浅析创新性人才培养中研究型综合化学实验课程的建设论文
一、研究型综合化学实验课程建设的思考
实验课是培养和提升学生创新意识和科研能力的有效方法，实验课将理论知识和实际问题联系到一起，是理论知识的综合训练过程。近年来国内高等院校开始重视本科生的教育质量，特别注重提升学生综合素质与创新能力的培养，鼓励教师进行教学改革，加强创建各类实践平台，创造各种途径开展本科生创新综合实践能力培养。然而有些学校往往会把实验课和理论课合并设课，课程学时数少，所对应的课程学分少甚至不计学分，为此出现师生都不重视实验课的现象。导致本科生毕业后在人文素质、动手能力、科学思维、创新意识等方面略显不足，特别是令人期望的大学生科研能力更不令人满意，这与目前培养创新性人才的教育思想与培养目标相悖。针对这个问题，我们必须重视人才培养环节中提升本科生实验课的地位，首先，要保证实验课独立设课，创造条件加大实验课的学时学分以及开设研究型实验课所占的比重。其次，要循序渐进，在开设基础实验课后，要进一步设计一些创新性综合型实验课程。另外，可能的话应该引导学生寻找自己感兴趣的开放性研究型实验，这样真正意义上学生的实践能力才能得到培养提高。我国许多研究型大学本科人才培养方案中都非常重视本科生实践能力的培养，这些研究型大学在制定人才培养措施时都有共同的举措，就是推进跨学科的通识教育、开设学生研讨课、强化实践教学、设置科研训练。这些举措有利于打破学生的惯性思维，扩大创新思维的广度，为科研能力的培养奠定坚实、宽广的知识基础。同时也培养了学生的探究性学习能力，使其更好地掌握科学研究的方法，养成良好的学习态度和求知精神，强化对实践动手能力的培养。然而我国许多大学在实践教学中，由于还存在观念认识、制度建设、管理机构、资源配置方面不到位等问题而导致这些培养措施并没有达到应有的效果。针对培养措施在教育实践中存在的问题而找到相应的解决办法，当务之急就是要创造条件重视提高本科生的创新实践能力。目前许多高校对创新性人才培养基本选用了以下几种有效的实践培养措施：
1.研究型综合化学实验课程训练。对综合化学实验项目进行创新设计，课程考虑涉及跨二个或二个以上二级学科知识的综合和设计研究型实验。鼓励学生独立设计实验方案进行实验，包括实验步骤、所需仪器设备及产物的表征手段等。
当学生完成基础课程学习后，可根据自己的兴趣选定教师给出的综合性的实验项目，然后通过查阅文献、准备试剂与仪器、完成实验方案设计与操作、进行数据处理和结果总结，最后按照科学论文格式的要求撰写综合实验总结报告。在研究型综合化学实验的实施过程中，教师应采取“场外指导”的方式，有意识将学生推到实验教学的主体位置。学生通过这种实践锻炼，既培养了学生发现问题的思路，同时也学会了探索解决问题的方法，而且其积极写作的心理、科技论文的写作技巧与写作能力也得到明显提高。可以说，研究性综合化学实验课程能有效地培养学生的科学意识和创新精神，有利于发展学生的个性和特长，提高学生的综合实践能力。
2.创新性实验计划项目训练。大学生创新性实验计划可分为国家级、省级、校级等分类资助项目。创新性实验计划给了学生一个实践与科研的机会，学生通过交流组内讨论、查阅文献、调研思考，逐渐学会了如何全面地考虑问题、如何从别人的设计与实验结果中去提炼精华，使之分析问题和解决问题的能力达到质的飞跃，从而极大提高创新思维与实践能力。学生在教师指导下参与到教师的科研项目中，大大开阔了学生的视野，知识面被拓宽，在实践中真正体验到科学研究的过程，增强了现代实践的内涵意识。同时在实践中锻炼了克服困难的意志，培养了敢于创新的科研精神和严谨的科学态度，初步具备了科学研究的本能。
3.实验技能大赛训练。通过开展化学实验技能大赛(比如全国大学生化学实验竞赛)，激发大学生崇尚科学、追求真理的主动性，激发他们的学习动力。学生参加化学实验技能大赛首先必须要通过笔试，在规定选题下查阅资料，自行设计实验方案，并按规定时间内独立完成操作，写出规范的实验报告。实验技能大赛使学生将所学的理论知识与实际操作相结合，应用理论知识解决实际操作问题，因此技能大赛既培养了学生实验过程的设计能力、动手能力，同时也会大大提高了学生的科研能力。
