摘要:為培養(yǎng)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科生良好的應(yīng)用和實踐能力，具備運用所學(xué)知識進行應(yīng)用研究、科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的基本技能，海洋大學(xué)的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)計實驗經(jīng)過近十年的摸索，從內(nèi)容、形式到授課方式等方面進行了創(chuàng)新、改革。實驗以四大化學(xué)實驗為基礎(chǔ)，結(jié)合海洋特色專業(yè)，充分體現(xiàn)我校化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的研究優(yōu)勢，如海水副產(chǎn)物的利用和海洋精細化學(xué)品的提取等，著力體現(xiàn)化學(xué)的應(yīng)用性和實用性。形成了既具有本校特色又能培養(yǎng)具有實踐經(jīng)驗人才的專業(yè)設(shè)計實驗。

　　關(guān)鍵詞:應(yīng)用化學(xué);設(shè)計實驗;教學(xué)改革

　　對于高校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說，如果僅僅掌握了基本的理論知識，就好比紙上談兵，很難勝任未來的技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用研究等方面的工作［1－5］。化學(xué)化工學(xué)院的應(yīng)用化學(xué)實驗室借助學(xué)校喬遷新區(qū)的契機，對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗進行了改革。改革后的實驗結(jié)合自己的特色學(xué)科海洋化學(xué)，采用教授進實驗室率領(lǐng)中青年教師為本科生授課，并將科研成果帶進實驗室與學(xué)生分享、探討并共同研究，將實驗課的內(nèi)容和層次提高了一個新的臺階，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生綜合實踐能力的培養(yǎng)提供了強有力的平臺。

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　　1構(gòu)建實驗課程新體系

　　實驗教學(xué)作為實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，一直受到高等院校的加強和重視。學(xué)生在低年級學(xué)習(xí)完無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)等的實驗課程后，由于各學(xué)科之間相互聯(lián)系甚少，所學(xué)的知識和技能難以融會貫通，并且主要是驗證性實驗，教材對每個實驗的原理、步驟和實驗現(xiàn)象都寫的很清楚，學(xué)生只需照方抓藥就可完成實驗，而學(xué)生在踏上了工作崗位之后，其所面對的化學(xué)問題往往是極其復(fù)雜的，沒有現(xiàn)成的步驟，綜合性很強［5］，這就需要學(xué)生具備利用已有的知識、技能去設(shè)計切實可行的實驗方案來解決復(fù)雜的化學(xué)問題的能力，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是一門研究范圍很廣，并與多門學(xué)科相互交叉的學(xué)科，應(yīng)著力培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜化學(xué)問題的能力。基于此我們?yōu)槿昙壓退哪昙壍谋究粕_設(shè)了應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)計實驗。改革離不開學(xué)校的大力支持，學(xué)校為應(yīng)用化學(xué)實驗室制定了一期、二期、三期的建設(shè)方案，購置了大量先進的儀器設(shè)備，為開設(shè)高水平的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)計實驗奠定了基礎(chǔ)。

