導(dǎo)語(yǔ)：化學(xué)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

[摘要]應(yīng)用化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的有效模式。通過(guò)構(gòu)建“以學(xué)生為中心”的專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，對(duì)傳統(tǒng)的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革。通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)向、拓展思考以及基于學(xué)習(xí)遷移的自主設(shè)計(jì)等多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行獨(dú)立思考、設(shè)計(jì)與實(shí)施的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從而更好適應(yīng)本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中對(duì)學(xué)生素質(zhì)與能力方面的客觀要求。

[關(guān)鍵詞]以學(xué)生為中心；應(yīng)用化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式改革

化學(xué)學(xué)科是一門(mén)應(yīng)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)學(xué)科，應(yīng)用化學(xué)理科專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)包括專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)能力和專(zhuān)業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)三個(gè)主要方面，致力于培養(yǎng)具備扎實(shí)專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)技能，具有創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和行業(yè)素質(zhì)，能夠解決應(yīng)用化學(xué)領(lǐng)域?qū)嶋H問(wèn)題，能在應(yīng)用化學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域從事生產(chǎn)、科學(xué)研究、應(yīng)用開(kāi)發(fā)等應(yīng)用型高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才[1]，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)有所成，學(xué)以致用。作為理論聯(lián)系實(shí)際的重要載體，應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)課程體系中實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)專(zhuān)業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)中占有特殊的地位，具有舉足輕重的作用[2]。培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的人才是當(dāng)前本科教學(xué)改革的重要研究?jī)?nèi)容之一，對(duì)于應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)而言，實(shí)驗(yàn)課程是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要途徑。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目標(biāo)而言，關(guān)鍵是要在實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程當(dāng)中，以提升學(xué)生素質(zhì)，開(kāi)發(fā)學(xué)生潛能作為目的，并將以上目標(biāo)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過(guò)程。目前高等學(xué)?；瘜W(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、教學(xué)方式僵化、實(shí)驗(yàn)考核制度單一等諸多弊病，迫使學(xué)生被動(dòng)接受教育的基本模式，造成了畢業(yè)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)大致相同，“百人一面”，極大地制約了學(xué)生創(chuàng)新潛力的挖掘[3]。難以實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)當(dāng)中對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和行業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)要求。因此，實(shí)驗(yàn)課程的改革勢(shì)在必行。應(yīng)用化學(xué)理科專(zhuān)業(yè)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)是專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中溝通基礎(chǔ)課和后期專(zhuān)業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的重要橋梁，在專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)體系當(dāng)中促進(jìn)了各二級(jí)學(xué)科之間的有機(jī)融合，起到承上啟下的關(guān)鍵作用[4-5]，也是學(xué)生將所學(xué)專(zhuān)業(yè)課知識(shí)進(jìn)行綜合實(shí)踐的主要途徑。綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程安排在大學(xué)三年級(jí)下學(xué)期，在學(xué)生修讀完化學(xué)基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)課程以及大部分專(zhuān)業(yè)核心課程后進(jìn)行，主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容圍繞目標(biāo)化合物的合成，產(chǎn)物的分離與提純，組成和性能表征三個(gè)主要環(huán)節(jié)展開(kāi)，實(shí)驗(yàn)類(lèi)型包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三種類(lèi)型。在實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施過(guò)程當(dāng)中，針對(duì)以上三種類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行教學(xué)模式的研究和改進(jìn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

1驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題導(dǎo)向法教學(xué)(PBL教學(xué))