4.实习与社会实践过程训练。目前有些高校大学生的实习、社会实践活动环节安排较少，所以对于大学生的实习、社会实践应该加大投入。社会实习和社会实践能使学生更多地接触了解社会，拓宽知识面，做到理论联系实际，多方面、多层次地培养实践能力和科研能力。学生还可以利用假期时间在企业或校外其他实习基地进行生产工艺和技术装备以及经营管理实践，从中发现实际过程中的难题。从而对生产工艺、技术开发、产品研发等方面提出自己的想法，达到提高分析问题和解决实际问题的能力，为毕业后更好地胜任工作打下良好的基础。
二、本科生研究型综合化学实践课程的建立我校化学学院作为高水平研究型学院建设，为提高大学生创新意识和实践能力，自2000年起化学专业本科生就开始独立开设“综合化学实验”课程，其目的就是要扩大学生的视野，培养学生综合实验技能和独立的科学研究能力以及创新意识。
基于上述指导思想，我院对化学专业本科人才培养模式和化学实验课程也相应进行了较大力度的调整和改革。在人才培养模式方面提出本科生“阶梯培养计划”，并制定相应的学生不同阶段课程学习内容和课程体系，整合并加强了学生实践课程学习。新整合的实验课程完全打破了原来按照无机化学、有机化学、分析化学、物理化学四大基础化学课程设立的实验课和中级专业实验，重新整合推出六大模块实验体系。其中研究型综合化学实验是在原来中级化学实验基础上通过课程内容与研究成果、生产实际的整合与提升建立起来的。至目前为止可开出实验项目数30项，实验时数达到120学时。研究型综合化学实验课程教学与相关实验室管理都隶属于化学国家实验教学示范中心。目前课程专兼职教师共21人，课程授课全由教授、副教授和博士学位人员承担。实验室大型仪器设备利用“211”工程、“重点学科立项”、“国家理科人才培养基地”、“国家实验教学示范中心”、“国家人才培养基金能力提高”等建设项目和学校投入的建设经费，为研究型综合化学实验课程的开设配置了许多大型的仪器设备。其中有：单晶衍射仪、X射线粉末衍射仪、综合热分析仪、气相色谱仪、高效液相色谱仪、傅立叶变换红外光谱仪、毛细管电泳、紫外可见分光光度计、分子荧光光谱仪、激光拉曼光谱仪、原子吸收分光光度计、电化学分析系统、极谱分析仪、圆二色CD光谱仪、核磁共振谱仪、无水无氧系统、高低温晶体生长设备和激光系统等。现代大型仪器设备由学院实验中心统一管理，以充分保证仪器设备优先用于实验教学。这些大型仪器设备投入使用使我校研究型综合化学实验课程配置的仪器设备基本上达到国内一流高校实验教学的水平。
三、研究型综合化学实验项目的设置与内容的整合
综合化学实验课程的项目全部设置为研究型的综合化学实验，目前所开设主要项目有三种类型，具体实验案例为：
1.研究型综合实验。
实例一：ZSM-5分子筛的合成与性能表证。该实验涉及的步骤主要有：原料液的配制→混合→晶化→晶化产物处理→物相分析与表征(X-射线衍射仪，热分析仪，红外光谱仪等)→性质表征(催化性能，吸附性等)。在实验过程中，主要能使学生对无机化合物的合成与表征等基本研究手段有了总体的认识。
实例二：含有机模板剂的过渡金属磷酸盐微孔晶体的合成。选择钴、锌、锰、钛等过渡金属，有机胺为模板剂，完成“乙二醇溶剂中合成(H3NCH2CH2NH3)[Zn2(HPO4)3]晶体”、“正丁醇溶剂中合成层状磷酸钛(H3NCH2CH2NH2)[TiOPO4]单晶”、“水热体系中合成磷酸钴晶体”等。实验操作要点有设计实验方案，探索介质酸度、过渡金属浓度、晶化温度、晶化时间等因素对合成的影响，进一步要对合成产物进行物相分析(X-射线衍射仪)、组成分析(容量分析，等离子元素分析仪、原子吸收法等仪器方法等)、差热-热重分析(热分析仪)、红外光谱法(红外光谱仪，判断骨架结构特征吸收、模板剂特征基团的吸收)等。
实例三：苯妥英(一种抗痉挛药物)的合成及表征。该实验为多步合成，即苯甲醛在辅酶VB1催化下进行安息香缩合生成安息香、硝酸氧化安息香生成二苯基乙二酮、二苯基乙二酮与尿素缩合生成苯妥英(二苯基乙内酰脲)。利用红外光谱和核磁共振谱辨析产物中的特征有机基团及其环境。通过有机元素分析、产物的物理化学性质鉴定，进一步判定所合成产物是否为目标产物。
