研究性教学模式在实验教学中的应用
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作者: 卞杰松 邓 斌
摘 要： 本文针对目前高校化学、生物、药学等专业基础实验教学中实验项目设置单一、验证性实验过多、重复性偏高的缺陷，提出了引入研究性教学模式的实验教学改革思路和措施，从而完善实验教学的知识结构，丰富实验内容，更好地培养学生勇于探索和善于发现问题、分析问题、解决问题的科研意识，以及胆大心细、实事求是的工作态度，为今后从事科学研究工作奠定坚实的理论基础和实验技能。
关键词： 研究性教学模式 实验教学 应用
1.当前实验教学中普遍存在的一些问题
众所周知，对于化学、生物、药学等理工科专业人才的培养，实验教学不仅是一门实践性很强的基础课程，而且是传授知识与技能、训练科学方法和思维、培养科学精神和品德、全面实施素质教育的有效途径之一。因此，实验教学在理工科高素质人才培养中起着十分重要的作用。而沿袭数十年的传统实验教学方法已形成一套固有的模式，则使得教师的教与学生的学存在诸多矛盾，如学生对实验课缺乏学习兴趣，认为实验课是一门考查课，学习内容不如理论课多，致使学生的学习热情不高、重视程度减退；厌倦写实验报告，认为写实验报告是在浪费时间，敷衍了事，对归纳、写作能力提高帮助不大；综合能力较差，尤其反映在做毕业论文时，学生从老师那里领了论文题目后，不会查文献资料，头脑里没有研究思路，不会设计实验方案，不会进行数据处理和分析，不会写论文，不知道如何答辩，应变能力较差，等等。这些旧的实验教学模式已不适应21世纪高等教育的发展和要求，我们必须对实验教学模式进行改革和创新。
2.实验教学改革的一些举措
针对以上问题，在广泛听取学生和教师的意见和建议，并通过相关教师充分讨论的情况下，笔者试探性地整合了个别实验项目，增添了由学生和教师共同参与的、具有研究和开发特点的综合性实验，即研究性实验。经过两年多的实践，取得了一些令人满意的效果，有些成果正准备以论文形式发表。这些研究性实验大大激发了学生的学习兴趣，使学生不仅巩固和加强了有机物催化合成的基本知识和实验技能，而且学到了必要的科研思路和方法。学生普遍反映收益匪浅。笔者所进行的研究性实验，其内容包括以下三个部分。
2.1实验项目及方案的确定
2.1.1实验项目的确定。有机物催化合成实验项目突出的特点是催化剂的筛选和制备，也就是说研究的催化反应一定是个符合现代技术发展要求和趋势的新型反应。此外，催化反应所用原料或试剂、实验条件、仪器设备等必须确保对学生安全可靠，实验耗时不宜过长，操作难度适中，测试分析能在学校实现等。因此，在确定实验项目前，教师要对拟确定的题目进行以上各方面因素的综合评价。确定实验项目后，实验指导教师要反复进行预试验，确定实验项目的可行性；然后要及时总结并列出实验的难点和重点，确保所选实验项目的成功顺利实施。
2.1.2实验方案的确定。根据所查阅的所研究对象的相关文献和催化合成原理，教师向学生讲述几条不同的合成路线和方法，从不同的角度和学生共同探讨、论证每一条合成路线和方法的优点和不足，最终确定一条安全可靠、合理可行的实验路线和方案。实验路线和方案确定以后，如何分组实验以找到最佳合成条件是实验方案确定的另一主要内容。指导教师首先要让学生掌握一些文献检索的理论、方法和技巧，通过调研国内外文献资料，总结前人的实验条件和结果，找出适合本次实验的条件，确定好最终的实验方案。
2.2以学生为主体进行分组实验
以实验项目“纳米复合固体超强酸催化合成己酸烯丙酯”为例，为了找出最佳的催化合成条件，我们把实验小组分成两组，一组以固体酸催化剂的制备为主，找出催化剂最佳的制备条件；另一组以乙酸烯丙酯合成为主，找出最佳催化合成条件。该过程为实验操作过程，一般需要20个学时。
2.3实验结果总结和讨论
按设计方案将学生所得实验结果进行汇总，并将合成出的初产物进行干燥、常压蒸馏、真空蒸馏、过柱、重结晶等实验操作，以得到精制产品，然后运用红外、折光仪等手段进行产品的结构鉴定。在确定产物结构过程中，让学生与教师一道分析目标化合物的结构信息，使学生经过最初的宏观实验后进行详细的结构分析，直至得出一个正确的结果，这让学生有一种成就感，激发了学生对实验的浓厚兴趣。实验结果汇总和讨论过程是在科研性实验中一项必不可少的重要步骤，由教师向学生讲授，约需4个学时。
3.实验教学改革取得的效果
将研究性教学模式引入学生的实验教学中，两年来取得了良好效果。作为有机物催化合成实验，实验项目的开设本着先易后难，先简后繁，先验证后科研的顺序开出，循序渐进，逐渐使学生掌握有机催化原理和实验操作技能，了解科研工作的基本思路。这一改革举措符合学生求知欲望的心理要求，实施以来深受学生的欢迎，收到了良好的效果，学生的综合素质得到了很大的提高：（1）增强了学生的学习兴趣，发挥了学生学习的主观能动性。学生了解到学习的方式是多种多样的，书中的方法并不总是最好的，这种认识对提高学生的自信心和好奇心是十分有利的。（2）查文献能力大大提高，学生积极自觉查文献，不但从书和期刊上查资料，而且从网上查资料。（3）计算机应用能力有所提高，除了常规的文字处理，在书写分子式、画表格、插图方面的能力有所提高，如从网上下载实验装置图等，使课程论文更加科学、美观。学生学习化学物结构解析软件，积极性高。并且是一个教师教会几个学生，然后由他们再去教别的同学，之后同学之间互相学习。（4）基本建立了研究问题的思路，尽管有一部分学生在实验方案的设计中还不十分准确，如可变因素的设计中同时改变两个因素，不够科学，但经过讨论，学习又进了一步。学生变得主动和爱动脑，理论联系实际能力有所提高，对实验内容认真仔细研究，利用所学知识，大胆提出疑问。（5）写作有了一定程度的提高，尽管学生的论文还很幼稚，有一些内容安排得还不尽合理，但是经过评阅他人的论文和答辩，解决了一些问题。（6）表达力有所增强，一部分学生本身能力较强，个别学生较差，但无论如何，都需要我们给学生提供锻炼或展示的机会，使每个学生有不同程度的提高。
4.结语
在教学中增加以学生为主体的研究性综合实验，可培养学生勇于探索和善于发现问题、分析问题、解决问题的科研意识，以及胆大心细、实事求是的工作态度。这样，学生巩固和加强了有机物催化合成的基本知识和实验技能，学到了必要的科研思路和方法，培养了科技创新意识，为今后从事科学研究奠定了一定基础。同时也完善了实验教材中实验项目的知识结构，丰富了实验内容，使教材中既有物质性质实验，又有合成实验；既有经典的验证实验，又有探索性的科研实验，为今后教材的编写打下了良好的基础。
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