　　1.1實驗講義的編寫

　　作為一所以海洋學(xué)科為特色并走在國內(nèi)國際前沿的高校，我們的應(yīng)用化學(xué)實驗講義具有顯著的海洋特色和優(yōu)勢。《利用活性炭吸附提取鹵水中的碘》和《昆布氨酸的仿生合成》等實驗均是海洋化學(xué)在應(yīng)用化學(xué)方向的延伸和應(yīng)用，講義經(jīng)過長達五年的積累和討論，才最終定稿。在準備過程中，采用每年運行十多個實驗，累計實驗項目六十多個，經(jīng)過比較、篩選、學(xué)課負責(zé)人帶領(lǐng)教師一起審核討論等模式，最終確定七個大實驗項目。實驗項目由負責(zé)實驗的教師自行申報，尤其鼓勵教師將自己的科研成果轉(zhuǎn)化為實驗項目，提煉出前沿性強，綜合性強，能理論聯(lián)系實際的題目讓學(xué)生來做，實驗源于課題，但是不能太大，太大學(xué)生無法完成，并且又要有連貫性、系統(tǒng)性，能充分訓(xùn)練學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力。比如《工業(yè)硫酸亞鐵的提純及制備鐵系材料》這個實驗項目就來源于本院畢教授的課題，工業(yè)上鋼鐵酸洗廢液會產(chǎn)生大量的硫酸亞鐵，這些硫酸亞鐵由于含有超細的鈦氧化物和礦粉而難以利用，實驗要求學(xué)生利用重結(jié)晶、過濾、離心沉淀等方式進行提純，獲得純凈的硫酸亞鐵晶體，并利用空氣氧化法制備打印機墨粉Fe3O4，使之變廢為寶。實驗不僅讓學(xué)生了解到工業(yè)廢液的處理思路，也讓學(xué)生對身邊打印機所用墨粉Fe3O4的用途、性質(zhì)產(chǎn)生了濃厚的興趣，學(xué)生通過制備Fe3O4獲得了直觀體驗，而不僅僅是課堂教學(xué)中的一個概念。

　　1.2創(chuàng)新優(yōu)化實驗講義

　　創(chuàng)新優(yōu)化后的實驗講義沒有詳細、具體的實驗操步驟作，只寫實驗要求和提示以及簡單的實驗流程。講義提前一周發(fā)給學(xué)生，對實驗中可能用到的數(shù)據(jù)，知識點，學(xué)生必須自己查閱資料，然后設(shè)計實驗方案。例如《利用活性炭吸附提取鹵水中的碘》實驗中用到的淀粉指示劑、40%的氫氧化鈉等試劑要學(xué)生自己配置，看似簡單的一個溶液配置，對已習(xí)慣試劑都是實驗員提前備好，伸手拿來就用的學(xué)生來說也是有難度的。剛開始經(jīng)常會有學(xué)生跑來問沒有淀粉指示劑怎么辦，老師會告知需要自己配置，然后協(xié)助學(xué)生找到配置淀粉指示劑的方法，并對配置淀粉指示劑的注意事項、安全等問題給學(xué)生講解明白，不再手把手一步步教學(xué)生。學(xué)生用自己所配置的淀粉指示劑來檢驗碘離子，當看到溶液變藍，既驗證了實驗又驗證了自己所配的試劑，大大提高了對實驗的興趣和自己的動手能力，同時培養(yǎng)了學(xué)生的獨立性，減少了依賴心理。

　　2改革實驗教學(xué)方法

　　2.1開設(shè)涵蓋多科知識的綜合性實驗項目

　　鑒于所開設(shè)的應(yīng)用化學(xué)實驗項目涵蓋了多學(xué)科的知識，幾乎每個實驗項目都是無機化學(xué)、分析化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)等知識的糅合，綜合性很強，并且要用到紅外光譜儀、紫外分光光度計、熒光分光光度計等大型儀器，實驗時間較長。所以32學(xué)時的《應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)計實驗I》安排在夏季學(xué)期為三年級的學(xué)生開設(shè)，48學(xué)時的《應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)計實驗II》安排在秋季學(xué)期為四年級的學(xué)生開設(shè)，既確保了實驗的順利進行又不會和其他學(xué)科造成時間上的沖突。每個實驗10個學(xué)時，從早上8點學(xué)生進實驗室到晚上5點，中間實驗不停，由于某些試劑需要學(xué)生自己動手，所以完成一個實驗的實際時間經(jīng)常長達12個小時。比如從《辣椒中提取分離辣椒紅色素》［9－10］這個實驗項目，第一步是色素的萃取和濃縮，用二氯甲烷做溶劑把辣椒紅色素萃取出來，學(xué)生要搭建蒸餾的裝置，第二步層析柱分離，層析柱的填充需要學(xué)生自己動手完成，要做到吸附劑裝填致密，層析柱中的固定相始終保持濕潤狀態(tài)，這一步非常關(guān)鍵，柱子填充不好，色素就分離不成功，影響后續(xù)的實驗，學(xué)生剛剛填充好的柱子，實驗過程中常常一會就有大量氣泡從底部升到硅膠吸附劑里，導(dǎo)致實驗失敗，這時老師就會協(xié)同學(xué)生分析原因，嘗試著把溶劑先超聲去除氣泡，發(fā)現(xiàn)效果不明顯，又考慮是否實驗室溫度偏高，導(dǎo)致溶劑揮發(fā)，夾帶氣泡進入的原因，采用降溫、更換溶劑等方法來嘗試解決問題。層析柱填充好后第三步進行色素的分離和色帶的薄層檢測并評估柱層的分離是否達到了預(yù)期效果，第四步確定辣椒紅色素的紫外最大吸收波長，第五步掃描色素的紅外光譜圖，通過紅外光譜圖對色素的結(jié)構(gòu)做進一步的分析，到此實驗結(jié)束。此實驗項目學(xué)生不僅要掌握有機化學(xué)的蒸餾、萃取、梯度洗脫等知識，還要掌握紅外光譜儀、紫外分光光度計兩個大型儀器的原理和操作，不僅優(yōu)化了知識結(jié)構(gòu)，學(xué)生的動手能力也得到了有效的訓(xùn)練［10］。