学生通过以上综合化学实验的设计与训练，必须掌握各种类型的合成方法，实验过程的'设计，实验问题的提出与解决办法，物质的表征与性能的测试，各种现代仪器的使用，实验结果的归纳总结与整理撰写。实践证明：通过课程的学习和训练，提高、巩固和加深了学生对基础理论的理解和基本实践技能的掌握，为全面培养学生的科学思维和创新意识，提高学生的科学研究能力和科学素养达到预期的效果。
2.开放式创新设计实验。
实例四：大豆中钙、镁、铁含量的测定。学生通过实验掌握试样的粉碎、灼烧处理、提取等，然后采用配合滴定法测定样品中钙、镁的含量，用分光光度法测定铁的含量。学生也可以根据自己的兴趣，设计方案分析蔬菜(菠菜、白菜、青椒)、海产品(海带、虾皮)等食用样品中某些元素的含量。这类实验贴近生活实际，能够解决生活中遇到的实际问题，很受学生的欢迎。
实例五：海带中碘的提取研究。从海带中提取碘，在很多实验教材上都有介绍，本实验的目的在于研究海带提取碘的方法比较。由学生设计实验方案，通过提取方法的研究，探讨不同提取方法在实验条件、收率、成本核算、实验的绿色化设计等方面进行系统评价，培养学生独立的思维能力和创新研究能力。在开放性实验教学环节中，学生可根据自己的兴趣选择实验项目进行实验。学生可自由选择时间和实验项目，既可以选择实验室提供的实验题目进行实验，也可自带实验题目在实验室完成实验。因此，实验室应为学生提供丰富多彩的创新实验项目，利用学生感兴趣的实验吸引学生积极投入到开放实验过程中来，促进学生能力的提升。以及可鼓励学生独立设计实验方案，解决生产、生活中遇到的实际问题，在实验中将性质表征与现代仪器方法结合起来，如“高效液相色谱-质谱联用仪对中药中有效成分的分析”，“高效液相色谱法测定粮食中氨基甲酸酯农药残留量”等。
3.科研成果转化为创新研究实验。
实例六：香兰素(即香草醛，3-甲氧基-4-羟基苯甲醛)的合成。香兰素是一种重要的香料，有多种合成方法。香兰素的合成是吉林大学已进行技术转让并投产的项目，将其设计成学生创新研究实验，也可以由学生设计实验方案再进行实验。根据合成路线不同，涉及的基本操作步骤和提纯方法也不同。学生可以利用熔点的测定和仪器方法对产物进行鉴定。将科研成果转化为学生综合创新型实验项目，既可调动教师科研课题组参与创新实验项目设计，也可以由学生通过查阅文献将感兴趣的研究成果设计成创新实验项目，鼓励学生将具有本校学科科研特色的研究成果设计或移植转化为创新研究实验的项目。许多综合实验项目如“乙二醇溶剂中合成(H3NCH2CH2NH3)[Zn2(HPO4)3]晶体”等都是由科研成果转化而成。通过科研成果的转化，不仅增加了创新型综合和设计实验项目，更重要的是使学生接触现代化学的研究思路、方法和手段，培养学生独立研究和创新能力。
四、结束语
我院研究型综合化学实验课程已成为本科生创新教育的一个不可缺少的组成部分，课程教学经过十多年的改革不断得到重视和完善。同时对提高学生创新意识、科研能力的培养将发生重要的作用，为学生日后进入化学专业乃至其他专业科研工作奠定坚实基础。课程在今后的深化改革中还要进一步加强实验室建设，发挥实验室在培养学生专业技能和动手能力方面的巨大作用，有计划地针对本科生开放实验室，提升设计性、创新性、开放性等研究型综合实验层次;要鼓励教师重视实践教学，注重在实验中培养学生的创新意识和实践能力，积极指导本科生参与自己的课题研究;要健全学生创新性实践活动的管理机制，出台评价、激励政策，从制度保障、经费支持和政策鼓励上保证学生的创新性实践活动的进行;要完善课程建设也必须对课程体系、课程内容、教学队伍、教学硬件进行不断的修改、完善和提升，才能使课程教学水平不断得以提高。只有这样才会促使更多的学生重视创新性实践能力的培养，激励学生参与更多的科研活动。因此我们考虑下一步要将研究型《综合化学实验》课程立项为资源课程建设，使课程建设水平更上一个台阶。
总之，要构建一个系统科学的本科生创新性实践能力早期培养模式，培养本科生的创新意识和创新能力，就必须注重研究型综合实验课程建设和教学，只有这样才能真正有效地激发化学专业学生的科研兴趣，培养学生的实践创新能力，这将有助于为新世纪培养出更多的优秀化学人才。
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