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中一種傳統(tǒng)、常見(jiàn)的原理性質(zhì)以及基本方法、基本技能的實(shí)驗(yàn)，可以通過(guò)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的某個(gè)概念或原理的理解，使學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)方法和技能[6]。通常驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有可預(yù)見(jiàn)性，往往給人有呆板無(wú)趣的印象，學(xué)生積極性通常不高，通常按部就班“照方抓藥”，知其然不知其所以然，也就很難實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)相應(yīng)知識(shí)的理解和技能的掌握，無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)課程當(dāng)中既定的知識(shí)和能力目標(biāo)。應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程在圍繞目標(biāo)化合物合成以及合成后目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行簡(jiǎn)單分離等主要模塊，仍然保留了一部分驗(yàn)證性為主的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。為了避免實(shí)驗(yàn)教學(xué)中延續(xù)學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟照方抓藥的現(xiàn)象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果，擬在這一部分驗(yàn)證性為主的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中采用問(wèn)題導(dǎo)向法進(jìn)行教學(xué)，即PBL(Problembasedlearning)教學(xué)[7]。PBL教學(xué)由HowardBarrows和AnnKelson提出，是一種以問(wèn)題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)方式，其核心理念認(rèn)為“問(wèn)題是學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，也是選擇知識(shí)的依據(jù)”。這一教學(xué)法實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為中心，通過(guò)激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，使學(xué)生真正成為教學(xué)的主體，由于這一方法可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生在課程知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)方面的共同達(dá)成，在國(guó)際上成為教學(xué)改革的主要趨勢(shì)。在應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采用PBL教學(xué)，主要可以通過(guò)設(shè)置預(yù)習(xí)思考題的方式進(jìn)行。以上思考題涵蓋了綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中各步驟的要點(diǎn)，對(duì)于整個(gè)實(shí)驗(yàn)起到了一個(gè)提綱挈領(lǐng)的作用。在本課程的每一個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，都進(jìn)行了預(yù)習(xí)思考題的設(shè)置，并通過(guò)預(yù)習(xí)報(bào)告，對(duì)學(xué)生完成預(yù)習(xí)思考題的模式進(jìn)行驗(yàn)收。實(shí)例一，在甲基叔丁基醚的制備與表征的實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下問(wèn)題：(1)目前工業(yè)制備和實(shí)驗(yàn)室制備甲基叔丁基醚主要有哪些方法？請(qǐng)簡(jiǎn)要指出以上方法的主要優(yōu)點(diǎn)和不足。(2)在本實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，加入15%硫酸溶液的目的是什么？請(qǐng)查閱相關(guān)資料指出相應(yīng)的機(jī)理。加入硫酸濃度過(guò)高或者過(guò)低可能對(duì)這一反應(yīng)帶來(lái)何種不良影響？(3)指出反應(yīng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的副產(chǎn)物并給出如何避免形成以上副產(chǎn)物的副反應(yīng)發(fā)生以及如何實(shí)現(xiàn)以上副產(chǎn)物與目標(biāo)產(chǎn)物甲基叔丁基醚的分離。(4)反應(yīng)過(guò)程中，通過(guò)分餾柱收集40~60℃的餾分中都有哪些主要成分？如何將其他成分與目標(biāo)產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)分離？實(shí)例二，在綠色植物中色素提取、分離和鑒定的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下問(wèn)題：(1)本實(shí)驗(yàn)研磨葉片之前，加入碳酸鎂的主要目的是什么？(2)萃取過(guò)程中，加入氯化鈉飽和溶液和加入蒸餾水的目的是什么？(3)請(qǐng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)講義中“氧化鋁柱色譜”一節(jié)內(nèi)容，判斷胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素A和葉綠素B的極性順序，并給出判斷依據(jù)。(4)硅膠薄層色譜當(dāng)中，如何測(cè)定各組分的比移值？通過(guò)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中的問(wèn)題導(dǎo)向，使學(xué)生在結(jié)合實(shí)驗(yàn)步驟的預(yù)習(xí)對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行思考的同時(shí)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)、多媒體課件、電子圖書(shū)等現(xiàn)代信息技術(shù)資源查找相關(guān)資料，并對(duì)查找資料進(jìn)行分析、處理和綜合，實(shí)現(xiàn)對(duì)所提出的預(yù)習(xí)問(wèn)題進(jìn)行解答[8]。通過(guò)預(yù)習(xí)思考題的設(shè)置，可以使得學(xué)生有的放矢的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，理解實(shí)驗(yàn)每個(gè)步驟的意義，也在一定程度上提高了學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的興趣和積極性。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)始前，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程相關(guān)內(nèi)容，對(duì)在以往教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。在實(shí)驗(yàn)課程實(shí)施過(guò)程中關(guān)注每一名學(xué)生的具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程，通過(guò)討論和啟發(fā)的方式指導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，常見(jiàn)的方式主要包括：關(guān)聯(lián)相應(yīng)理論知識(shí)、指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查閱尋找對(duì)策以及分析操作方式或步驟與實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的關(guān)系等等。通過(guò)PBL教學(xué)法，教師主要充當(dāng)顧問(wèn)的角色，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程的自主思考，在加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解的基礎(chǔ)上，較為自主地解決實(shí)驗(yàn)中需要的問(wèn)題，并在這一過(guò)程中，獲得處理相應(yīng)或類(lèi)型問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)，從而可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)的共同達(dá)成。