　　2.2全面系統(tǒng)化的實驗報告

　　實驗完畢，要求學(xué)生寫出實驗報告，這個實驗報告不同于傳統(tǒng)的實驗報告，七大實驗項目都是按照設(shè)計實驗步驟→配置試劑→完成實驗→測定和分析數(shù)據(jù)這四大部分組成，每個實驗項目各有側(cè)重，又相輔相成，幾乎涵蓋了四大化學(xué)的基本知識。不再是實驗原理、儀器、藥品、步驟、現(xiàn)象、結(jié)果的羅列，而是由中文摘要、英文摘要、文獻綜述、實驗報告正文、參考文獻等組成的實驗報告，堪稱一篇小型論文，這種報告格式既鍛煉了學(xué)生的實驗現(xiàn)象表述、實驗結(jié)果分析等能力，也為今后從事科研等工作打下良好的基礎(chǔ)。例如文獻綜述部分不僅讓學(xué)生了解了自己的實驗項目與國際領(lǐng)先水平相比差距在哪，當前研究的熱點和難點是什么，還激發(fā)了學(xué)生的進取精神，開闊了學(xué)生的視野［11－13］

　　3開設(shè)設(shè)計性實驗的成效

　　學(xué)院自2007年開設(shè)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)計實驗后，大學(xué)生參加化學(xué)競賽、科技交流活動等獲得的獎項年年創(chuàng)出新高。2018年參加全國大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽獲得全國二等獎1項，三等獎1項，參加第十屆山東省大學(xué)生化學(xué)實驗技能競賽獲得山東省一等獎2項，二等獎2項，參加第一屆青島市大學(xué)生化學(xué)實驗技能競賽獲得青島市一等獎1項，二等獎2項，實驗競賽取得的成績與應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)計實驗注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生自主設(shè)計實驗的能力和動手能力，以及加強學(xué)生對大中型儀器的使用和譜圖數(shù)據(jù)分析處理的能力是密不可分的。學(xué)生通過應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)計實驗課程的學(xué)習(xí)，對化學(xué)各研究領(lǐng)域的前沿方向和研究水平有了深刻的認識，為學(xué)生后期的畢業(yè)論文設(shè)計積累了寶貴的經(jīng)驗。同時，應(yīng)用化學(xué)設(shè)計實驗的開設(shè)，也培養(yǎng)了有志于科研的學(xué)生們的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)研究方法［14－16］，為社會各行業(yè)輸送高水平的畢業(yè)生打下堅實的基礎(chǔ)。

　　參考文獻

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　　［2］肖文理，黎艷.應(yīng)用型高校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)儀器分析課程教學(xué)改革探究［J］．科技新導(dǎo)報，2019(11):194－195.

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　　張棟梅，馮麗娟，張霞