教學質量不佳。為此,我們把多媒體技術帶入實驗室,在實驗室架設移動投影儀,將事先制作的實驗Flash視頻等展示,尤其是細節(jié)操作部分進行放大重點投放,形象生動的展示了實驗過程,同學們迅速掌握實驗要領,大幅提高了實驗效率。
通過對基礎化學實驗課程改革,使教學方法更加完善,教學內(nèi)容更加豐滿,無機及分析化學與有機化學更加融合,實驗的應用性得以增強,學生學習的熱情提高,實驗自信心也得到激發(fā),取得了良好的教學效果。