2綜合性實(shí)驗(yàn)的拓展思考式教學(xué)

綜合性實(shí)驗(yàn)主要指的是通過(guò)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)內(nèi)在聯(lián)系的理解和掌握，讓學(xué)生能夠較系統(tǒng)地掌握從選題、方案論證、設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，到最后的總結(jié)報(bào)告等全過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的實(shí)踐能力，并能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。開(kāi)設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)的主要目的是在學(xué)生先修過(guò)無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)分析和儀器分析實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)修讀環(huán)節(jié)當(dāng)中掌握的知識(shí)和能力，指導(dǎo)學(xué)生綜合先修理論課程學(xué)到的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)課程掌握的技能，獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不同，綜合性實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)并無(wú)一定的標(biāo)準(zhǔn)答案，具有一定的開(kāi)放性，只要符合實(shí)驗(yàn)方案科學(xué)合理并能夠解決實(shí)驗(yàn)當(dāng)中需要解決的問(wèn)題，都能夠被認(rèn)為是可行的實(shí)驗(yàn)方案。這就要求學(xué)生能夠?qū)?duì)實(shí)驗(yàn)方案的拓展思考取代驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)當(dāng)中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的簡(jiǎn)單問(wèn)題分析，才能實(shí)現(xiàn)綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的達(dá)成?！安菟岣翔F(III)酸鉀的制備和結(jié)構(gòu)測(cè)定”是一個(gè)典型的綜合性實(shí)驗(yàn)，課程實(shí)驗(yàn)講義給出了制備這一化合物的方法。就講義中制備實(shí)驗(yàn)的方法本身而言，該實(shí)驗(yàn)的制備模塊可以作為一個(gè)小型的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。而通過(guò)實(shí)驗(yàn)制備得到化合物的結(jié)構(gòu)測(cè)定則可以作為一個(gè)啟發(fā)學(xué)生拓展性思考的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，其內(nèi)容核心在于如何定量測(cè)定構(gòu)成此化合物的K元素、Fe元素以及配體草酸根離子的含量，并根據(jù)含量推測(cè)制得配合物的結(jié)構(gòu)。學(xué)生需要通過(guò)應(yīng)用先修課程當(dāng)中化學(xué)分析和儀器分析的基礎(chǔ)知識(shí)，根據(jù)待測(cè)元素和官能團(tuán)的特點(diǎn)，查閱資料設(shè)計(jì)測(cè)定以上組成元素的實(shí)驗(yàn)方法。因此，在這一模塊的實(shí)施當(dāng)中，教師需要充當(dāng)顧問(wèn)的角色，對(duì)學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)方案和科學(xué)性、合理性和可行性進(jìn)行指導(dǎo)和建議。這一實(shí)驗(yàn)中，首先進(jìn)行堿金屬陽(yáng)離子K+含量的定量測(cè)定；草酸根合鐵(III)酸根絡(luò)合陰離子的組成和相對(duì)含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，需要分別對(duì)Fe(III)和草酸根離子的含量進(jìn)行定量測(cè)定。根據(jù)以上測(cè)定結(jié)果以及相關(guān)元素和官能團(tuán)的主要性質(zhì)，對(duì)以上絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行推斷和確定。在化合物組成成分定量測(cè)定環(huán)節(jié)當(dāng)中引導(dǎo)學(xué)生拓展性思考的實(shí)施方法，以K+定量測(cè)定進(jìn)行示例。學(xué)生通過(guò)查閱資料提出了多種分析檢測(cè)方法并進(jìn)行可行性分析后，選擇采用了離子選擇性電極測(cè)定法和四苯硼酸鉀沉淀重量法兩種化學(xué)分析方法進(jìn)行測(cè)定的實(shí)驗(yàn)方案。