以实验教学改革为先导,打破原有的实验教学局限于验证原理、单纯掌握操作技术且依附于理论教学的模式、通过优化教学结构、更新实验内容,减少合并验证性实验、增加实验学时数、加强综合性、设计型实验比例,增加了能反应学科前沿的最新研究成果(比如微波合成、离子液体制备及催化反应,BZ振荡,多组分反应和光催化降解环境中的污染物等等)。这些实验的开设拓宽了学生的视野,提高了学生的兴趣,使学生了解了学科的前沿,有利于学生实验能力和创新能力的培养。
实验中心要求实验教学要从过去的知识技能型转变为能力培养型,中心的建设以能力培养为核心。以学生的实验动手能力、思维能力和创新能力为目标,修改了实验教学大纲,整体优化了课程设计,增加了综合性和研究型实验,改革实验教学方法,建立了实验教学新体系。
基础化学实验中心课程内容方案
强调学生实践能力和创新能力的培养,在教学计划和课程大纲制定中增加实验学时数,使学生有足够的时间进行实验;其次在实验内容和项目上,提高了综合性和研究性实验比例。与理论课程相结合,整体规划实验教学体系和内容,注重学科交叉,多层次结合,逐层推高,培养学生的创新意识。提高学生的综合实践能力,为社会提供实践型人才。
实验教学独立设课,实行独立学分。实验内容的安排在化学一级学科层次上开设化学实验。实验内容分为三个层次。
(1)基础化学实验和仪器分析实验:主要以演示验证操作性实验为主,锻炼学生的实验操作技能,使学生掌握分析化学常见仪器的操作方法和测定原理,使学生能够灵活应用所学理论知识和实验技术解决生产实际问题,加深对相关理论知识的理解,并对实验数据进行归纳、数据处理、计算和得出实验结果等全过程,培养学生严肃认真、实事求是的科学素养和严格、细致、整洁的良好实验习惯和工作作风,初步培养学生进行科学研究的工作能力。
(2)综合化学实验:通过实验教学对学生进行实验思路、实验技术、实验设计、数据处理、观察能力分析能力和表达能力的全面训练的目标,按照“合成、制备–分析、表征–实际应用”这样“一条龙”式的实验设计思路,实验内容接近科研和生产实际,是培养化学相关专业学生创新能力和实践能力的极好途径。
(3)开放实验:开设综合性、设计性实验,增加设计性、探究性实验的比例,是培养学生独立思考能力和设计能力的主要阶段。实验的方案、步骤和所需的仪器设备的选择完全由学生自己设计,自己选择调配仪器。开设设计性、探究性创新实验,设置一些难度较大的选修实验项目根据学生的爱好与特长来选做。
教学大纲中明确规定了化学类专业学生在大学四年期间必须经历以上三个层次和阶段的实验,在每一层次中都设置和体现了基础性实验、综合性实验和设计性实验三个层次。
其中,基础化学实验Ⅰ(涵盖无机化学及分析化学,128学时),基础化学实验Ⅱ(有机化学实验,88学时),基础化学实验Ⅲ(物理化学实验,86学时),仪器分析(48学时),综合化学(80学时)。目前,实验中心所开设的实验项目达到了126个,基础性、综合性、设计创新性实验的比例为75:38:13。
通过基础性实验,强化了基本实验技能的训练和基本实验知识的学习,逐步使学生掌握了化学实验的方法和规律,为综合性、研究性实验打下良好的基础;仪器分析使学生进一步熟悉了现代化仪器的原理和操作技术,掌握了现代化分析手段,对于物质组成、结构和性能的内在联系有进一步理解;综合性实验和研究性实验,按照加强基础、淡化专业、分类教学、通才培养的方针,以能力培养为核心,取消了以二级学科为主,实验内容过窄,实验技术单一的实验,在化学一级学科上建立了内容交叉,涵盖两个二级以上学科知识的综合,将基本理论、基本实验技能、合成与制备、测试方法、结构表征、性能测试等方面融为一体,全面提高学生实践能力,培养创新精神。
结合教师所从事的国家自然科学基金、省自然科学基金等课题,选取一些学科前沿,综合性强,涉及多学科的内容较复杂,路线成熟的科研成果转化为教学资源,突出综合能力培养和办学特色。在学校设备处和实验中心的统一安排下,一些学有余力的学生直接进入教师科研小组,跟随指导教师进行SRT训练,利用平时课余时间,节假日,从事科研课题研究,自己查阅文献,自行设计方案,自行动手操作,自行整理分析实验数据,写出研究论文或总结报告。这些课题均经过立项申请和专家组评审,方向明确,个性突出,其出发点就是将个性化教育渗透到实验环节中。对学生从查阅资料、设计实验、实验操作到书写报告等方面进行系统科学训练,强化学生的主体作用,教师围着学生转,使教学和科研互动,已成为进行素质教育和个性化教育最为有效方式之一,深受学生喜爱。
例如:多组分反应是一大类近年来已引起国内外化学界极大重视的合成方法,在过去的几年间作为有机化学领域的新鲜事物已发展成为有机合成化学家们手中的一个有力工具,由于其固有的会聚性、高选择性、原子经济性、复杂性、多样性和强大的发掘产生复杂化合物的能力,使得多组分反应正向理想化学转化过程中迈出重要一步。而Biginelli是多组分反应的重要研究之一,涵盖了基础性、综合性和设计性实验三个层次,通过该实验,将当代化学前沿知识的研究热点(如多组分反应、绿色化学、离子液体、微波反应)介绍给学生,既提高了学生提出问题、发现问题、分析问题和解决问题的能力,又培养了学生的实验兴趣和创新意识,是将科研成果转化为教学资源的一个典型实验教学案例。
实验教学的分层次、多样化,既注重了基础,又强化了创新,既保证了基本训练又注重独立分析、解决实际问题,既考虑到循序渐进,又激励因材施教。通过构建综合实验平台,将所学到的知识与生产实际相结合,与当今科技发展的前沿相结合,利用先进的仪器设备,以学生为教学主体,充分发挥教师的引导作用,注重学生能力的培养,进一步提高了实验课的教学效果,很多学生对实验表现出浓厚的兴趣,进一步说明实验教学改革的成功之处。
实验中心在保证完成教学计划规定的任务外,采用学生提前向实验中心预约的办法向学生开放。学生可以根据自己的需要,提出实验室借用计划,由中心审查,然后即可到实验室工作。近两年中,依托本中心完成的本科生毕业论文近300篇,其中有3篇获省级优秀毕业论文,多篇获校级优秀毕业论文。通过该项目的实施,使学生们的实验技能大大增加了,学生的实践能力、综合素质和创新意识显著提高。