以高职高专化学实验为平台,培养创新型化学人才

2022-09-11

创新是一个民族的灵魂, 是一个国家兴旺发达的不竭动力, 是人类社会进步发展的永恒主题。在全面推行素质教育的今天, 创新教育已成为当今教学改革的一项重要内容, 这是社会的要求, 也是学校办学的根本。所谓创新, 是指学生运用所学知识经验去获取新知识、新思路、新方法和独特见解等的能力。而实验教学是培养学生创新能力的基本途径, 它起着其它教学环节不可替代的作用。尤其是高职高专院校一直强调培养“理论知识够用、动手能力强”的实用型人才, 实验实训内容较多, 在整个教学过程中占有很大的比例。而化学学科实践性更强, 实验实训内容更多, 因而为创新型化学人才的培养建立了一个很好的平台。

为此, 我们组织和指导学生开展研究性学习, 建立了创新性研究小组, 制定研究方案, 并结合学生的实际情况, 对化学实验教学进行了一系列的改革, 使其真正成为培养创新型化学人才的重要领域。

1 以实验为先导, 营造创新文化环境

在化学实验中营造创新文化环境的重点应以提出问题、引导解决为主要手段, 这些问题既要新颖别致, 又要富于挑战性、启发性和趣味性, 能激发学生主动参与、积极思考, 使学生能够突破思维定势、打破传统思想强加给他们的思想羁绊, 开阔他们的眼界、启发他们的心智, 使他们的思想有充分的自由。

如在进行物质鉴别、检验的有关实验时, 怎样鉴别蒸馏水和饱和食盐水?这个问题看似十分平淡, 可以预计:学生会不以为然, 异口同声地回答:用AgNO3溶液来鉴别。这时再提出要求:如果没有AgNO3溶液呢?你能至少找出几种鉴别方法吗?此时学生就会很惊讶, 他们以前可能根本就没有考虑过其他方法。作为教师应及时鼓励学生, 物质的鉴别并不是一个高难度的问题, 它实际上就是生活中的一个普通问题。虽然物质鉴别可能有最可行的方法, 但从来不会只有一种方法, 所有可行的方法都是可以采用的, 不仅可以用化学方法, 也可以用“物理方法”、“生物方法”, 使学生的思维呈“万马奔腾”之势。

通过教师的鼓励、提醒与引导, 学生就会挣脱羁绊, 思维活跃起来, 通过大胆自由地想象, 就会想到很多种鉴别方法。如:用蒸发皿蒸干法;取相同体积测其质量法;放入铁钉比较生锈快慢法;浸入鲜菜, 观察状态变化法;投入鸡蛋, 比较二者密度法;测导电性法等。学生很愿意讨论这样的问题, 他们也会觉得这样的问题很有意义。如果反思一下以前的化学教学, 不得不承认:教师在有意无意间已把学生学习化学的环境虚拟化了, 好像化学是高高在上、很神秘、很深奥、很少与生活实际相联系的学科。现在我们应还化学以本来的面目。它虽然有很强的知识性、科学性, 但它也是“平易近人”的, 充满趣味性和生活性的。

2 以实验为依托, 培养学生优良的创新品质

在营造创新文化环境的基础上, 通过实验这一平台, 培养学生的优良实验品质, 其中包括:敏锐的观察能力和思考能力、严谨细致和实事求是的科学实验作风等。

在实验过程中, 要突出学生的主体作用, 强化教师的指导作用, 要求学生每次实验都必须有详细的现象和数据记录, 对实验过程中的异常现象和数据, 要及时分析, 不能人为改变实验记录, 有必要的话进行重做, 直到满意为止。像苯酚与三氯化铁溶液的反应[3], 很多同学误以为产生的现象为紫色沉淀, 通过学生多次的亲自实验和仔细观察, 得出的正确结论为紫色溶液, 即使有沉淀, 也很快被溶解了。在实验中必须提倡边观察边思考, 使学生逐步养成准确观察、去粗取精、由表及里、由此及彼和科学的观察和思维方法。

原中国科学院院长, 著名化学家卢嘉锡, 在中学时代上化学课时, 特别留心实验中出现的异常现象, 并实事求是地进行记录和分析, 后来他以第一名的优异成绩获得出国留学的资格, 并获得了博士学位。培养学生严谨细致、实事求是的科学实验作风, 这是培养创新型人才的基础。

3 变单一实验内容为综合性实验内容, 培养学生的创新意识

传统的化学实验往往由多个单独实验组成, 各个实验之间相互独立, 联系不密切。我们根据多年的实践经验, 提出由苯甲醛经歧化反应合成苯甲醇和苯甲酸、纯化及分析检验的实验路线, 将原来不相干的实验联系在一起, 形成学科综合性实验。学生做实验前先查文献, 弄清主要试剂和产物的性质 (如:溶解度、沸点、比重、熔点等) , 理解实验原理, 详细分析合成路线、纯化、分析检验的方法。在这一系列的实验过程中, 由于后面的实验要用到前面实验的产品和结果, 因此, 实验的成败将直接影响到后面的实验, 这有利于培养学生认真、科学地对待, 由于是多步骤的合成, 实际结果不容易获得, 这与实际的科学研究是吻合的, 学生能够从中体会到搞科研的艰辛和乐趣, 也培养了学生的创新意识。