教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案指出在該實(shí)驗(yàn)中離子選擇性電極測(cè)定法干擾較小，并指導(dǎo)學(xué)生比較離子選擇性電極測(cè)定法當(dāng)中標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法的測(cè)定結(jié)果，根據(jù)結(jié)果將以上兩種方法的優(yōu)劣進(jìn)行比較。而四苯硼酸鉀沉淀法測(cè)定易于受到草酸根合鐵(III)酸根絡(luò)合陰離子的干擾，教師需要引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，排除以上絡(luò)合離子對(duì)于測(cè)定的干擾。根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行測(cè)定，并由學(xué)生對(duì)兩種方法的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較和總結(jié)。應(yīng)用相似的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，指導(dǎo)學(xué)生完成對(duì)Fe(III)和草酸根離子的含量進(jìn)行定量測(cè)定。在這一過(guò)程中，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生拓展思考下進(jìn)行多種分析檢測(cè)方法的設(shè)計(jì)、嘗試與比較，有助于提高學(xué)生面對(duì)問(wèn)題提出多元化解決方案的能力。完成以上組成元素和官能團(tuán)的定量測(cè)定后，測(cè)定結(jié)果以及相關(guān)元素和官能團(tuán)的主要性質(zhì)，對(duì)以上絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行推斷和確定，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)。學(xué)生根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)，推斷得到的結(jié)果當(dāng)中K元素、Fe元素和草酸根的含量比例為非整數(shù)，推測(cè)的物質(zhì)組成并非僅通過(guò)簡(jiǎn)單的理論分析先入為主得到的K3[Fe(C2O4)3]。學(xué)生對(duì)以上結(jié)果進(jìn)行質(zhì)疑。如何對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，是這一綜合性實(shí)驗(yàn)的另一拓展思考環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)，教師的角色僅僅做到為學(xué)生釋疑是不夠的。通過(guò)配體草酸根的化學(xué)性質(zhì)組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)配合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行思考，教師根據(jù)學(xué)生的拓展思考進(jìn)行總結(jié)。指出作為雙齒配體，草酸根可以通過(guò)雙齒配合的方式與Fe3+形成較為穩(wěn)定的五元環(huán)螯合物，也可以通過(guò)單齒配合的方式形成簡(jiǎn)單的配合物，因此在絡(luò)合陰離子當(dāng)中，兩種配位方式共存，故草酸根合鐵(III)酸鉀可能存在K3[Fe(C2O4)3]與K5[Fe(C2O4)4]混合物的情況，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的非整數(shù)正說(shuō)明以上兩種形式是以一定比例共存的。通過(guò)這一拓展思考環(huán)節(jié)，可以引導(dǎo)學(xué)生如何正確對(duì)待實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)合理的分析，避免先入為主而輕易對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行否定。在此基礎(chǔ)上，聯(lián)系該實(shí)驗(yàn)的制備環(huán)節(jié)提出進(jìn)一步拓展延伸的思考題，即如何通過(guò)控制和優(yōu)化反應(yīng)條件制備得到K3[Fe(C2O4)3]的純凈物，并指導(dǎo)學(xué)生嘗試制備條件優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，并對(duì)不同制備條件下制得的產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)定。通過(guò)以上制備-結(jié)構(gòu)測(cè)定-制備條件優(yōu)化的閉合反饋循環(huán)，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)專(zhuān)業(yè)相關(guān)科學(xué)研究初步的科研能力[9]。通過(guò)以上的多個(gè)拓展思考環(huán)節(jié)，能夠更好地與專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃當(dāng)中畢業(yè)論文等實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行接軌，使得學(xué)生能夠更好地完成從理論環(huán)節(jié)到專(zhuān)業(yè)能力實(shí)踐的過(guò)渡。

