研究型实验教学模式探讨
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摘 要 传统实验教学，存在模式单一、内容陈旧、操作步骤刻板等不足，既限制学生主动参与的积极性，又降低实验教学内容的创新性。而研究性实验具有实验内容的自主性、实验结果的未知性以及实验方法手段的创新性三个基本特征，能培养学生正确运用各种学科知识独自分析、解决问题的能力，教师在实验过程中只起引导作用。本文结合实验内容，从实验流程的各个方面进行探讨，如何有效开展研究型实验。
关键词 研究型实验 有机化学 教学模式改革
实验教学是高校教育体系的一个重要环节，重点培养学生的实验操作能力、独立探索能力和科研创新能力。为适应“建立新型的适应学生能力培养，鼓励探索的多元实验考核方法和实验教学模式，推进学生自主学习、合作学习，研究性学习”这一要求，辽宁大学化学院对大三学生开设了研究型实验。我们经过几年的探索与实践，逐步摸索形成一个比较完整的实验体系，并取得了较好的教学效果。
1建设背景
基础实验，老师常采用“注入式”教学。由教师讲解，学生根据教材内容按部就班地进行实验，处于被动学习。
综合实验，利用多个原理及概念，通过不同方法实现教师给定题目的实验项目，主要培养学生综合运用专业知识的能力，强化学生分析和解决问题的能力，使学生具有基本的科研和实践能力。
这两种实验都是教师处于主导地位，学生处于被动地位，知识获取能力低，思维模式固化。因此，为进一步提高教学质量，满足人才培养的要求，需要进行实验教学模式的改革，建立新型的实验教学体系，我们开展研究型实验教学。研究型实验鼓励学生探索研究，更注重对学生多元化思维模式和创新意识的培养。这类实验是学生在教师的指导下独立自主地完成，进行的有目的、有意识的实质性探索与研究活动。研究型实验与常规实验的根本区别在于：从实验题目、方案路线、合成产物到检测应用都是自己独立完成，整个过程充满未知。
2实验模式
我们化学院结合学科特点，以有机化学实验为例，来说明如何开展该课程的研究型实验教学。这门实验共60学时，历时四周完成。第1周查阅文献，设计实验方案;第2-3周合成产物，分析表证;第4周处理数据，补充实验，上交实验报告和文献综述，教师组织讨论会，互相交流。在整个实验期间，教师对学生予以指导和监督，保证实验顺利完成。
2.1选题
教师在选题时把握好难度，尽量涵盖多种实验操作，由浅入深，循序渐进。过于简单，仅仅是一些基础实验的重复叠加，没有挑战性难以引起学生的兴趣;太难，超出学生所学范围，又会挫伤学生的积极性。最好还兼具以下特点：新颖，激发学生兴趣;实用，能结合生活实际。但研究型实验毕竟是一种教学过程，不用過分强创新性，应该更加注重培养良好的科研思维和实验习惯。最后，教师在选题时还要考虑实验室条件，仪器设备以及实验药品是否易购。
综合考虑以上因素，我们精心设计了以下实验题目：
（1）磷钨杂多酸催化合成己二酸;（2）衣康酸类共聚物阻垢剂的合成;（3）金属环烷酸盐类涂料催干剂的制备与表征;（4） -萘乙醚的制备及在手工皂中的应用;（5）Biginelli反应的研究及单星素的制备。
2.2方案设计
4-6名同学自愿组成一个小组，每个小组配备一名指导教师。学生的方案设计要包括原料的选择与用量，合成的方法与设备，检测表征的仪器与手段等等。实验前，教师要批阅方案并组织1-2次讲座或讨论会。学生用PPT汇报方案，其他同学要指出不足，大家一起讨论如何改进;当学生思路不对时，教师要及时纠正;学生对某些问题有疑惑，教师应采用启发式的讲解。刚开始，学生比较拘谨，需要教师指定发言，并对学生的思维想法加以点拨。随着交流与讨论的加深，学生踊跃发言，纷纷提出自己的见解。当学生想另辟蹊径时，不要轻易否定，以研究为重，不怕失败，鼓励学生大胆尝试，保护创新精神。
在实验方案制定过程中，要始终秉承学生作为独立主体这一观念。但教师一定要有自己的思路，注意对学生的引领，保证实验过程具备一定的完整性;学生所选择的内容与技术层次，现有的实验水平能够满足;帮助学生形成逐层递进连贯的思维模式。
2.3开展实验