4 变验证性实验为设计性实验, 提升学生的创新能力

在目前的实验教学中, 验证性实验教多, 而设计性实验教少, 学生只是按照实验步骤照方抓药, 不用思考, 其主动性和创新性得不到发挥, 抹杀了学生的创新能力。托尔斯泰曾说过:“如果学生在学校没有学会创新, 那么他的一生就只会模仿和仿效”。

设计性实验就是打破现成的实验方案, 要求学生在特定的条件下自行设计新的实验方案, 完成实验要求。具体做法是在每学期的第四周左右, 根据二年级学生的实际水平开设几个设计性项目 (如咪唑类化合物的合成、香草醛的合成、从银杏中提取黄酮类化合物等微型化学实验) , 供学生选题, 在设计方案的过程中, 教师引导学生查阅相关文献资料, 比较各种方案的可行性、合理性, 要全面考虑, 不能顾此失彼, 这样设计出来的方案才合理、有用。学生的积极性很高, 自觉查阅相关文献资料, 设计出多套实验方案, 并亲自动手实施自己的设计方案, 每一步都反复推敲, 边做边完善自己的设计方案。部分同学实验进展不顺利, 主动提出来与同学讨论, 请教老师帮助, 这种现象在过去的实验中是很少出现的。通过设计性实验学生把课堂上的知识运用到了实践, 使所学的知识融会贯通, 提高了想象力和独立思考的能力, 激发了学生的创新热情, 提升了学生的创新能力[7], 对实验有了自己的独特见解。

5 以课题研究促教学, 增强学生的创造性思维

创造性思维是一种具有开创意义的思维活动, 它的基础是科学实验。依托我校应用化工和生物工程等学科优势, 实现科研成果、科研方法、科研思维进课堂, 不断将教师的科研成果转化为化学综合实验和研究型课题, 更新实验内容, 提高实验教学的起点, 使学生尽早接触学科前沿, 感受本学科最新的学术思想、学术概念、研究方法与分析手段, 体会“发现—思考—创新”的创造规律。

目前世界电池工业中, 其中将近一半是铅酸蓄电池。由于它具有较高的工作电压、较好的大电流和高低温放电性能, 而且适合于循环使用, 因此铅酸蓄电池被广泛地用于备用电源、能量储备和动力电源等领域。如大家知道的电动自行车, 单就我们南通地区就有几十万辆, 它有耗电少、速度快、方便、清洁等优点, 深受大家喜爱。但铅酸电池有一个致命的弱点, 电极上的活性物质PbSO4会逐渐污染极板, 使之不能发生正常的化学反应, 导致蓄电池无法再次充电, 变为废电池。废铅酸电池中所含的铅、汞、硫酸等材料是环保的严重隐患, 在环保日益成为一个全球化问题的今天, 如此庞大的产量仅仅靠回收再利用不是最优方向, 应该从最大限度地减少报废电池的方向进行研究。为此我们将教师的纵向课题“超微碳料胶体添加剂在铅酸电池中应用”中的胶体的制作、添加剂的选用、铅酸电池硫酸盐化的研究、延长电池使用寿命等转化为综合设计型实验, 培养学生从事科学研究的能力, 并获得一定成效。其中有一位同学在“南通市第三届大学生科技创新大赛”的比赛中获得一等奖。

还有厅市级课题“南通市江山农药化学品有限公司草甘膦废水处理”、“高分子改性”等, 也分段转化为综合设计型实验, 把生产实践应用的知识渗透到教学过程中, 既丰富了教学内容, 扩大了学生的知识面, 又增强学生的创造性思维。

6 结语

在创新型化学人才培养过程中, 实验教学起着其它教学环节不可替代的作用。围绕化学实验开展教学是化学教学规律[9]的充分体现, 它对营造良好的创新文化环境, 激发学生学习化学的兴趣, 培养学生优良的创新品质、创新意识、创新能力以及创造性思维, 有着独特的功能。重视化学实验, 扎实抓好实验教学, 是培养创新型化学人才的有效途径。

摘要：本文以化学实验教学在创新型人才培养过程中的作用为核心, 围绕化学实验教学方式、教学内容等方面的改革创新来展开, 其中包括如何营造创新文化环境, 培养学生优良的创新品质、创新意识、创新能力以及创造性思维。并提出重视化学实验, 扎实抓好实验教学, 是培养创新型化学人才的有效途径。

关键词：化学实验,创新品质,创新意识,创新能力,创造性思维,创新型化学人才