3基于學(xué)習(xí)遷移的自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是近年來(lái)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的一個(gè)新的發(fā)展方向和發(fā)展思路，在這一過(guò)程中，教師通過(guò)引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生的思維活動(dòng)，充分發(fā)揮與體現(xiàn)學(xué)生的主導(dǎo)作用，被認(rèn)為能夠有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生在自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，能夠獨(dú)立對(duì)文獻(xiàn)和資料進(jìn)行搜集和查閱、獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、獨(dú)立解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。在這一過(guò)程當(dāng)中充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立面對(duì)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，從而在這一自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)學(xué)生思維能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)和提升。學(xué)習(xí)遷移是學(xué)習(xí)中的一個(gè)必然現(xiàn)象，可以說(shuō)，只要有學(xué)習(xí)，就一定有學(xué)習(xí)遷移[10]。一般認(rèn)為，遷移學(xué)習(xí)和一種學(xué)習(xí)對(duì)另一種學(xué)習(xí)的影響[11]。在自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的設(shè)計(jì)當(dāng)中，可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)比兩個(gè)不同學(xué)習(xí)對(duì)象和共同點(diǎn)和差異，根據(jù)現(xiàn)有的或者以前學(xué)到過(guò)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)的遷移，完成自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)。在專(zhuān)業(yè)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施過(guò)程當(dāng)中，選取綠色植物中色素提取、分離和鑒定的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中“通過(guò)HPLC進(jìn)行色素提取液的組分分離”進(jìn)行基于知識(shí)遷移的自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)，在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)講義中“柱色譜分離”模塊后，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)柱色譜分離結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和討論，指出講義中柱色譜分離方法的局限性，然后根據(jù)遷移的原則，提出相似分離原理的高效液相色譜(HPLC)可以實(shí)現(xiàn)以上組分的分離，并根據(jù)目前實(shí)驗(yàn)室的條件，給出如下自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目，由學(xué)生根據(jù)儀器分析等先修理論課程所學(xué)知識(shí)，完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)“HPLC分離色素提取液當(dāng)中的組分”，要求學(xué)生使用常見(jiàn)溶劑(甲醇、丙酮、石油醚、正己烷等)通過(guò)C18反相柱設(shè)計(jì)HPLC等度分離或者梯度分離方案。在以上自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行當(dāng)中，部分學(xué)生可以根據(jù)命題設(shè)計(jì)出合理、可行的提取液組分分離方法。學(xué)生設(shè)計(jì)的等度分離實(shí)驗(yàn)方案主要基于將不同極性溶劑進(jìn)行一定配比混合作為等度分離的流動(dòng)相實(shí)驗(yàn)條件。根據(jù)給出的具有不同極性的常見(jiàn)溶劑，結(jié)合先修理論課程當(dāng)中講授過(guò)的溶劑極性變化順序，設(shè)計(jì)出“甲醇-丙酮”、“甲醇-石油醚”、“丙酮-環(huán)己烷”以及“丙酮-石油醚”二元混合溶劑流動(dòng)相條件以及“甲醇-丙酮-環(huán)己烷”三元混合溶劑流動(dòng)相條件的等度分離方法。