实验以小组为单位展开，每个人所承担的实验内容不同，有的考察催化剂，有的考察反应时间等等。教学过程模拟科学研究。实验装置的搭建，试剂的配置，合成条件的摸索，都是学生自己解决。刚开始遇到问题，学生习惯性地找老师解决。但随着实验逐渐深入，学生对反应的观察更细致，考虑事情也更加周全，遇到问题开始自己分析，与小组同学一起讨论，查阅资料，积极主动寻找解决办法，教师仅仅予以指导和监督。
比如在萘乙醚的合成实验中，产物需要用水和乙醇重结晶，但是文献中没有给出具体比例和用量，是学生自己通过多次实验摸索得出最佳实验条件，体验到解决问题后的喜悦与自豪。这些都培养了学生独立思考和分析解决问题的能力。
在整个实验过程中，基本涵盖了有机实验的基本操作，蒸馏、回流、重结晶、熔点测定，薄层色谱检测，柱色谱提纯都有所涉及。学生的基本操作得到锻炼和提高，为以后从事科学研究打下坚实基础。
2.4实验管理制度
实验过程中，实验室完全对外开放，学生可以根据自身情况来调整实验进度，实验时间更为自由灵活;对实验室和仪器设备的申请使用，则需通过相应的流程预约来实现，促进实验室管理制度更为规范、科学化、增大资源利用率。
2.5成绩考核
实验结束后，学生处理数据上交实验报告和文献综述。老师组织大家对结果进行讨论，总结出最佳实验条件，指出实验中的不足以及如何进行完善。
教师在评定成绩时，应建立科学多元的考核体系。既要考虑学生文献查阅、方案设计、实验操作的自身能力，还要考虑对整体过程的贡献与小组成员合作等多方面因素。我们有机实验教学老师经过研究，决定以下表为标准进行成绩评定，更能保证客观性和公平性。 3教学效果
研究型教学模式更注重创新性教育的研究，丰富了素质教育的实践内涵，对创新人才的培养具有积极意义。
（1）提高了学生自学能力。增强了他们查阅文献、运用学习资源的能力，培养了学生在团队中合作学习的能力等。
（2）提高了学生解决实际问题的能力。通过研究型实验的学习，提高了学生分析和解决复杂现实问题的能力。
（3）提高了学生综合实验能力，激发了学生科研创新意识，增强了学生对有机化学的兴趣。
4教学感想
首先，实验中的交流很必要。以前绝大部分实验都是老师讲—学生听—学生提问—老师再次讲解。而在研究性实验中，学生与老师及时交流讨论，敢于发表自己的看法，对于问题的分析解决，和实验方案的进一步完善，学生有时会有出人意料的好想法，甚至要优于教师的方案。教师要学会倾听学生的想法，只有这样才能真正做到了教学相长、学学相长。
其次，学生的实验目标明确，态度端正，不再以完成学时，早下课为目的。当学生真正以研究为目的开展实验，全身心投入实验中，他们对自己的实验产物付出了辛苦、倾注了心思，当产物和预想有所出入，学生们甚至会自己主动要求增加工作量、延长实验时间进一步验证，找出原因所在。这与基础训练时，不求甚解，只求完成实验早点下课大大不同。
5结语
研究性实验还有很大的开发空间，需要不断的创新和改革，进一步完善实验的各个环节。为了保证研究水平，未来最好能引入更多的教师的科研课题，并尝试开展学生自主提出研究题目。希望通过不断的学习实践和改革创新，培养出一批具有创新意识和自主能力的人才，为将来进行科研工作奠定坚实的基础。
参考文献
[1] 张树永，张剑荣，陈六平.实验教学改革的基本问题和措施初探[J].大学化学，2009，24（04）：24-28.
[2] 陆国栋，李飞，赵津婷，刘向东.探究型实验的思路、模式与路径——基于浙江大学的探索与实践[J].高等工程教育研究，2015（03）：86-93.
[3] 冯根生，冯婷，杜春荣.基于学科特点的研究型实验教学模式建设[J].实验技术与管理，2012，29（03）：239-241.
[4] 张建峡，周红，徐云，张丕进，奎丽荣.研究型实验的理念[J].实验技术与管理，2009，26（03）：135-136.
[5] 范君柳，羅宏，樊斌，刘永奇，潘涛，吴泉英.创新研究型实验的探索和实践[J].实验室研究与探索，2010，29（10）：77-80.
[6] 徐铁齐，孟长功.基础有机化学实验中融入研究性实验的设计[J].实验室科学，2015，18（05）：137-139.
[7] 徐曾春，胡平.开放式实验教学与创新性人才培养[J].中国大学教学，2015（10）：82-85.
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