应用化学专业综合设计实验教学实践探索与特色
孙晓然
(河北理工大学化工与生物技术学院，唐山，063009)
摘 要:以培养应用化学专业应用型和复合型创新人才为目标，阐述了应用化学专业综合设计实验课程的改革经验, 重点探讨并总结了综合设计实验的教学模式、实验成绩评定等方面的改革实践和特色。结果表明通过实施以学生为主体的主体性教学模式和442组合式成绩评定方式，充分发挥了学生的主观能动性，提高学生综合运用知识和创新的能力，同时对学生的评价基本做到比较客观全面，收到了良好的教学效果。 关键词: 综合设计实验；主体性教学模式；组合式考核；创新人才 中图分类号： G642.4 文献标识码： A
大学生创新能力的培养是面向世纪教学改革的重要目标之一, 其根本目的是提高学生
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的分析问题与解决问题的能力, 培养学生的创新意识和进取精神，而实验课程则是培养创新型和复合型人才的重要实践教学环节，是对学生的科学实验方法、技能、作风等进行培养和训练的主要渠道，对学生学习和掌握科学的思想方法，锻炼研究问题和理论联系实际的能力起着重要作用。因此各大专院校均对传统的教学实验体系、内容和管理机制进行了有益的
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探索和改革，取得很多宝贵经验。
我校应用化学专业是于2002年在化学工程与工艺专业的“精细合成”方向基础上成立的专业。专业建立伊始，我们就实验教学这一重要的教学实践环节作为教学改革的突破口，创建了新型的模块式层次化专业实验课程体系，即专业基础实验（第一层次）和综合设计实验（第二层次），均独立设课。其中综合设计实验课程打破原有的专业课程界限，以培养学生
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创新能力为主线，实行专业课程实验的综合与设计，并对教学方式进行大胆改革，即以精细合成化学、功能高分子、精细化工工艺学、腐蚀与防护等专业课程的理论及其他基础课程的理论为基础，以应用化学中的合成制造技术与分析测试技能为主要内容，实施以学生为主体的主体化教学模式，和客观全面的442组合式考核方法。通过几年的教学实践，证明学生运用化学的基本理论、知识和技能解决科研、生产实际问题的能力以及查阅资料获取信息的能力得到较大提高，并增强了学生的自觉学习意识、团队合作精神和创新能力，综合素质得到较全面锻炼。通过对应用化学专业2002级到2005级教学班进行的综合设计实验教学实践，结果表明达到了良好教学效果。
一、明确综合设计实验教学目标和实施内容，培养学生科学的实验研究方法
应用化学专业的业务培养目标是培养具备化学的基本理论、基本知识相较强的实验技能，能在科研机构、高等学校及企事业单位等从事科学研究、教学工作及管理丁作的高级专门人才，因此我校开设的综合设计实验课程紧密围绕这一培养目标展开实施。由于物质制备、表征及应用是应用化学领域基础知识、基础理论以及科学研究、实际应用中最重要的三个方
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面，故我们开设的综合设计实验以这三方面的应用与实践为主要内容，并将三者结合起来，分为综合型实验和设计型实验2大部分。综合型实验内容强调无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学、精细合成化学、电化学、仪器分析等基础知识融会贯通，并应用到实际的精细化工产品制备操作中，如综合型实验“聚乙烯醇缩甲醛的制备及内涂料的制备”，包含逐步聚合、亲核加成反应、中和反应、酸碱滴定等基础理论知识的运用，水浴加热搅拌装置、水蒸气蒸馏、红外光谱分析等基本操作方法的训练，制备涂料的复配原则、涂料粘度和固含量的测定、硬度和成膜时间的测试方法等。设计型实验的任务以课题形式给出，只说明课题意义、完成该课题的目的，如“聚丙烯酸钠高吸水树脂的制备及应用”，要求学
生通过查阅相关文献，自行确定实验方案，实验方案经教师把关后开始实施，完成后写出实验报告和小型科技论文。通过以上实验过程的课题提出、文献调研、实验方案设计，实验实施、科技论文和实验报告写作等过程的实践，学生能够自觉地思考一些与应用化学和化学工程的相关的理论和知识问题，加深了对有关课程的基础知识和理论的理解，克服了传统的专门化、单一化实验在知识各方面的脱节现象，从而激发和培养了他们对实验学习的兴趣，实验技能、科研能力、创新思维得到大幅度提高，同时体会到化学学科在国民经济和社会发展中的作用，增强了对专业的热爱。
二、建立主体性教学模式，为学生构筑综合能力培养平台