學(xué)生可以從講義中柱色譜當(dāng)中不同“丙酮-石油醚”配比洗脫溶液的分步洗脫條件方法進(jìn)行遷移設(shè)計(jì)合理的混合溶劑組分比例，并能夠根據(jù)講義中柱色譜固定相與HPLC-C18分離柱固定相極性的不同判斷正相/反相分離模式，判斷出幾種主要組分的出峰順序。部分學(xué)生也可以根據(jù)以上原理的遷移設(shè)計(jì)出“丙酮-甲醇”二元溶劑體系的梯度洗脫分離方法，并能夠在教師的指導(dǎo)下通過(guò)優(yōu)化梯度洗脫條件獲得色素中多個(gè)組分的最佳分離方法，實(shí)現(xiàn)了提取液中葉綠素、葉黃素、胡蘿卜素等主要色素組分的分離。此外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生提出如何將HPLC當(dāng)中分離出的組分進(jìn)行分別收集，教師指導(dǎo)學(xué)生在HPLC檢測(cè)器出口管路處根據(jù)出峰情況進(jìn)行了相應(yīng)組分的收集，并對(duì)收集到的組分進(jìn)行表征和鑒定。這一自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)和發(fā)展了學(xué)生以下兩方面的知識(shí)與能力的遷移：第一是由柱色譜到高效液相色譜分離方法的遷移，根據(jù)柱色譜的固定相條件與高效液相色譜當(dāng)中HPLC柱固定相條件的異同，可以比較兩者分離機(jī)理的異同(正相/反相)，實(shí)現(xiàn)將柱色譜當(dāng)中的分離方法向液相色譜分離方法的遷移；第二是由柱色譜到高效液相色譜法組分收集方面的遷移，即由柱色譜方法當(dāng)中對(duì)流出色帶進(jìn)行收集到液相色譜當(dāng)中根據(jù)譜峰出現(xiàn)后的流出液進(jìn)行收集的遷移。通過(guò)以上兩方面的知識(shí)與能力的遷移，可以讓學(xué)生理解經(jīng)典的柱色譜分離方法與現(xiàn)代分離技術(shù)高效液相色譜方法之間的傳承與改進(jìn)，對(duì)于分離技術(shù)的發(fā)展與革新具有較為直觀認(rèn)識(shí)的同時(shí)，掌握將經(jīng)典方法當(dāng)中思路應(yīng)用于現(xiàn)代手段實(shí)現(xiàn)分離的能力。由于學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和先修課程掌握水平參差不齊，故通過(guò)學(xué)習(xí)遷移的方法引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比完全從頭開(kāi)始的自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)更容易被學(xué)生接受，可以在循序漸進(jìn)的過(guò)程中逐步掌握自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的要領(lǐng)。在作為大學(xué)三年級(jí)下學(xué)期的專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)當(dāng)中對(duì)學(xué)生的以上學(xué)習(xí)遷移能力進(jìn)行訓(xùn)練和提升，可以為后續(xù)畢業(yè)論文當(dāng)中實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)打下良好的基礎(chǔ)。

4結(jié)語(yǔ)

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)是應(yīng)用化學(xué)理科專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中溝通基礎(chǔ)課和后期專(zhuān)業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的重要環(huán)節(jié)，也是學(xué)生將所學(xué)專(zhuān)業(yè)課相關(guān)知識(shí)進(jìn)行融合并進(jìn)行實(shí)踐的主要途徑。按照綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的不同實(shí)驗(yàn)類(lèi)型，通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的PBL教學(xué)法、綜合性實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生延伸思考的引導(dǎo)以及自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)遷移，培養(yǎng)和提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)識(shí)能力、分析問(wèn)題并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究和解決問(wèn)題能力以及基于遷移進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的能力，為培養(yǎng)體系當(dāng)中后續(xù)實(shí)踐和畢業(yè)論文環(huán)節(jié)打下良好基礎(chǔ)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)以致用能力的真正提升。

作者:李沁然 樊志 張晨曦 鄧啟良 吳燕 單位:天津科技大學(xué)