综合设计实验课程安排在第六学期期末最后3周集中进行，是一个独立教学过程，分3阶段完成。第一阶段是综合设计实验引导阶段，即在期末考试结束后结合该课程特点召开学生实验动员会，组织学生熟悉实验场地、所用大型仪器及设备；指导学生如何查阅相关资料、如何合理设计实验方案；对撰写实验报告的格式、方法提出要求等，引导学生进入综合设计实验状态。第二阶段是实验操作和设计阶段，学生通过3个综合实验和3个设计实验的过程，运用已学过的基础知识和实验技能，以小组形式在实验室完成实验操作，对自行确定的实验方案的合理性和创新性进行验证，并对实验结果进行分析得出综合性的结论，对实验中出现的现象和疑惑进行交流讨论。第三阶段是综合设计实验归纳总结阶段，学生通过撰写实验报告和科技小论文对实验过程进行总结，对实验中的现象进行合理解释，得出正确结论。 教师角色 检查操作流程简图 巡视、纠错、指导答疑 实验题目内容 答疑、解惑 评阅 预 习 课 堂 实 验 交流讨论 实验总结 物质物化性质查阅 检查仪器 实验目的原理 论文写作 仪器及使用方法 安装实验装置 实验问题与现象 实验报告 思考题回答 实验操作 互问互答 操作流程简图设计 观察记录 实验收获 实验方案确定 提出问题 疑难问题 学生角色 图1 综合设计实验教学框架设计图
对于具体实验的教与学方式采取学生主体性教学模式，如综合实验的教学框架设计见图1。在这样一个教学平台中，学生是课程的主角，教师是配角，以学生为主体，注重发挥学生的主观能动性。学生面对每个实验需完成课外预习、课堂实验、课堂交流与讨论、实验总结等四个环节的学习。由于实验内容中涉及到许多化学基础知识和专业知识，尤其很多专业知识是第七学期开设的专业课程所涉及内容，学生还没有课堂学习的认知，所以必须通过查阅相关资料，进行必要的自学和答疑，在解决了遇到的难点、重点问题后才能完成综合实验，这是预习这一环节的目的所在。在课堂实验环节中学生根据自己自拟实验方案进行独立实验操作，教师只进行原则性指导和答疑。实验结束后进行全班的交流讨论，此环节将学生在实验中遇到的各种问题汇总后提供一个交流平台，学生之间互问互答，共性的疑惑难点问
题由老师进行补充式解释，将实验中的“惑”排除。这些教学环节充分尊重学生的主体参与权，确保了学生在实验教学中的主体地位，充分调动了学生自主参与教学的积极性，使学生的实验学习过程不再是消极的“等、靠、听、记”，而是象“海绵吸水”一样，广泛收集与综合实验有关的知识信息。这样的主体性实验过程迫使学生拓宽了知识面，加强理论知识的复习、巩固和提高，使学生在实验中感到知识的缺乏，将自学和质疑成为学习的自我需要，从而激发了学生自身的学习潜能，培养学生的创新意识，由此推动学生“变学为思”、“变学为悟”、“变学为创造”。
三、采用442组合式成绩评定方式，培养学生的团队协作意识，提高综合素质
在整个综合设计实验过程中，一般每个实验小组成员为2-3人，由学生自主安排实验进度，实行课题组长负责制（每组自己推选）,人人有任务,个个出智慧，这样既锻炼了个人能力，又培养了学生发扬团结协作的团队精神。课题组长负责实验方案汇总、确定及掌握实验进程，培养了学生的工程管理意识。由于学生参与综合设计实验的思想设计、方法选择、实验技术难点突破这一科学实验过程，能够更深刻地了解本专业应用及发展趋势，独立进行科研的综合能力在这个过程中也得到了开发。这为学生参与和适应未来的经济、科研、技术的竞争奠定了基础。
综合设计实验的成绩评定采用442组合式考核方法，总成绩由课题组组分、报告写作和口试答辩三部分组成。在总成绩中，课题组成员的成绩捆在一起形成课题组组分，占40%，以实验方案的合理性、创新性、实验态度、实验结果为主要依据。这样一方面鼓励学生发扬团结协作的团队精神，大家献计献策，将实验工作做得更好，获得更高的组分，因为只有组分高了，个人成绩才会高，另一方面有意识培养与磨练学生客观评价自己，公正评价他人的意识；第二部分成绩由每人的实验报告和科技小论文的质量即报告写作形式给出，成绩占40%，从学生的科技写作能力、实验总结能力、发现问题解决问题能力、自觉思考和创新能力等方面综合评价；第三部分是进行口试综合答辩的成绩，占20%，即学生随机抽取口试试题，成绩评定是从学生所学知识巩固和运用能力、独立思考、语言组织和表达的能力及反应能力等方面综合考察。这种442组合式考试评定方式，既保证评价的公平公正，锻炼了学生的个人能力，又培养了团队的协作意识，收到了良好的教学效果。
参考文献
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[2] 章晶晶. 论化学实验教学改革[J].湘潭师范学院学报(社会科学版),2009，31（2）：137-138 [3] 张淑平，李英姿，张荣庆. 分子生物学实验课教学实践与体会[J]. 中国大学教学， 2006，1 ：49-50
[4] 孙晓然，梁英华，杨立霞. 化学工程与工艺专业综合实验教学改革. 第八届全国教学研讨会论文集，2005，4：35-38
作者简介：
孙晓然：女，1966-，河北理工大学化工与生物技术学院，教授，主研方向为功能高分子与纳米粒子化学改性
联系地址：河北省唐山市新华西道46号，063009 E-mail：xiaoranhb@yeah.net
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